科学论坛 ●Ｉ 发电机局部放电在线监测与分析方法研究 韩（内蒙古电力科学研究院 内蒙古磊任晓晨 ７５０３３６） ０１００２０： 内蒙古国电能源投资有限公司乌斯太热电厂 内蒙古［摘 要】本文介绍了大型发电机局部放电在线监测的特点、意义及方法，对监测过程中的现场干扰及抑制方法作了必要的分析，并对局部放电的在线监 测提出了一些个人看法。 ［关键词］发电机局部放电中图分类号：ＴＭ３１ 在线监测 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９－９１４Ｘ（２０１０）ｌ８—０１１９－Ｏ１ １弓ｌ曹 局部放电试验由于其对绝缘没有破坏性，加之具有较高的灵敏度，被广泛 的应用于高压电气设备绝缘状态监测和故障诊断中。发电机内部从局部放电 的发生到绝缘被腐蚀损坏是一个缓变的过程，往往与绝缘老化相联系，因此，发 电机一般只在绝缘老化鉴定时才做局部放电试验，而对发电机定子绝缘的局部 放电实时在线监测在我国还不很普遍。由于大容量高参数的机组出现，机组 实时工况的在线监测逐步取代其定期试验，成为现代机组向高度自动化维护发 展的一个方向。 发电机定子绝缘作为绝缘监督的一个重点，对其实旋局部放电在线监测， 能及时有效发现定子绝缘的缺陷、老化程度等，极大的方便了现场的维护工 作 ２发电机定子绝缘局部放电的形成和特点 发电机定子线棒在制造过程中采取了真空压力成型的制造工艺，其绝缘内 部也不可避免地含有～定数量的间隙或气泡 在发电机升压运行中，这些间隙 或气泡上承受电压作用，当达到其游离电压时，间隙或气泡便产生局部放电，随 着能承受电压的升高，局部放电越来越厉害：当线棒外表防晕处理不好，线棒在 槽内压装不紧以及槽口防晕处理不当时，都会在运行中产生电晕放电。这些不 同部位的不同型式的放电对线棒绝缘都具有大小不等的破坏作用。长期运行 中，发电机绝缘在热、电、机械联合作用以及化学因素作用下，会发生绝缘老 化，使绝缘性能下降，绝缘性能下降又导致局部放电的加剧。如此恶性循坏，最 终导致绝缘破坏。 由于电机结构的特殊性，线棒及其绝缘分散分布，各条线棒直接与铁芯接 触，使电机局部放电有其自己的特点：局部放电量较别的电器大的多：放电信号 所占频带很宽；干扰不易排除特别是脉冲型干扰。 发电机在正常运行时允许存在一定大小的局部放电，只有局放量超过一定 数值时，才会损坏其绝缘。在发生绝缘故障前往往会有先兆，其中局部放电与 绕组绝缘状况有着密切联系，进行电机局部放电在线监测十分必要。 ３发电机局部放电监翻装■及电气曩理 局部放电检测装置通常根据响应带宽将其区分为窄带检测装置和宽带检 测装置。过去局部放电测量较多采用窄带检测装置，这种装置具有选择性好， 抗干扰性能强的特点。由于通频带过窄，会造成信号的频率成分和能量过分 丧失，获得的信息少。宽带装置得到的频率成分比较丰富，能量损失小，信息 量大，可以测得局部放电的各种特征量及特征图谱。结合现代数字信号处理 技术，还可以对信号进行时域、频域联合分析，对放电的类型进行自动识别， 同时还能提供局部放电的累计值统计曲线，对发电机定子绕组进行绝缘老化的 跟踪。宽带装置的缺点是容易引入外界干扰，但如果利用数字滤波和模式识 别技术，就可以有效地排除干扰。因此，宽带装置具有良好的发展前景。 一般局放监测系统硬件系统主要由两部分组成：局部放电耦合回路和局部 放电检测回路。 ３．１局部放电耦合回路 由传感器、宽频放大器组成，主要对信号进行采集、预处理。由于采 用磁耦合方式工作，检测回路与高压回路之间无直接电联系，因此，非常适用于 现场监测。传感器安放的位置随检测方法的不同而不同，由于中性点处电位 较低，多数安装在发电机的中性点处。传感器性能的优劣直接影响整个系统 的精度和准确性。 ３．２局部放电检测回路 局部放电检测回路是系统的核心。将传感器采集到的局部放电信号，送 入数据采集系统进行Ａ／Ｄ转换及数字信号处理，并显示结果。 软件系统即局部放电信号分析及寿命预测是局部放电测试中最后也是最 关键的一步，其主要任务是判断运行的电机是否存在绝缘缺陷、缺陷严重程 度及缺陷定位，并预测电机寿命。局部放电分析和诊断步骤通常分为数据显 示、数据统计与分类、局放诊断及寿命预测。 ４现场千扰及抑翻方法分析 发电机进行局部放电在线监测过程中会受到不同种类的电磁干扰。这种 现场存在的大量电磁干扰大大降低了监测的灵敏度和准确性，所以如何有效的 抑制这些干扰是大型发电机局部放电在线监测必须解决的一个关键技术问题。 ４．１现场电磁干扰的分析 现场存在的各种电磁干扰，主要有连续周期性干扰和脉冲型干扰。连续 周期性干扰主要来源于电力系统中普遍存在的载波通讯、高频保护信号以及 无线电广播。这类干扰的存在，有时会淹没主放电脉冲，从而降低检测的灵敏 度。脉冲型干扰是一种更严重、更难抑制的干扰，因为它们和发电机定子绕 组内的局部放电信号具有相似的特性。脉冲型干扰主要来源于电力系统中其 他高压设备的局部放电以及来自发电机的内部干扰和励磁系统干扰等。 ４．２现场电磁干扰的抑制 连续周期性干扰具有较窄的频域分布，所以采用频域滤波法既可有效的抑 制这类干扰，又能保证测得局部放电信号的大部分频率分量。目前，数字信号 处理技术得到了空前的发展，实际应用时，小波变换滤波法居多，小波变换是～ 种新型的数字时频分析方法，特别适合处理瞬态突变的局部放电信号。 脉冲型干扰信号和定子绕组中的局部放电脉冲信号具有相似的频域特性， 都具有很宽的频率分布，因此应该从时域特性差异来考虑。通常抑制脉冲型 干扰的方法有差动平衡法、脉冲极性鉴别法和定向耦合法。 ４．３抗干扰系统 大型发电机局部放电在线监测中不同的措旌有不同的特点和局限性，因此 必须将几种抗干扰措施合理地结合起来构成抗干扰系统，才能取得满意的效 果。基本做法是：在硬件方面对耦合器（或传感器）的研制与设置应有利于局 放信号的提取，便于区分与消除干扰：在软件方面对原始信号进行数字化采集， 然后由数字滤波器判断出周期性干扰的频率分布，并由此来确定模拟组合式滤 波器的阻带局部放电监测对评估发电机的绝缘特性是极为重要的，但局部放电 监测是一项较为复杂的工作，消除干扰的系统往往比测试系统本身要复杂昂贵 许多，数据分析系统要详尽且功能强劲。因此，抗干扰系统的合理设计是十分 重要的。 结语 （１）局部放电的在线监测具有方便、灵敏、有效、无损伤等优点，对定 子绝缘内部故障可作早期预测，方便现场维护。 （２）局部放电在线监测的关键是要把定子的局部放电信号与电磁干扰信号 区别开来，尽可能的把干扰抑制与消除。 （３）利用人工智能等数字处理技术，开发宽带的、基于数据库的局放在线 监测系统是大型发电机局部放电测量的发展趋势。 （４）不能期望局部放电检测可以监测电机绝缘系统所有可能发生的问题。 对发电机定子绝缘进行评估时应分析发电机的运行和现场环境状况，并结合有 效的传统测试手段进行综合诊断。 参考文献 ［１］苏鹏声、汪小明、曹海翔，等．大型发电机定子绕组局部放电在线 监测系统的研究［Ｊ］．电工电能新技术，２０００，（２），４９－－５２． ［２］王旭红，高题电机的局部放电及其在线监测方法［Ｊ］，长沙电力学院 学报：自然科学版。２００２。１７（１）：２３—２６． ［３］黄春阳，大电机局部放电诊断技术展望［Ｊ］．上海大中型电机，２００４， （５）：１９—２４． ［４］吴广宁，大型发电机故障放电在线监测及诊断技术［砌．成都：西南交 大大学出版社，２００１：５一ｌ０． ［５］刘立生、邱阿瑞，高压电机局部放电在线监测方法［Ｊ］，电工电能新 技术，１９９９，（３），２３—２７． 科技博览Ｉ ｌｌ９