发电机的在线监测与故障诊断

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1、发电机的在线监测与故障诊断1发电机的在线监测随着我国电力．1：业的迅速发展，发电机逐渐趋向丁．人容鼙、高I乜压．截l}=1999年底，我国总装机容鼙已达到298．9GW，居世界第2位。其中火电机组约l‘i总容鲑的3／4，100Mw、125MW、200MW、300MW等居多，均在100台以上。其他还有110MW、330MW、350Mw、500MW、600MW、660MW的火电机组以及900MW级核l乜机组。目前，我国国产的汽轮发电机的最人单机容量为600MW．电压等级为20kV，而国外单机容量已经发展到1600MW，l乜压等级30kV。这种人型

2、设备一口．发生故障，不但危及发L乜机本身，而且事故的突发性会导致整个电力系统停电，造成巨人的经济损火。电机故障一个土要原冈就是定子绕纽绝缘故障。对于高压电机，影响其绕组绝缘寿命的主要冈素，除了制造过程引起的绝缘缺陷、机械应力、热雨J短时过电压的作．I{J外，还有一个更重要的冈素即局部放l乜。高压电机运行时，定子线圈的绝缘内部及表面都可能发生局部放电。电压等级越高，局部放电现象就越严重．破坏性也越人，在一定条{；，l：-卜．导致绝缘劣化．使L乜机定f线圈的介电性能下降。所以，对人一!发电机绝缘的住线监测土要是监测发t乜机定子绝缘的局部放电。为了

3、保证发电机的安全运行，很有必要对发电机绝缘状态进行在线监测．从而获得定子绝缘状态的相关信息，避免突发事故带米的直接和问接经济损火。1．1在线监测的重要意义随着人型发电机额定电压和额定容量的提高，对绝缘结构及其运行的可靠性提出了更高的要求，绝缘的突发性事放将会带来巨大的经济损火。局部放电在线监测技术可以有效了解发电机绝缘的状态、及时的发现绝缘隐患、提高机组运行可靠性、降低维修费J{j、避免突发性事故停机造成的巨人经济损火。所以，人型发电机定子绝缘的局部放I乜在线监测变得越来越重要。甲．期的电机绝缘局部放电离线检测有以I-)L个缺点：①要求停机测

4、量；②需要一台人容蛙的无放电升乐变压器：③电机在运行状态卜-的某些类型的放电。在停机时不会出现。④离线检测通常在人修时进行，作为例行检查。采朋这种方法，难丁．在电机运行时及时有效地发现问题，对于火型发电机的突发事故难以预防。因此。人型发电机主绝缘的局部放电在线监测就显得尤为重要。当前，电力企业针对“计划检修”的弊端，提出了“状态检修”的全新概念。“计划检修”是按照预防性试验¨1科的规定，到期必修，而不管电气设备的实际状况，具有很火的盲目性和强制性，容易造成“过度检修”．浪费巨火的人力物力。同时．这种检修可能引入新的绝缘隐患。“状态检修”是基丁

5、．殴备的运行情况。根据运行状态卜．各种绝缘参数的变化，通过分析比较米确定是否需要检修以及检修的项目。发电机的局部放电在线监测可以在运行状态卜．获得绝缘状态信息，是实现“状态检修”的必要条什。1．2大型发电机中的局部放电1．2．1局部放I乜的基本概念龟绝缘材料的制造或使J{J过氍中，会产生一些微小的缺陷，如气隙、分层或者杂质。这些缺

6、：f；的局部也场经_f变达到m穿场强u寸．该区域就会放电．这种放I乜就称为局部放I乜；绝缘中一个气隙的A。-／,-效也路平I

7、在外加lU压卜-的局部放电过程如I鲥l所示。一55—发I乜机的红线监测1j故障诊断(a)

8、绝缘中气隙的等效电路(b)气隙的放电过徉图l局部放电的等效电路及放电过程示意图1．2．2电机中典型的局部放电类型1．2．2．1绝缘内部放电现代高压电机定子绕组的对地绝缘，人多采J=}{以云母为基材、刚环氧树脂浸渍I矧化的绝缘结构。径其制造的过程中，如果1：艺控制不严格。浸渍不充分．就会在绝缘中留下微小的气泡或气隙。在长期的运行过程中，由于受剑电、热、机械和环境应力的联合作用，也会在绝缘中产生气泡。因为绝缘材料的介电常数比空气人得多．在外施交流电压的作Hj-卜．。气泡上分配较大的电压，气泡首先击穿，形成绝缘内部放屯。内部放

9、乜的电、热、机械和化

10、学效应又进一步使气泡扩人和产生新的气泡，造成绝缘的有效厚度减小，击穿电压降低．最终导致绝缘击穿。1．2．2．2绝缘端部放电人型发电机端部是绝缘事故的多发区．盎诸多导致事故的放电中，端部放叱。Ii据重要的地位。端部放电是由丁高压电机定子线圈出槽口处也场集中．往}}i口处的轴向场强最高。所以针对不同电压等级的电机线棒要采取不同的防晕措施，如果运行中由丁各种原因使得端部的防晕屡损伤、受潮或污染，就狼容易引起端部表面放电．端部放电的模型如图3所示。端部放电脉冲的频率分布在0～10MHz。1．2．2．3绝缘槽部放电高压电机的槽部放电是指线棒主绝缘表面和

11、铁芯槽壁之间的放电．其产生的原冈是线棒褙部表面不能和铁芯横壁完全接触，j乓间总有问隙，且通风惰口处的电场分布不均匀．当局部电场强度达到一定数值时，气隙中的气体发生局