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发电机局部放电在线监测技术1

时间:2010-03-10 09:45 来源:未知 作者:编辑部

目前大型发电机局部放电在线监测方法主要有以下几种:
(一)  中性点耦合监测法
大型发电机中性点一般均通过接地电阻、接地电抗器或接地变压器来限制中性点接地电流。由于中性点的对地电位很低,发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,通常都选择在中性点接地线上。
50年代美国西屋公司的Johnson研制出了用于发电机局部放电在线监测的槽放电探测器(Slot Discharge Detector)。工作原理是由中性点引出放电信号,通过一带通滤波器送入示波器,在示被器荧光屏上显示出信号的时域波形。利用这种新方法检测到了一些发电机线槽内的线圈松动现象。但实际应用中由于噪声信号的影响,需要有经验的操作人员才能识别局部放电信号,因此难以推广使用。
(二)  便携式电容耦合监测法
70年代加拿大Ontario Hydro公司研制了一种局部放电在线监测装置。监测放电信号时,将三个电容(每个375pF,25KV)搭接在发电机三相出线上,通过电容检出放电信号。此信号通过一带通滤波器(30KHz至1MHz)引入示波器,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。它的缺点仍然是要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。
在早期,用于局部放电信号监测的电容传感器容量一般都在375pF到1000pF范围内,在1976年,首次采用了80pF的电容作为传感器(见图3)。研究发现采用80pF的电容传感器,其等效电路的下限截止频率在40MHz左右,而干扰信号分量一般都远远小于该频率,因此采用80pF的电容传感器,信号的信噪比较高,可以避免误警现象。而且电容容量小,传感器的体积小,容易安装且寿命高,保证了被测试系统的安全性。据文献介绍,加拿大Iris公司的电容传感器已经在上千台机组上使用。80pF电容传感器以其自身的应用优势也被不少其它研究机构所采用。
近年来,一方面由于技术的进步,同容量电容的体积大大下降,另一方面随着数字信号处理技术的发展,新的抗干扰技术不断出现,大容量电容传感器又重新获得了大家的重视。大容量的电容比起小容量电容在局放信号检测方面灵敏度更高,信号的带宽也更宽。但同时耦合的噪声信号能量也会增加。因此采用大电容传感器需要有高性能的抗干扰数字处理算法作基础。

(三)  射频监测法
射频监测(Radio Frcquency Monitoring)法实际上是对Johnson提出的方法的改进。该方法利用高频电流传感器、罗柯夫斯基(Rokowski)线圈或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。
    射频监测仪的工作原理和射频干扰场强仪相同,可以选择测量的中心频率和频带宽度。其输出端连接记录仪和报警装置。当局部放电发生时,其放电电流信号通过中性点接地线流向接地点,通过高频电流互感器耦合到监测回路,射频监测仪就可以监测到局部放电信号的强弱。记录仪用于记录监测过程中射频电流变化,一旦局部放电加剧,超过监测器预警设定值时,报警装置立即发出报警信号。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。
由于运行的发电机中电气干扰和噪声比较大,有关研究部门又开发了一种RFM噪声消除器。其原理是探测这些噪声源(滑环、接地电刷和高压母线等)何时发生电弧,当探测到噪声源发生电弧时,就遮断RFM的输入信号,使这些假报警信号不能进入,这样就能防止假报警的产生,提高了射频监测仪的可靠性。
该方法的优点是传感器安装在低压点上,对系统的影响少,同时由于所有的局放信号都会经过中线,所以可以监测到发电机整个范围内的局部放电。缺点是信号的灵敏度比较低,局放信号从局放点传播到中线时已经有了很大的衰减和变形,使信号处理的难度增加。