电力系统在线监测与故障诊断—第九章-旋转电机的在线监测与诊断---PPT课件.ppt

第九章旋转电机的在线监测与诊断9.1电机的故障特点电机运行中由于过载、机械振动、换向器变形、维护不当、湿度过低等诸原因，造成换向恶化故障。恶劣的环境和苛刻的运行条件，以及超过技术条件所规定的允许范围运行，往往是直接导致电机故障的起因。电机典型故障归纳：1、定子铁心故障通常发生在大型汽轮机发电机上，主要是铁心深处的过热问题早期征兆是大的环路电流、高温和绝缘材料的热解2、绕组绝缘故障原因：绝缘老化，绝缘缺陷及引线套管受污染主要症状：定子绕组局部放电量的增加。3、定子绕组股线故障（发电机）股线间短路产生电弧发电、可能发展接地故障或相间短路故障征兆：水冷电机的冷却水中有绝缘材料热解产生的气体4、定子端部线圈故障运行过程产生的冲击力使定子端部绕组发生位移，从而引发绝缘劣化和发生局部放电征兆：振动和局部放电5、冷却水系统故障征兆：定子线棒或冷却水温度偏高、绝缘材料热解及可能引起的放电6、转子绕组故障（异步电动机）转子故障主要有转子导条断裂，这将引起转矩跳动，转速波动，转子振动以及过热等最常见的检测方法是定子电流监测（监测效果较困难），常采用振动和绝缘材料热解监测方法。7、转子绕组故障（发电机）主要是匝间短路故障。匝间短路可能由于发电机在低速启动或停车时，槽中导体表面的污物引起了电弧，或者是巨大的离心力和高温影响了绕组和绕组绝缘。匝间短路故障可引起局部过热甚至导致转子接地。通用的监测方法是采用气隙磁密监测，通过探测气隙磁密，可以确定匝间短路的数量和位置；监测轴承振动是否加强。8、转子本体故障（各类电机）主要由巨大的转子离心力、大的负序暂态电流和转子不同心引起征兆：轴承处过量的振动9.2电机局部放电在线监测9.2电机局部放电在线监测电机的工作电压相对较低（6-20KV），但电机的绝缘处于气体介质中，放电容易发展，放电量较大；固体绝缘的抗放电能力远大于油纸绝缘，故电机要可监测到得最小危险放电量比变压器高；日本中央电气研究所规定允许放电量为3.2×104pC-3.5×104pC；我国:放电量的报警值可考虑在106pC-107pC。监测系统的可监测的最小危险放电量应在数万pC或者更高。由于电机的放电量大，所以现场虽然也有电磁干扰，但是与变压器相比，其信噪比要高得多。局部放电是引起许多定子绕组绝缘故障产生的原因，也是早期故障的重要信号局放试验是评估定子绕组状态的很重要的一个诊断性试验。局放脉冲的时间是毫微秒级的，其频谱最高到几百MHz使用可以测量高频信号的仪器就可以探测到PD脉冲电流。局放试验的关键是被测量Qm（最高局放脉冲的幅值（最大视在局放量）)按照测量方法的不同有以下几种单位。1)pC：实验室使用比较多，比较直观；2)mV：在示波器和脉冲幅值分析仪(PMA)上读取，PMA还可以计算每段幅值脉冲的个数；3)mA：使用工频TA在示波器上读取；4)dB(分贝)：使用频谱分析仪记录脉冲时使用。理论上每个PD脉冲的幅值与空隙的大小成正比，PD越大说明该缺陷越大。与介损试验相比，介损反映的是绕组整体存在空隙的情况，而最大视在局放量反映的是绕组中最劣化部位的状态。一.电机离线时局部放电测量一.电机离线时局部放电测量关于电容耦合器：通过对各种电容耦合的研究显示，当应用80pF电容时，信噪比增大。这种电容更能检测高频，同时比更大的电容具有更低的电噪声敏感程度。局部放电受到电压的极大影响，线圈离线端部越远，运行电压越低。因此，和发生在线端部线圈的PD幅度相比，相端部以下几圈线圈中发生的PD的大小明显降低。而绝大部分导致PD发生的老化都发生在相端的线圈，这正是80pF电容最敏感的地方。研究表明，采用安装在定子上的80pF传感器测量得到的类似局放脉冲(干扰)上升时间远远大于10ns，而定子局放脉冲上升时间通常小于10ns。通过测量检测到的每一个脉冲上升时间，数字逻辑即可通过脉冲形状来区分定子局放信号和类似局放信号。一.电机离线时局部放电测量二.发电机局放在线监测系统2.发电机局放在线监测系统二.发电机局放在线监测系统三、电机局部放电诊断三、电机局部放电诊断三、电机局部放电诊断三、电机局部放电诊断三、电机局部放电诊断-实例分析三、电机局部放电诊断-实例分析三、电机局部放电诊断-实例分析由三维谱图和二维谱图可以看出，线棒放电在每个工频周期半波都是对称的，正、负脉冲分布基本均衡，为内部放电。B.电厂机组现场测试B.电厂机组现场测试从信号的时域和频域特性可以断定机组内部有明显的局部放电现象，从处理后的三维和二维谱图可以看出该机组的局部放电特征：三维谱图：在半个工频周期内，局放信号幅值大且重复率高（幅值达50mV以上，重复率每秒数千次）；另外半个周期局放信号幅值小，重复率低。二维谱图：正极性信号远远超过负极性信号。结论：绝缘和铁心之间气隙放电（槽放电）。对于旋转机械，振动量值是