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发电机定子绝缘局部放电非接触式在线监测方法的研究

程养春  
【摘要】:大型发电机定子绝缘局部放电在线监测系统及相关技术尽管已经过了几十年的发展,还远没有达到准确诊断放电类型、放电严重程度,准确判断放电源位置的水平,使得发电机难以真正实现状态维修。本文提出了一种发电机定子局部放电非接触式在线监测方法,在非接触式局部放电信号测量、窄带干扰抑制、外部脉冲干扰消除、内部脉冲干扰消除和放电源定位等方面做了大量工作,为实现发电机状态维修提供了依据。 本文利用发电机封闭母线模型和定子线棒模型,研究了脉冲信号在封闭母线中的波过程、电磁场传感器的检测原理、母线中的工频大电流和母线上电气设备的反射波对检测局部放电信号的影响,针对发电机封闭母线结构,系统地研究设计了一种非接触式电磁场传感器。此传感器具有0.1~20MHz的测量频带、能够检测出母线上15mV的局部放电脉冲信号;实验室中识别沿母线向发电机方向传播的脉冲干扰的正确率达到了100%。 通过对小型发电机的试验数据和水轮发电机的实测数据的分析,提出了励磁绕组与定子绕组之间脉冲耦合机理和规律,以及用来消除发电机励磁绕组脉冲干扰、转子滑环火花脉冲干扰、发电机接地线上的脉冲干扰和空间脉冲干扰的三相比较法。 提出了傅立叶级数法抗干扰方法。系统地研究了该方法的抗干扰原理、效果、影响因素;并进行了现场实测数据验证、与现有主要方法对比分析。结果表明该方法在保持局部放电信号原始波形方面具有明显优势,能够大幅提高信噪比、很好地保留信号的幅值和极性信息。 通过实际汽轮发电机试验,发现了脉冲通过定子磁场耦合进行传播的方式,研究了局部放电脉冲在定子绕组中按传输线方式沿定子线圈传播、沿定子绕组端部圆周电容链传播、通过绕组线圈的磁场耦合传播等三种传播方式的耦合机理、频域特点和传播规律,并为脉冲沿绕组端部圆周电容链传播方式建立了电路模型。 发现了快慢波定位法存在盲区,并受低频磁场耦合信号影响。在实际汽轮发电机试验和脉冲沿绕组端部圆周电容链传播规律的基础上,提出了三相响应幅值定位法研究了其定位原理、小信号下的修正、双层线棒耦合修正、三相出线耦合修正问题,并进行了验证。该方法所采用的测量频段较高,抛弃了以往定位方法中常用的“慢波”,不会受到窄带干扰和低频磁场耦合信号的影响;不存在定位盲区;具有足够的脉冲分辨率;所采用的频带较窄,相应的传感器较易制作。


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