壽鑒標(biāo)

摘要

文章介紹發(fā)電機(jī)定子繞組局部放電的在線監(jiān)測系統(tǒng)要（HydroGuardⅡ）在富春江電廠75.8MVA水輪發(fā)電機(jī)上的應(yīng)用。詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)的組成，傳感器安裝特點(diǎn)，抗干擾的定時技術(shù)和數(shù)據(jù)分析的強(qiáng)大功能。并闡述了傳感器安裝位置對局放信號采集的優(yōu)勢和iris公司當(dāng)前最先進(jìn)的在線監(jiān)測主機(jī)HydroGuardⅡ的一些優(yōu)勢功能。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電機(jī) 定子繞組 在線局部放電絕緣

1概述

隨著我國在水利發(fā)電領(lǐng)域內(nèi)的不斷發(fā)展和保證電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。對發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的可靠性和維護(hù)周期性要求越來越高。通過對發(fā)電機(jī)定子絕緣實(shí)施在線局放監(jiān)測，提高在線監(jiān)測的水平和準(zhǔn)確性，并結(jié)合定期預(yù)防性試驗(yàn)，綜合在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)結(jié)果。采取和制定有針對性停機(jī)檢修方案，可大大提高機(jī)組安全運(yùn)行水平和增加機(jī)組可利用時間，達(dá)到最大化的機(jī)組利用率和運(yùn)行維護(hù)效益。

2定子局放定時PDA技術(shù)監(jiān)測原理

發(fā)電機(jī)定子繞組局放發(fā)生在定子線棒中的絕緣材料空隙中，絕緣材料與定子銅棒中或定子鐵芯與定子繞組表面之間。當(dāng)這些空隙中電廠強(qiáng)度達(dá)到或高于3KV/MM時這些氣隙就會產(chǎn)生放電或電火花。而這些氣隙產(chǎn)生的原因有很多，例如，絕緣材料內(nèi)部的老化，制造工藝的問題，繞組振動對絕緣表面的摩擦損壞，以及頻繁的起停機(jī)等等都是定子繞組產(chǎn)生放電的原因。這些放電會對機(jī)組的運(yùn)行壽命產(chǎn)生直接的影響。因此，機(jī)組在運(yùn)行時的在線局放監(jiān)測時很有效的反映絕緣狀況的最佳手段。

PDA也稱定時技術(shù)安裝方式是英文名稱（Partial Discharge Analyzer）的縮寫。PDA監(jiān)測法由加拿大Ontaio Hydro公司于70年代提出，主要用于在線監(jiān)測水輪發(fā)電機(jī)內(nèi)的局部放電。它利用繞組內(nèi)放電信號和外部噪聲信號在繞組中傳播時具有的不同特點(diǎn)來抑制噪聲。其原理是：若水輪發(fā)電機(jī)定子每相為雙支路（或耦數(shù)支數(shù)）對稱繞組，則在每條支路（在水輪機(jī)端部的環(huán)形母線上）永久性地安裝兩個耦合電容器，將兩對稱耦合電容器的輸出信號利用相同長度的電纜引至PDA的差分輸入放大器。對于外部噪聲信號，每相繞組的兩個信號耦合電容將產(chǎn)生相同的響應(yīng)，因而PDA的差分放大器無輸出，噪聲被抑制。對于內(nèi)部放電信號，由于信號傳播距離不同，在到達(dá)每相繞組的兩個耦臺電容器時將出現(xiàn)時延和幅值的差異，差分放大器的輸出就是放電信號。PDA監(jiān)測法己被采用于國外水輪發(fā)電機(jī)的在線監(jiān)測中。

3富春江電廠1號發(fā)電機(jī)局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)

該系統(tǒng)是由加拿大iris公司當(dāng)前生產(chǎn)的最先進(jìn)的HydroGuardⅡ在線監(jiān)測系統(tǒng)組成，采用PDA的安裝方式，即在每相中每個支路安裝一顆iris的電容耦合器，通過PDA的局放信號己知方式獲得更精準(zhǔn)的繞組內(nèi)的放電信號。

3.1局部放電傳感器

Iris公司提供的是80PF高壓電容式耦合器作為局放傳感器永久地安裝在定子繞組出線端。該耦合器采用薄片狀云母電解質(zhì)構(gòu)成與可以有效的防止表面放電的環(huán)氧樹脂黏合而成。與其它廠家生產(chǎn)的陶瓷耦合器不同的是，環(huán)氧云母電解質(zhì)的消散洗漱并不隨溫度的變化而改變。因此這種耦合器不會隨著機(jī)組運(yùn)行溫度上升而發(fā)生故障，全世界己經(jīng)有超過8000臺電機(jī)安裝了iris電容耦合器。

3.2墻掛式在線局部放電監(jiān)測儀HydroGuardⅡ

HydroGuardll是iris公司目前生產(chǎn)的最先進(jìn)，有效的用于水電機(jī)組局放在線監(jiān)測主機(jī)。該監(jiān)測儀最多可接入24通道用于監(jiān)測局放信號。并通過監(jiān)測主機(jī)將局放信號與噪聲信號進(jìn)行數(shù)字化分離，降低誤報警的發(fā)生。通過成熟的濾波和頻譜識別提高分離噪聲的能力。采用一致的測試間隔時間，從而提高趨勢分析的質(zhì)量，收集最大的局放數(shù)據(jù)量。可與電廠的SCADA集成，觸發(fā)遠(yuǎn)程報警。靈活的模塊化平臺，可兼容磁通，氣隙和振動等模塊用于集成機(jī)組的整體狀態(tài)監(jiān)測。

3.3局放數(shù)據(jù)分析

通過安裝在后臺的IAM和PDVIEW軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，HydroGuardll專有的3D數(shù)據(jù)分析功能更能準(zhǔn)確的判斷機(jī)組的局放來源。分析系統(tǒng)基于相位分解局部放電信號，將獲得的局放信號用三維圖PPA，PHA等（局放相位，局放幅值，局放放電次數(shù)）表示。軟件也可將HydroGuardll中的電機(jī)的電壓，電流和負(fù)載數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)絀AM供PDVIEW作為分析局放時參考依據(jù)。HydroGuardll系統(tǒng)也可參考iris的局放數(shù)據(jù)庫用于局放分析，數(shù)據(jù)庫中包含全球由iris安裝在各個電廠不同類型機(jī)組的局放數(shù)據(jù)組成，可相應(yīng)找到同類機(jī)組型號安裝iris局放系統(tǒng)的局放數(shù)據(jù)進(jìn)行比較后判定局放在同類機(jī)組中的局放等級。

4結(jié)束語

富春江發(fā)電廠1號機(jī)定子繞組局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)具有維護(hù)工作量小，數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度高的特點(diǎn)。用戶可利用HydroGuardⅡ系統(tǒng)對發(fā)電機(jī)的絕緣狀況進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)控和分析，該系統(tǒng)的分析系統(tǒng)可根據(jù)電機(jī)在不同負(fù)載，溫度，電壓等工況下做出詳細(xì)的分析和數(shù)據(jù)判定。系統(tǒng)也可根據(jù)局部放電的變化趨勢或絕緣老化情況給出報警信號，并根據(jù)分析系統(tǒng)做出進(jìn)一步數(shù)據(jù)分析，從而確定故障原因，故障類型，故障程度，為機(jī)組狀態(tài)檢修時提供強(qiáng)有力的依據(jù)。達(dá)到降低維護(hù)成本，縮短維護(hù)時間的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]G.C.Stone，E.A.Boulter，I.Culbert，and H.Dhirani，“Electrical Insulation for Rotating Machines”，Wiley Interscience/IEEE Press，2004.

[2]J.Johnson and M. Warren：“Detection of Slot Discharges in HV Stator Windings During Operation”，Trans AIEE，Part Ⅱ，1951，pp 1993-1999.

[3]M.Kurtz，J.F.Lyles，G.C.Stone，“Application of PD Testing to Hydrogenerator Maintenance”，IEEE Trans PAS，pp 2148-2157，Aug 1984.

[4]G.C.Stone，“Importance of Bandwidth in PD Measurements in Operating Motors and Generators”，IEEE Trans DEI，F(xiàn)eb 2000，pp6-ll.endprint