大型汽轮发电机局放监测技术_IRIS

局部放电的在线监测-用于电动机和大型氢冷发电机定子绕组用于电动机和大型氢冷发电机定子绕组状态检修的工具

加拿大 IRIS电力工程公司 Iris Power LP., Canadahttp://

加拿大 IRIS电力工程公司 生产局部放电在线监测仪器 提供电机绝缘状提供电机绝缘状况评估服务估务 ISO 9001-2000企业 总部多伦多- 欧洲分部-英国伦敦欧洲分部英国伦敦 美国分部-德州休士顿 印度分部-孟买度 中国分部-北京 巴西分布-圣保罗

为什么要监测局部放电呢？

1.维修方式的进化—随坏随修—预防维修—状态检修

2.定子绕组绝缘的恶化—占电机故障的40%—电机的突发性故障会带来巨大损失

局放监测-状态检修的工具 随坏随修—昂贵的维修费和部件更换费

预防维修-根据时间安排维修—定期停机、定期测试、定期维修、定期更换。—某些停机、测试和维修是不必要的，昂贵的。

状态检修-根据电机实际运行的状况安排维修。—按需维修坏哪儿就修哪儿按需维修，坏哪儿就修哪儿。—按需停机，根据故障先兆计划何时停机和停机时间长短。—需要可靠的在线监测仪器，诊断可能发生故障的先兆。

局放监测-预报绝缘故障的工具 电动机和发电机的故障来自：1. 50%来自于轴承和振动问题-机械故障解决办法在线振动监测 解决办法：在线振动监测 2. 40%来自于定子绕组的绝缘问题-电气故障 解决办法在线局放监测解决办法：在线局放监测 3. 10%来自转子绕组问题-电气故障 解决办法：在线磁通监测

相间短路故障 定子绕组的绝缘故障:––电机中最常見的故障之一电机的突发性故障常常导致昂贵的维修费用发生

局部放电是绕组绝缘故障的先兆 Iris公司的使命:–––提供局部放电监测仪器分析局部放电测试服务评估绝缘给出维修建议

局部放电在线监测的好处 在线监测-无需停机 能够发现故障的主要根源所在不影响发电厂/工厂的正常收入

避免突发性的故障发生 延长两次停机之间的时间 有利于实施“状态检修”的计划 维修工作可以安排在适当的时候进行检修工作是根据电机本身的实际状况进行，不是根据日历。在线监测还可以提前发出潜在故障的警告：24千伏~ 4-6年预警 13.8千伏~ 3-4年预警 6.9千伏~ 1-2年预警< 4千伏~数星期预警

什么是局部放电呢? 局部放电是发生在高压绝缘空隙中或间隙中的小电火花当电压应力超过了在这些空隙中存在的气体的电击穿强度时，局部放电就会发生。不同的材料具

有不同的电击穿强度:—空气的电击穿强度: Eair= Vair/ dair= 3 kV/mm—绝缘材料的电击穿强度:材 Eins≈ 300 kV/mm

局部放电是如何发生的呢?1.跨空隙的容性电压 2.绝缘材料的电击穿强度Eins与空气的电击穿强度Eair差别很大 Eins/ Eair≈ 100倍 3.电压越高，放电强度越大。 4.空隙越大，放电幅度 4空隙越大放电幅度越高。 5.通过测量发生在导体中的电流脉冲来监测发生在绝缘中的局部放电Vair 3kV/ mm则局部放电发生 d air

导体、绝缘材料和空隙之间的等效电路

击穿电压

50/60赫兹相电压

跨空隙电压

如果 Eair

热退化 原因 长期持续工作在高温下 绕组过热： 电机运行过载冷却系统故障相电压不平衡

绝缘分层主绝缘破裂

过程 合成树脂失去粘着强度绕组绝缘层间逐渐松绑导体在主绝缘中振动局部放电发生在绝缘层间或绝缘与导体之间

热退化在120ºC下运行了20年的主绝缘层间的松绑现象

浸渍不良 原因 生产工艺不良 加工工艺不当

过程内部空隙

绝缘材料中形成空隙 局放发生在空隙中并不断侵蚀绝缘材料

11,000马力的电动机绕组

绕组松动

松动的棒条表面被磨蚀

由于绕组端部振动，导致棒条磨损由于绕组端部振动导致棒条磨损 (产生槽放电)

原因

嵌块松动 生产工艺不良 使用材料不当 润滑油泄漏机械力的作用(由于在棒条之间或转子和定子绕组之间的磁场)

过程绕组松动并在槽间运动局放发生在主绝缘表面和铁芯之间产生臭氧O3+ N2 NO3¯硝酸根

绕组松动 由于棒条绕组在线槽中松动，导致棒条绕组表面绝缘被磨损

白色粉末

真空加压整体浸渍的棒条绕组

取之于 200兆瓦的汽轮发电机

端部绕组间距不足白色粉末表明：在空冷型机组中发生的相间放电，产生了臭氧