电气设备产生局部放电时,会产生电磁波,电磁波在向外传播时会生成一个暂态的对地电压信号。这个信号的大小与局部放电的激烈程度及放电点的远近有直接关系。可以利用专门的探测器进行检测,这种探测器就是局部放电检测仪。中科动态仪器提供
国外发展情况
国外已成功地将多种技术应用于电机的局部检测中,这些方法主要有以下几种:
由于电机内任何部位的电弧放电都会在中性点接地线内产生相应的射频电流,因而局部放电的监测点可以选择在中性点接地线上。50年代美国西屋公司研制出了用于发电机局部放电的在线监测系统。工作原理是由定子绕组的中性点引出放电信号,通过一带通滤波器送入示波器,在示波器荧光屏上显示出信号的时域波形。实际应用中噪声信号和放电信号要由有经验的操作人员来识别,因此难以推广使用。
70年代加拿大OntaioHydro公司研制了一种局部放电在线监测装置。监测放电信号时,将3个电容(每个375pF,25kV)搭接在发电机3相出线上,通过(30kHz至1MHz)引入示波器,并显示出放电信号的时域波形。这种方法在加拿大的一些电厂得到应用,并取得了较好的效果。它的缺点仍然是依靠有经验的操作人员来区分外部干扰信号和内部放电信号,致使这种监测方法的推广受到了一定的限制。
射频监测(RadioFreopuencyMonitoring)法实际上是Johnson提出的方法改进。该法利用高频电流传感器、罗柯夫斯基(Rokowski)线圈RC阻容高通滤波器从发电机定子绕组中性线上拾取高频放电信号,以发现定子线圈内部放电现象。目前已在很多发电机和大型高速交流电动机上采用,取得了较好的效果。1980年西屋公司开发了商用的射频监测仪,其放大器中心频率为1MHz,带宽为5kHz,带有报警电路。
PDA是局部放电分析仪英文名称(PartialDischargeAnalyzer)的缩写。PAD监测法由加拿大OotaioHydro公司于70年代提出,主要用于在线监测水轮发电机内部的局部放电。它利用绕组内放电信号和外部噪声信号在绕组中传播时具有不同特点来抑制噪声,提取放电信号。PAD试验法在国外水轮发电机的在线监测中已被采用。
由于汽轮发电机定子绕组的结构不同于水轮发电机,PDA试验不能满意地应用于汽轮发电机的在线监测。加拿大OntaioHydro公司和IrisPowerEnginrrring公司于1991年将TGA(TurbineGeneratorAnalyzer)用于汽轮发电机局部放电信号的在线监测。这种方法代价较高,要求在定子每槽的槽楔下面埋有一特制器件——定子槽耦合器(StatorSlotCoupler简称SSC),利用SSC探测每槽的放电脉冲。对于已投入运行的发电机则必须改造定子绕组方可实施,而这往往是令发电厂难以接受的。
利用预先埋置在定子某些槽里的电阻式测温元件(RTD)导线作为放电传感器测量局放脉冲,对电机一次回路不会带来任何影响。这种局放传感器频率特性很宽(3~30MHZ),便于将局放脉冲与噪声区别开来。但由于采用双传感器比值法比较区分信号和噪声,将无法区分电机内的某些部位的局放信号和噪声。
国内在局放在线监测方面的研究起步较晚,发展也比较缓慢。特别是由于局部放电过程比较复杂,到目前理论仍很不完善,对该方面的研究带来了很大的困难。1990年上海市将“射频监测仪”列为科技攻关项目,由上海第二工业大学和当时的上海科学技术大学大学同时中标。1992年5月完成研制,10月份通过鉴定。工大的射频监测仪目前已应用于国内多台电机上,科大的射频监测仪在上海电厂也有很好的应用实践。两套系统完全达到了80年代初西屋公司的产品水平。其放大器中心频率为1MHZ,宽带5kHz,装置选择性好,抗干扰性强,但由于通带过窄,获得的信息少,灵敏度低且不具备局放综合特征分析能力。
西安交通大学研制的电机局放在线监测系统采用宽带系统,可以测得局部放电的各种特征量,结合现代数字处理技术,在放电类型的自动识别方面作了一定的尝试。
从技术上来讲,国内研制的设备可以分为窄带系统和宽带系统。对于窄带系统来说,它只对局放后期严重的火花放电比较敏感,并且不能区分机内和机外放电信号以及进行故障分类和定位。对于宽带系统来说,带宽越宽,采集的局放信息越丰富,但对系统的要求也越高。一方面要求有较高的采样率和数字处理能力,另一方面干扰的鉴别也是关键。
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