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浅谈发电机的在线监测
摘要:发电机是电力系统中关键的电力设备之一,其运行的可靠性直接关系着电网的安全稳定运行,对其进行在线监测可及时发现事故的隐患,对保证发电机正常运行具有重要意义。基于此,本文主要从发电机故障放电、温度和非电量的在线监测方面进行了分析,并介绍了常用的在线监测方法。
关键词:发电机 在线监测
发电机是电能生产的关键设备之一,通常由定子、转子、端盖、机座及轴承等部件构成。定子由机座、定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(有磁扼、磁极绕组)滑环、(又称铜环、集电环)、风扇及转轴等部件组成。由轴承及端盖将发电机的定子,转子连接组装起来,使转子能在定子中旋转,做切割磁力线的运动,从而产生感应电势,通过接线端子引出,接在回路中,便产生了电流。
发电机转子绕组通过气隙与定子绕组进行电磁耦合将机械能转化为电能发电机的这种工作原理决定了其结构和运行的弱点。发电机最常见的故障有定子铁心故障、定子绕组故障、定子绕组股线故障、定子端部线圈故障、转子本体故障、转子绕组故障、冷却水系统故障等。无论哪一种故障都会按一定的模式或机制发展,即从最初的缺陷发展成为故障,在劣化的过程中总有一些特征量可以反映劣化的情况。对于发电机的绝缘来说,在运行过程中它将受到电、热、机械以及环境的影响,使其逐步老化,导致寿命终结。在这个过程中均可通过一定的方法进行监测。
1.发电机故障放电的在线监测
在电场的作用下,发电机绝缘中由于各种因素产生的电气故障都呈现出放电现象。随着绝缘进一步老化,放电加剧,发电机的绝缘剩余寿命减少。测量发电机的放电不仅可以提供早期故障的报警信号,而且还可以提供绝缘剩余寿命的信息,通过监测放电的发生、发展,可及时发现事故的隐患,防止重大事故的发生。发电机内部的放电主要有:
1.1 槽部放电
定子线棒槽部防晕层与铁心之间的气隙中的放电称为槽部放电。这时放电波形中的正极性脉冲常大于负极性,而且放电次数随负荷而变动。
1.2 表面防晕层放电
这时虽然正极性的脉冲也常大于负极性,但放电过程比槽部放电缓慢,而且后期也往往发展成槽部放电。
1.3 绝缘层内部的局部放电
这时正、负极性的放电脉冲大体上相同。
发电机放电的在线监测有中性点射频法、耦合电容法和高频天线法等。
1.3.1中性点射频法
当定子绕组线棒出现导线断股时,将出现间歇性电弧,产生频带很宽的按指数规律变化的高频衰减电流波形,其中一部分传向定子星形绕组的中性点。采用装于中性点上的射频电流互感器及其相应的测量装置可以在线监测其电流。
1.3.2 耦合电容法
耦合电容法是在发电机定子绕组的出现端通过一耦合电容与脉冲高度分析器相连,对放电脉冲的时域特性进行分析的一种方法。利用这种方法可以定期对发电机进行监测,可以监测到定子槽部放电和绕组绝缘劣化过程。用耦合电容法进行局部放电测量,应尽量靠近局部放电源,如将耦合电容器对接到差分放电器上,可大大抑制来自电源等的外来干扰。
高频天线法
任何一台好的发电机都有一定的基准电晕放电和基准局部放电,其大小因不同时刻和不同的发电机而异。而危害性的放电脉冲,如严重的局部放电、火花放电、电弧放