摘 要：發(fā)電機(jī)定子絕緣發(fā)生的各種故障和局部放電有很密切的聯(lián)系，只要通過(guò)在線監(jiān)測(cè)局部放電便可以清楚的知道定子絕緣的運(yùn)行情況，發(fā)電企業(yè)在進(jìn)行檢修工作時(shí)就有據(jù)可依了，根據(jù)監(jiān)測(cè)的結(jié)果有針對(duì)性的開(kāi)展檢修工作，減少設(shè)備損壞造成事故然后導(dǎo)致停機(jī)作業(yè)的現(xiàn)象。目前，在發(fā)電機(jī)等設(shè)備絕緣缺陷的監(jiān)測(cè)工作中局部放電在線監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)得到廣泛使用。

關(guān)鍵詞：局部放電 發(fā)電機(jī) 在線監(jiān)測(cè) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）01（b）-0140-02

電廠的核心設(shè)備便是發(fā)電機(jī)，而發(fā)電機(jī)的定子繞組絕緣長(zhǎng)期運(yùn)行在電、熱環(huán)境和機(jī)械應(yīng)力之下，容易導(dǎo)致局部放電的發(fā)生。絕緣局部放電會(huì)讓絕緣擊穿、損壞，發(fā)生短路事故。監(jiān)測(cè)局部放電可以讓我們了解發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣的情況。守舊的發(fā)電機(jī)絕緣監(jiān)測(cè)需要停機(jī)進(jìn)行，很不方便，經(jīng)過(guò)不斷的創(chuàng)新和發(fā)展發(fā)電機(jī)局部發(fā)電在線監(jiān)測(cè)逐漸被廣泛使用，其不影響發(fā)電機(jī)的運(yùn)行，還擁有可任何時(shí)候?qū)Πl(fā)電機(jī)絕緣進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分析絕緣情況等優(yōu)勢(shì)。

1 局部放電的概括

局部放電產(chǎn)生的原因有很多，電壓和介質(zhì)中的氣隙、氣泡便是原因之一。氣隙中的電場(chǎng)強(qiáng)度比電擊穿強(qiáng)度大時(shí)，氣體發(fā)生電離現(xiàn)象，電流流過(guò)，導(dǎo)致局部導(dǎo)通。電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、電容器、變壓器、電動(dòng)機(jī)等高壓電器設(shè)備都是嚴(yán)格按照絕緣耐壓標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)它們各自的電壓。正常情況下絕緣性能能夠承受實(shí)際工作時(shí)的電壓，由于在設(shè)計(jì)、安裝過(guò)程中沒(méi)有注意細(xì)節(jié)，導(dǎo)致高壓電氣設(shè)備絕緣介質(zhì)中還存在一些介質(zhì)或者氣泡，少量的水、氣體、懸浮顆粒還留在絕緣油中，金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體周圍還有一些尖銳不平的地方。這些地方最容易發(fā)生局部放電，因?yàn)檫@里耐壓強(qiáng)度低，所以容易在高壓交變電場(chǎng)的作用下發(fā)生局部放電。局部放電一般有跡可尋，固體絕緣體上會(huì)出現(xiàn)斑痕，絕緣油中有小氣泡出現(xiàn)。局部放電這個(gè)現(xiàn)象的時(shí)間短，產(chǎn)生的能量小，對(duì)發(fā)電機(jī)的危害性卻很大。很多因素都能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)定子絕緣受損，如環(huán)境因素，電氣因素，機(jī)械因素等等。但是可以通過(guò)隨時(shí)監(jiān)測(cè)局部放電的方法來(lái)有效控制或者避免定子絕緣受損[1]。

2 發(fā)電機(jī)局部放電信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理

絕緣材料中的氣泡、絕緣材料不平的表面都能產(chǎn)生局部放電，局部放電主要以兩種形式出現(xiàn)：一種是電氣脈沖；另一種是放電。氣泡是產(chǎn)生局部放電的因素之一，很多地方都存在氣泡，如：絕緣材料和導(dǎo)體之間，各種絕緣材料中，絕緣材料和接地鐵芯之間。發(fā)電機(jī)局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要監(jiān)測(cè)的有三個(gè)方面：第一，利用傳感器監(jiān)測(cè)瞬間變化的電荷大小，這個(gè)電荷不是放電的真實(shí)電荷。第二，放電過(guò)程中消耗的電量（W）。第三，放電重復(fù)率（n），單位時(shí)間內(nèi)比標(biāo)準(zhǔn)值的局部放電大的平均脈沖個(gè)數(shù)，正常情況下取交流電壓下半周發(fā)生局部放電脈沖的次數(shù)。視在放電電荷、放電能量和放電重復(fù)率都可以通過(guò)對(duì)放電波形進(jìn)行記錄、處理等工作來(lái)得到。發(fā)電機(jī)局部放電在線監(jiān)測(cè)所得到的局部放電量并不是無(wú)用的，它有以下兩個(gè)功能：第一，橫向比較，根據(jù)局部放電量的大小與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，評(píng)定發(fā)電機(jī)內(nèi)部絕緣是否受損。第二，縱向比較，把最近監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)和以往監(jiān)測(cè)的結(jié)果對(duì)比，觀察局部放電的變化走向，讓以后的局部放電監(jiān)測(cè)更加有針對(duì)性的進(jìn)行。

2.1 設(shè)局部放電的電氣模型

局部放電現(xiàn)象可以用電氣模型來(lái)解說(shuō)。我們可以把單一的絕緣材料內(nèi)部氣泡用等效電容來(lái)表示。局部放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很多問(wèn)題，導(dǎo)致放電電流出現(xiàn)旁路現(xiàn)象，如，有機(jī)絕緣材料碳化或者絕緣材料內(nèi)部半導(dǎo)體薄膜被擊穿等。從發(fā)電機(jī)局部放電的等效電路看，和絕緣材料的等效電路相似，都是電容、電阻的并聯(lián)電路。

2.2 測(cè)量局部放電

局部放電不是單一的，還有許多不同的物理表現(xiàn)，聲波脈沖、電氣脈沖、無(wú)線電頻率脈沖等，另外，還有一些冷卻系統(tǒng)中的空氣、氫氣等介質(zhì)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。發(fā)電機(jī)局部放電都會(huì)產(chǎn)生少量電流，電流在經(jīng)過(guò)絕緣材料內(nèi)的阻抗時(shí)就會(huì)有電壓脈沖產(chǎn)生。所以，探測(cè)局部放電主要的就是監(jiān)測(cè)電壓脈沖和電流脈沖。測(cè)量時(shí)應(yīng)該注意的是，選擇離局部放電遠(yuǎn)的電路進(jìn)行測(cè)量。電壓脈沖的測(cè)量工作可以利用高壓電容完成，另外還可以利用發(fā)電機(jī)接地阻抗上安裝的高頻電流互感器對(duì)電流脈沖完成測(cè)量任務(wù)。因?yàn)楦邏弘娙?、高頻電流互感器輸出的信號(hào)是電壓、電流脈沖，我們只要采用相應(yīng)的示波器、脈沖高度分析儀等設(shè)備便能對(duì)輸出的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量[2]。

2.3 局部放電的波形介紹

局部放電的波形是非常有特點(diǎn)的，電壓波形的第一和第三象限才會(huì)出現(xiàn)局部放電的波形。第一象限中電壓波形為正則局部放電是負(fù)放電，相反的，第三象限電壓波形為負(fù)則局部放電是正放電。如果初電壓有往正方向上升的趨勢(shì)，絕緣材料中的電容部件處于充電狀態(tài)，直至達(dá)到局部放電的初電壓，此時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)電壓正弦波為90度角。當(dāng)電壓往負(fù)方向走時(shí)，電容又不能突然改變，所以原來(lái)放電的電容維持不變，電壓正弦波為180度角。局部放電為負(fù)方向就叫做負(fù)放電，正方向就叫做正放電。

2.4 局部放電脈沖的極性分析

當(dāng)局部放電正放電的幅度大于負(fù)放電時(shí)，局部放電多半發(fā)生在繞組絕緣表面；當(dāng)局部放電正放電的幅度大于負(fù)放電時(shí)，則是線棒脫殼導(dǎo)致。當(dāng)正負(fù)幅度差不多時(shí)，局部放電多半發(fā)生在絕緣內(nèi)部的空隙中。

3 發(fā)電機(jī)局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹

發(fā)電機(jī)局部放電（PD）在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行，首先對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行采集，把采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后得到測(cè)量的發(fā)電機(jī)一段時(shí)間里的放電量、放電重復(fù)率和電壓相位，最后根據(jù)測(cè)量到得這些變量結(jié)果對(duì)發(fā)電機(jī)絕緣進(jìn)行檢測(cè)，查看其是否出現(xiàn)故障，如果出現(xiàn)故障方便及時(shí)解決。發(fā)電機(jī)局部放電（PD）在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能強(qiáng)大，它由前置系統(tǒng)、電流傳感器、抗干擾處理專裝置、快速數(shù)據(jù)采集儀等設(shè)備組合而成。前置系統(tǒng)有前置降噪和遠(yuǎn)距離輸送驅(qū)動(dòng)的功能。目前，局部放電在線監(jiān)測(cè)的發(fā)展重點(diǎn)主要在于安裝局部放電傳感器、準(zhǔn)確快速的采集數(shù)據(jù)、保障運(yùn)行的穩(wěn)定性能、抗干擾作用等。

4 監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)局部放電的方法

發(fā)電機(jī)局部放電表現(xiàn)出來(lái)的形式是高頻，以這種形式出現(xiàn)會(huì)有很多不足之處，如：傳輸過(guò)程中伴隨著各種各樣的噪音，速度衰減得快。如何監(jiān)測(cè)到局部放電的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，我們應(yīng)該從這幾方面著手：首先，控制或者消除外部環(huán)境的噪音；其次，確定傳感器的安裝位置和靈敏度；再次，系統(tǒng)對(duì)于信號(hào)衰減的影響程度。發(fā)電機(jī)局部放電監(jiān)測(cè)方法多種多樣，因根據(jù)不同的實(shí)際情況來(lái)選擇不同的監(jiān)測(cè)方法，才能更好的達(dá)到診斷的目的。發(fā)電機(jī)局部放電在線監(jiān)測(cè)方法常用的有以下幾種：第一，射頻監(jiān)測(cè)法，主要運(yùn)用的設(shè)備有高頻電流傳感器和線圈RC阻容高通濾波器。第二，定子槽耦合器（SSC）監(jiān)測(cè)法，局部放電脈沖有無(wú)擺動(dòng)的、上升時(shí)間快、單極性的、頻率很高等特點(diǎn)，但是噪聲脈沖的特點(diǎn)是是擺動(dòng)、上升時(shí)間慢，所以要想得到很好的局部放電脈沖信號(hào)采用定子槽噪聲分離技術(shù)是非常有用的。第三，PDA監(jiān)測(cè)法，把耦合電容器安裝在發(fā)電機(jī)每相中，并且是沒(méi)相中安裝一對(duì)，因?yàn)槔@組內(nèi)局部放電信號(hào)、外界噪聲信號(hào)傳播方式不同，所以我們用它們來(lái)控制或者消除噪聲[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

繞組溫度、電壓、環(huán)境濕度、負(fù)載大小都是能夠影響發(fā)電機(jī)局部放電的因素。局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)該全面、詳細(xì)的對(duì)局部放電數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、總結(jié)。目前，發(fā)電機(jī)局部放電在線監(jiān)測(cè)技術(shù)還在不斷的向前發(fā)展，但是已經(jīng)得到社會(huì)、企業(yè)的認(rèn)可，被廣泛應(yīng)用在發(fā)電機(jī)狀態(tài)維修中，能夠很好的評(píng)價(jià)發(fā)電機(jī)運(yùn)行的安全性。

參考文獻(xiàn)

[1]宋伶俐，靳春林.大型發(fā)電機(jī)局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析[J].湖北電力，2009，25（2）：34-35.

[2]鄭松遠(yuǎn)，唐新文，吳建輝.局部放電在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在水輪發(fā)電機(jī)上的應(yīng)用[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2008，12（6）：29-30.

[3]蔣遠(yuǎn)東，陳慶國(guó)，王發(fā)興，等.大型發(fā)電機(jī)定子局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究[J].中國(guó)測(cè)試技術(shù)，2008，23（2）：134-135.