發電機局部放電在線監測電測法有哪些主要方法?

  答：發電機局部放電在線監測，目前以電測法的脈沖電流法(ERA)為主流方法。根據檢測裝置響應帶寬，發電機絕緣的局部放電裝置可分為窄帶檢測裝置和寬帶檢測裝置，目前的檢測設備普遍都采用寬帶裝置。

    發電機在線局部放電監測的首要關鍵技術之一是如何取得故障信號，也即根據傳感器而對應的檢測技術。根據發電機的局部放電在線檢測傳感器的型式和布置，主要有以下幾種監測方法：

    (1)發電機中性點耦合射頻監測法。

    其理論原理是：當發電機內任何部位產生局部放電時，都會產生頻率很寬的電磁波，而發電機內任何地方產生的相應的射頻(Radio Frequency)電流會流過中性點接地線，因而局部放電的傳感器可以選擇在中性點接地線上，從而提取局部放電的電磁信號。發電機主絕緣上的局部放電可以看作是一個點信號源，由局部放電所引起的電磁擾動在空間內產生的電磁波，由于發電機不同槽間電磁耦合比較弱，所以可以用傳輸線理論來分析脈沖在繞

組中的傳播，即繞組中的放電脈沖以一定的速度沿繞組傳播。根據這種理論，在發電機中性點處安裝寬頻電流互感器，就可以監測到局部放電高頻放電波形，以監測發電機內部放電量及放電量變化。

    射頻監測法利用寬頻帶的高頻電流傳感器從發電機定子繞組中性線上拾取高頻放電信號，以反映定子線圈內部放電現象。這種監測法的優點是中性線對地電位低，高頻CT傳感器制作與安裝相對容易；缺點是由于信號衰減厲害，對信號處理技術要求較高。另外，不同大小的發電機，其槽間的電磁耦合差異較大，并不都是可以忽略的，故傳輸線理論分析有很大的誤差，尤其對槽數多的大型水輪發電機。

    (2)便攜式電容耦合監測法。

    20世紀70年代加拿大研制的一種局部放電在線監測裝置。監測放電信號時，將3個電容(如每個375pF，25kV)搭接在發電機三相出線上，信號通過帶通濾波器(如30kHz至1MHz)引入示波器，并顯示出放電信號的時域波形。這種方法在加拿大的一些電廠目前仍在應用。它的缺點是要依靠有經驗的操作人員來區分外部干擾信號和內部放電信號。

    (3)發電機出口母線上耦合電容器法。

    傳感器采用固定安裝形式，在發電機出口母線上的每相安裝一個電容耦合器和在發電機中性點安裝一個電容耦合器或高頻電流傳感器。其原理是安裝于母線出口的電容耦合器用于測取來自發電機定子繞組內部的局部放電脈沖信號，安裝在中性點上的電容耦合器用于監測現場的空間噪聲，相應測試儀器為4通道的監測儀器。這種方法對應的測試儀，采用硬件和軟件等方法對現場主要影響局部放電測量的噪訊進行消除。如來自勵磁的電刷產生的噪聲是通過系統分析軟件進行消除；來自空間的噪訊通過天線接收，采用對比的方法進行消除。也有的未采用中性點部位的傳感器，而采用軟件法消除噪聲。其中一個缺點是耦合電容位于發

電機高壓側，其本身的可靠性影響到機組的可靠性。這是目前應用比較多的一種方法，水輪發電機和汽輪發電機均能使用，在歐洲應用較多。

    (4)發電機出口母線上成對耦合電容器法。

    這種方法的局部放電信號是通過安裝在發電機定子繞組上各相匯流環或發電機出口母線上的高壓耦合電容器獲取的，每相各有一對耦合電容器，每對耦合器的安裝位置有一定的空間距離，以便消除來自電機外部的干擾。

    由于每相安裝有一定空間距離的雙傳感器，利用放電脈沖信號和外界干擾信號到達兩個傳感器的時延的不同，來消除隨機脈沖型干擾信號，利用繞組內放電信號和外部噪聲信號在繞組中傳播時具有不同特點來抑制噪聲，提取放電信號。同時，利用數字濾波、幅值鑒別、動態閥值等軟件處理方法濾除其他干擾。傳感器耦合到的6路信號進入信號調理單元后，經由多路開關選通其中一相對應的兩路信號進行放大處理，然后進入采集卡，再由采集卡轉化為數字信號實施監控和數據處理。

    這種監測法適用于水輪發電機，因水輪發電機相對體積大，便于耦合器安裝。此法是以成對耦合器上的兩并聯支路完全對稱來消除干擾的，實際上使兩支路參數完全對稱是很難的，因此應盡可能減少這種不對稱或采用延時線進行補償，以提高抑制干擾的能力。另一缺點同上，即耦合電容的可靠性影響到機組的可靠性。北美的公司較多的采用了這種監測法。

    (5)發電機定子槽耦合器法。

    這種方法是直接在定子槽內安裝耦合傳感器SSC(Stator SlotCoupler)，這種定子槽耦合器是一種用于檢測局放信號的“天線”，它裝在靠近出口端的定子槽的槽楔下面。每個SSC約50cm長、1．7mm厚，與定子槽等寬。定子槽耦合器在頻率從10～1000MHz范圍內有相當好的頻率響應，因此它能檢測到沿定子槽的高頻信號比較真實的脈沖波形。

    定子槽耦合器最先是為了能在大型汽輪發電機有效地檢測到局部放電脈沖而提出的，它的重要特點是對局部放電和電噪聲能產生不同的脈沖響應。理論研究與實際測量表明，定子繞組產生的局部放電脈沖約以1～5ns寬的脈沖能被SSC檢測出來，而所有的各種內部與外部噪聲則以大于20ns寬的脈沖形式被檢測出來，這是因為噪聲經繞組傳播時，定子繞組起了自然濾波的作用。脈沖寬度的這種明顯差別使得它能很容易把定子局部放電和其他干擾噪聲區別開來。

    這種方法適用于大型汽輪發電機使用，其優點是局部放電信號和噪聲信號的區別能力強，靈敏度在這幾種方法中也最高；但此法要求在發電機繞組的槽楔下面埋設特制的SCC，故在耦合器的制作與埋置方面成本很高，在多支路多槽數的水輪發電機的應用中受到限制。

    (6)以埋置在定子槽里的電阻式測溫元件導線作傳感器的監測法。

    這種方法是把埋置在定子槽里的某些電阻式測溫元件(RTD)導線作為局部放電傳感器，而不需另裝其他傳感器。這種方法理論上與SSC法有相似之處，且利用預先埋置在定子某些

槽里的電阻式測溫元件(RTD)導線作為放電傳感器測量局部放電脈沖，對發電機回路不會帶來任何影響，附加成本低。這種局放傳感器頻率特性也較寬(約3～30MHz)，便于將局放脈沖與噪聲脈沖區別開來。這種方法目前還處在探索實驗階段，應該說這是一個很有發展前景的監測方式。

    我國目前還沒有頒布發電機局放在線檢測的相關標準，IEEE在其2000年頒布的關于電機局部放電監測的試用標準(IEEE Trial—Use Guide t0 the Measurement of Partial Discharges in RotatingMachinery)中主要推薦了采用電容耦合法與定子槽耦合法進行發電機局部放電在線監測。