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解读发电机局部放电在线监测

来源:解读发电机局部放电在线监测时间:2009-04-23 我要分享 点击794

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  • 资料类型:作者:佚名
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解读发电机局部放电在线监测郭维芹卜乐宏周政新(上海第二工业大学,上海金海路2360号,邮编:201209上海居能科技有限公司,上海肇嘉浜路288号,200031)摘要:迄今发电机局部放电的监测仪器,毫无例外是解读型的。本文对SJY型发电机局部放电在线发电机局部放电在线监测仪,从其信号特征及综合其他工况参数分析,对发电机系统的放电的案例解读,以帮助运行人员区分发电机系统出现的异常放电现象。关键词:局部放电、在线监测、解读简介1.1监测发动机局部放电的有效性能持续有效地监测发电机定子绕组中的局部放电情况使用ARM核高档微处理器数字记录仪,实现信号的记录和数据存储,液晶显示屏显示图形及读数,使用USB接口存储体或转存历史数据及通讯功能1.2能准确反映发电机绝缘状态变化趋势能分析发电机的绝缘状态和绝缘劣化趋势能大致区分局部放电源来自发电机内部还是外部可基本上区别产生在发电机内局部放电,是定子还是转子绕组产生在发电机外部的放电源,大致可判断接地碳刷接触不良、封闭母线受潮、发电机中性点闸刀接触不良等引起的放电1.3电流互感器传感电流互感器采用纳米非晶采材料制成,频率特性好避免了采用电容耦合型局部放电仪器一旦发电机某相接地因耦合电容器两端电压不能突变而损坏测试设备1.4高灵敏度监测仪灵敏度特高(高频10μV)有条件测试发电机中性点的信号,可以将传感器置于最安全的发电机中性点上,通常的局部发电监测仪因灵敏度在毫伏数量级,它根本测量不到中性点的信号,只能将耦合电容器放在发电机出端取信1.5动态范围大抗干扰性好监测仪动态范围大(60dB)能接受起伏极大的脉冲放电信号,能真实反映发电机局部放电的状况监测仪具有优良的抗干扰性,测量呈现良好的重复性、一致性1.6已有360台可靠运行机组容量从100MW至1000MW等级包含火电、水电、核电、燃气轮机等机组火电机组1000MW汽轮发电机组十几台出口印度、巴西、巴基斯坦等国1.7信号可进DCS系统1.8荣誉与质量认证获上海市科技进步二等与三等奖、国家技术市场金桥奖等奖励上海汽轮发电机有限公司、哈尔滨电机厂有限公司配套产品获得ISO9001:2000质量认证2.案例解读2.1通过远方“解读”,断定放电源在机外而不在机内国华锦界电厂#2号发电机,2007年5月1日进入168小时运行,6,7日两天,装置在该发电机上的SJY-3型射频监监测仪频繁发出报警信号。由远方传来信息悉,信号高达86%(3802μV),表明发电机系统确实存在放电现象,问题是放电源在发电机内部还是在外部。再由图发现,信号可由高返回到很低,可排除发电机定子主绝缘的故障,而且信号由小到大或者由小变大,都是在较短时间内完成的,也可否定定子绕阻绝缘受潮放电的可能,因此,根据远方传递数据,断定放电源在机外而不在发电机内部结合现场检查,循环检测到是发电机中性线接地闸刀,因连接螺丝处接触不良放电所致。图1SJY-3发电机局部放电在线监测仪检测到的信号2.2封闭母线受潮绝缘下降放电2000年3月、7月至8月中旬,在嘉兴电厂安置在#1机的射频仪报警,其指示信号在75%左右,有时值在20%-50%之间摆动,瞬间达80%报警,之后又回落到30%附近,且与环境温湿度相关,我们认为封闭母线绝缘下降放电,2001至2002年,#1发生多次类似射频仪报警情况,都为封闭母线放电所致。2000年3月、7月至8月中旬,在嘉兴电厂安置在#1机的射频仪报警,其指示信号在75%左右,有时值在20%-50%之间摆动,瞬间达80%报警,之后又回落到30%附近,且与环境温湿度相关,我们认为封闭母线绝缘下降放电,2001至2002年,#1发生多次类似射频仪报警情况,都为封闭母线放电所致。2006年初,河北大唐王滩发电厂#1发电机168时,发现SJY-1局部放电在线监测仪信号有起伏,远方分析这不是发电机内部绝缘缺陷引起,也不象发电机内部湿度高所致,很可能是机外辅助设备的放电。从放电特征看,疑为封闭母线放电。建议增大发电机微正压,结果见效图2发电机局部放电在线监测仪检测到信号是起伏突变的特征2.3汇流管漏水2002年8月初,上海吴泾第二发电厂#1机安置的SJY-1发电机局部放电射频仪预警,疑定子水回路有泄漏,提请用户单位注意每日补氢量变化,至8月中、下旬,运行中发现发电机定子水箱中有氢,日排氢量达20-25M3,9月11日,停机检查发现在励侧定子线圈进水汇流管下面排放管角尺弯处焊口有裂缝。在水压试验时,当水压在0.55Mpa时,在尚未剥去绝缘时,就有水漏出。当剥去绝缘时形成水喷,且整条焊缝中有好几处喷水。图3信号与发电机负荷有关联图4排放管角尺弯处焊口有裂缝2.4发电机转子励磁接地检测装置故障引发放电图谱外高桥1期发电机,SJY-1局部放电在线监测装置报警,射频波图示有周期性放电,其放电的包络平滑的特征,因此,排除机内局放检查发现发电机转子励磁接地检测装置上的碳刷与发电机转子负极电环有长期接触不良的现象,且测试负极碳刷上的对地电压100V/DC,正常情况下每24小时该装置吸合一次(全过程就几秒钟)修复后,监测仪信号恢复正常图5放电的包络平滑的特征修复前后,测发电机中心点电流频谱,见图所示图6检修前频谱图7检修后的频谱2.5定子线圈表面放电张家口电厂2号机,某年8月,“SJY发电机局部放电在线监测仪”出现了预报警。分析认为是发电机线圈表面放电引起,9月,#2机停机(停备消缺),发电机做电位外移试验中,发现在发电机气侧#16,#21,#23,#25,#55线棒槽锥头处有重大缺陷,外露电位分别为:5000V,3400V,10000V,3600V,8400V。发电机出线C相中性点引水管锥头4200V,缺陷部位如图所示图8定子端部缺陷部位示意次年9月7日,2号机检修前“SJY发电机局部放电在线监测仪”出现间断性报警,机组停运后试验,发现发电机B、C相出线套管与引线并头接封处,外露电位分别是:13200V、7200V。检修中缺陷得以消除。2.6对突发性事件,成追查事故的“黑匣子上海吴泾二电厂2#机的发电机局部放电在线监测仪SJY-1升级SJY-3型,图所示是为进DCS系统的记录图形,该图示将主励磁机转子及相关部件相继发生损坏事故记录在案。对突发性事态,是不能实现预报的,而在线的发电机局部放电在线监测仪器信号接进DCS系统后在追忆事故时,起到类似“黑匣子”的作用,靠整流盘侧电枢绕组端部出现相与相、相与地间拉弧,将电枢端部线圈、绝缘和残余的绑箍烧毁,同时副励磁严重扫膛导致烧毁,而转子电枢无纬带绑箍外伤或异物进入电枢是事故的原因。图9进DCS记录的故障特征2.7发生在玉环百万机组#3机168的状况的远程诊断玉环百万机组#3机168时,安置的SJY-5局部放电在线监测仪信号异常报警.远方分析:1)机内氢气湿度高;2)可能机内还有渗漏油现象现场检查;1)).因干燥器投运存在问题2.确实存在密封瓦油污染10百万机组168读数.2.8依赖监测仪信号变化,监督发电机定子端部绝缘磨实施“带病”运行案例安装在望亭14号发电机组(300MW双水内冷)上的SJY-1发电机局部放电在线监测仪(1994年6月安装),在春节前指示值略有增高,远程分析为机内放电所致,该电厂人员从发电机窥视窗见到“黄粉”,表明发电机定子在端部有松动磨损,原拟定停机处理。图12为望亭电厂带病运行在线诊断由于该机组二个月后计划小修,从发电机局部放电在线监测仪的指示值分析,虽起伏幅值变化很大,而其放电量并不很大,通过密切监督其放电变化,能结合小修时处理更为理想。而发电机运转至3月中旬趁锅炉漏水停机处理,据称未见绝缘有严重磨损掉,除在发电机励磁侧五点钟位置作重新绑扎外,其余作涂刷环氧处理,避免了由停机而造成的损失。.2.9接地变压器线圈与发电机中性点引线相碰马鞍山电厂#1发电机组(300MW)运行中,SJY-1发电机局部放电在线监测仪输出电平由正常时3~4%增加到20%左右,最高达24%,并随发电机负荷变化而变化,虽然未到仪器的设定报警值(预报警33%,跳闸报警66.7%),同时发电机100%定子接地保护动作报警,引起用户单位高度重视停机后检查试验发现:发电机中性点接地变压器一次侧上半线圈与下半线圈连接螺丝处与发电机中性点引线高压电缆的屏蔽纺织线相碰,似接触非接触,经过处理试验正常,重新开机后,SJY-1发电机局部放电在线监测仪信号恢复正常,发电机100%定子接地保护不再报警2.10发电机出线短路SJY-1发电机局部放电在线监测仪在某厂#11机发电机组上安置作为试运行,该仪器记录的指示值大至700μV左右,且有起伏波动现象。仪器研制者曾对指示值偏高的现象提出过疑虑,因监测仪试用初期,未能引起使用者重视,导致在1992年12月30日发展成通过绝缘园盘表面对外壳闪络,造成三相短路事故事故发生时,运行中的#11号发电机,有功240MW,无功90MW,定子匝间短路光字牌亮,并伴有爆炸声。发电机中性点接地变压器铁壳防护柜炸开甩出,中性点变压器线圈有火苗,发电机出线垂直段三相封闭母线外壳底部烧出大洞实为该机出线垂直段C相封闭母线于水平封闭母线连结固定母线支撑圆盘因表面结露受潮爬电,对外壳闪络接地2.11依据监测仪信号变化,监督发电机漏氢,实施“带病”运行的案例2004年5月间,铁岭发电厂发现了发电机内冷水系统漏氢超标,对此专家建议停机处理时逢供电紧缺,无法安排停机检修,只好让机组带病运行,电厂主管决策的依据是以靠射频在监督漏氢点的变化,就这样,这台发电机连续运行,直到国庆节假期,利用节假日实施检修和处理,渡过了夏季用电高峰,减少了巨大的损失是不容置疑的2.12依据监测仪信号变化,评估发电机更新改造绝缘质量的案例吴泾热电厂#11号发电机,是上海电机厂生产300MW水氢冷发电机的第4台,其运行约7年,经历4次定子线圈出线端突然短路,定子线圈绝缘已受到损伤,而需进行更新改造。完成后,吴泾热电厂对上海电机厂改造的质量表示满意。理由是反映该机装置的SJY-1发电机局部放电在线监测仪的信号,在更新改造在恢复运行后比有明显降低。由此表明,SJY发动机局部放电在线监测仪做为一个监测窗口,已获得用户信赖与高度关注。而且作为评估绝缘水平的尺度,也因此可以说明一些检修质量等情况。图13定子线圈更新前后监测信号变化明显3结论3.1发动机局部放电对于大型发电机组的监测是必备的设备,限于目前的技术水平,对于极为复杂的发电机组尚未达到自动诊断的水平,如果装置了这类设备,而不能解读,仅是一个摆设,是一个聋子耳朵而已。3.2状态监测与诊断不仅是一项新的技术,更是一种新的管理理念,领导者的观念更新和重视是实施状态检修成败的关键。3.3状态监测与诊断要注重数据和经验的积累。没有完善的状态监测手段,就没有状态检修。没有相当的状态监测的数据和经验的积累及科学的分析方法,也无法实施状态检修。3.4专业人员综合素质的技术培训、交流学习、积累分析经验,实施数据共享,是开展状态检修的重要环节。3.5发电机的状态监测涉及技术面广,发电机出现各种故障,又会以各种不同的征兆表现出来,其关系错综复杂,状态监测装置研制者的现场跟踪服务,具有重要意义参考文献[1]汪耕李希明等编著,大型汽轮发电机设计、制造与运行,上海科学技术出版社,2000年11月。([2]GabePaoletti.Alexgolubev.PartialDischargeTheoryandTechnologiesRelatedtoTraditionalTestingMethodsofLARGERotatingApparatus[R].USA:CutlerhammerCompany,1999.[3]郭维芹,对发电机绝缘故障实行早期预报,《电气设计技术》,2000年第1期[4]李伟清刘双宝,大型汽轮发电机常见故障的检查及处理方法,《大电机技术》,2000年第3期[5]郭维芹,发电机局部放电射频在线监测,上海第二工业大学学报,1995年第5期[6]王式正,郭维芹,发电机绝缘故障模糊专家系统,上海第二工业大学学报,2000年第1期[7]郭维芹,发电机绝缘潜在故障的早期发现与诊断,上海第二工业大学学报,2002年第1期[8]国家电力公司标准,汽轮发电机运行规则(1999年版),国家电力公司发行[9]C.V.Negoita,ExpertSystemsandFuzzySystems,London,1985[10]guoweiqin.AFuzzysystemforgeneratorinsulationfaultdiagnosis,2001EPRIInternationalMaintenanceConfernce

 

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