局放在線監(jiān)測裝置在390H發(fā)電機上的應用

薛凌霄　葉鍇

摘 要： 390H發(fā)電機絕緣在運行過程中受到嚴重的電、熱、機械及環(huán)境應力的作用，導致局部放電發(fā)展、絕緣劣化，嚴重時可引發(fā)災難性事故，造成發(fā)電機停機。早期的發(fā)電機局部放電離線檢測有以下幾個缺點：要求發(fā)電機停機;需要一臺大容量無放電的升壓變壓器;此外，發(fā)電機在運行狀態(tài)下某些類型的放電，在停機時不會出現。離線檢測通常在大修時進行，作為例行檢查。采用這種方法，難以及時有效地發(fā)現問題，對于390H發(fā)電機突發(fā)性事故難以預防。因此，390H發(fā)電機的局部放電在線監(jiān)測顯得尤為重要。

關鍵詞： 390H發(fā)電機;絕緣;在線監(jiān)測

【中圖分類號】TM31 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-3733（2020）08-0205-02

1 應用發(fā)電機在線監(jiān)測技術的意義

采用局放在線監(jiān)測裝置及時有效了解發(fā)電機的運行狀態(tài)，便于及早發(fā)現發(fā)電機內部的重大缺陷，避免事故的發(fā)生。且對機組運行可靠性進行提升，事故后也能降低維修費用，是“計劃維修”向“狀態(tài)維修”過渡的重要手段。

因此建議大型發(fā)電機都應配備局放在線監(jiān)測裝置。傳統(tǒng)局放在線監(jiān)測裝置的監(jiān)測形式是就地采集數據上傳至上位機，只能在其工程師站進行觀察，為便于電廠管理，可將其采集的信號轉換為4～20mA模擬量接入DCS，并設置報警值以便電廠運行人員實時監(jiān)視。發(fā)電機局放在線監(jiān)測裝置能及時發(fā)現發(fā)電機內部的隱患，實時關注發(fā)電機內部絕緣的變化情況，對于電廠安全穩(wěn)定運行有著非常重要的意義。

2 發(fā)電機主要的幾種故障局部放電

2.1 繞組絕緣內部放電

由于制造工藝上的原因或在長期運行中的電、熱、化學和機械力的作用，發(fā)電機定子繞組絕緣體不可避免地會在層間出現氣隙。在運行電壓作用下，氣隙中的場強很容易達到擊穿場強，出現絕緣體內部放電。局部放電產生的局部過熱，會造成高溫聚合物裂解而使絕緣損壞。

2.2 槽部放電

槽部位置發(fā)生的局部放電主要有：A：絕緣棱角處，局部電場過高B：導體和絕緣間分層出現間隙（由于電場，化學或熱作用）C：絕緣內部出現分層（由于絕緣過熱）D：絕緣內部由于存在尖銳導體或氣隙而引起樹枝狀放電E：導體股線疲勞斷裂引起火花發(fā)電G：制造缺陷存在氣泡，引起氣隙放電F：振動摩擦防暈層脫落，造成槽放電。

槽放電是指線圈主絕緣表面、線棒表面和槽壁之間的放電。其產生的原因是線圈的絕緣體在運行溫度下，受熱膨脹較小使槽部表面不能和鐵芯槽壁完全接觸，存在間隙。在運行中因振動或摩擦使槽部防暈層脫落，當間隙中的電場超過間隙的擊穿場強時，即發(fā)生槽放電。槽放電是比電暈放電能量大數百倍的間隙火花放電。

2.3 繞組端部放電

發(fā)電機定子繞組端部連接處，是絕緣的薄弱環(huán)節(jié)，盡管采取了一系列的措施（如防暈漆涂層和分級防暈層等），仍是絕緣事故的多發(fā)區(qū)。通常發(fā)電機繞組端部采用綁扎或壓板結構固定，在運行中由于振動和摩擦使防暈層損壞時，會引起端部表面放電。由于發(fā)電機端部電場局部集中，一旦發(fā)生端部放電，將對發(fā)電機的絕緣產生很大的破壞作用。

2.4 導體和絕緣體間放電

與內部放電類似，由于制造工藝上的原因或在長期運行中的電、熱、化學和機械力的作用，高壓電機定子繞組不可避免地會在導體（銅棒）和絕緣間出現氣隙，在運行電壓作用下，氣隙中的場強很容易達到擊穿場強，使導體和絕緣間出現局部放電現象。這種放電產生的能量使絕緣碳化，逐漸出現樹狀放電軌跡，最終導致絕緣擊穿。

2.5 電?。ɑ鸹ǎ┓烹?/p>

定子線圈股線斷裂引起的電?。ɑ鸹ǎ┓烹姟．敯l(fā)電機定子繞組在運行中受到電、熱、機械力的作用，引起定子線棒股線的疲勞斷裂。斷裂股線兩端由于振動時斷時續(xù)，形成火花放電，并且隨工頻電流過零而不斷熄滅、重燃，形成電弧放電。電弧放電的機理雖然與局部放電（其它四種放電）的機理有所不同，但其產生的危害也不可忽視。

3 局放在線監(jiān)測裝置在某電廠390H發(fā)電機的安裝

3.1 390H發(fā)電機參數

該發(fā)電機類型為390H，容量468000kVA，有功功率397800kW，定子電壓19kV，定子電流14221A，周波50Hz，功率因數0.85PF，接線方式為三相星形的全氫冷機組。

3.2 局放在線監(jiān)測安裝位置

為了實時監(jiān)測發(fā)電機局部放電，以便更好監(jiān)測發(fā)電機運行的絕緣狀況，此公司在#1、2、3發(fā)電機安裝局部放電（PD）在線監(jiān)測系統(tǒng)（MICAMAXX Plus）。

局部放電耦合電容器的型號為CC20，每臺發(fā)電機安裝3臺耦合電容器，每一相安裝1臺。傳感器安裝在發(fā)電機母線出口，固定在底座上，牢固可靠。傳感器與底座垂直向上。套有絕緣熱縮管的銅排一端連接傳感器的高壓側，一端通過銅線鼻子連接到母線的螺柱上，保證安全距離。傳感器接地線與外壁相連，信號線（TNC接頭）引出出線小室至分析儀。分析儀機柜安裝在PT柜左側的墻壁上（汽機房6.45米層），采用壁掛式安裝方法。分析儀外接220V/AC電源，機殼可靠接地。上位機安裝在集控室內，方便查看、拷貝數據并監(jiān)測#1、2、3發(fā)電機絕緣狀況。

3.3 運行監(jiān)視

運行通過巡視分析儀機柜正面的信號說明（發(fā)光二極管指示）來判斷發(fā)電機絕緣的狀態(tài)。Alarm警鈴 （紅色）：它與測量系統(tǒng)后面的狀態(tài)輸出相連接，顯示測定值是否超過報警限制，并同時監(jiān)測系統(tǒng)的硬件故障，如電源故障，內存太低等。Warning警告 （黃色的）：它與測量系統(tǒng)后面的狀態(tài)輸出相連接，顯示測定值是否超過警告限制。System ok系統(tǒng)正常工作（綠的）：當沒有報警或警告時“System ok”亮起。ACQ 信號采集激活：系統(tǒng)正在測量時亮起。Online在線：當系統(tǒng)準備好時亮起。Watchdog 電子狗：規(guī)律性的閃爍表明外部的硬件電子狗正在運行。+5V / +12V / -12V （綠色）-右邊的發(fā)光二極管：這些發(fā)光二極管顯示信號處理單元的電源供給情況。PD Peak：每個通道對應的LED顯示燈表示信號經調節(jié)后的實時局部放電的幅值。

也可以通過上位機后臺監(jiān)視判斷發(fā)電機絕緣狀態(tài)。從專家分析軟件數據實時分析狀態(tài)或歷史趨勢圖判別絕緣狀態(tài)的走向。

也可以通過采集的信號轉換為4～20 mA模擬量接入DCS，對設置對報警值來實時監(jiān)視。

4 總結

4.1 目前的局部放電標定方法對于大型發(fā)電機定子的放電量的標定是不合適的;

4.2 不同的測試系統(tǒng)對局放信號的測試結果影響很大;

4.3 在分析局放在線測試結果時，還應將測試系統(tǒng)及測試方法放在一起來考慮。不同測試系統(tǒng)的測試結果以及不同發(fā)電機的測試結果間可比性不大。從這點意義上講，對于局放測試結果的解釋在一段時間內的趨勢變化往往更有價值;

4.4 通過就地分析儀機柜、上位機專家軟件、DCS報警功能可以較強對判斷390H發(fā)電機絕緣狀況;

4.5 390H發(fā)電機安裝局放在線監(jiān)測裝置對于電廠安全穩(wěn)定運行有著非常重要的意義。

參考文獻

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