海北电工培训学校,发电机局部放电在线监测技术2

(四) PDA监测法
PDA是局部放电分析仪英文名称(Partial Discharge Analyzer)的缩写。PDA监测法由加拿大 Ontaio Hydro公司于70年代提出，主要用于在线监测水轮发电机内的局部放电。它利用绕组内放电信号和外部噪声信号在绕组中传播时具有的不同特点来抑制噪声。其原理是：若水轮发电机定子每相为双支路(或耦数支数)对称绕组，则在每条支路(在水轮机端部的环形母线上)永久性地安装两个耦合电容器，将两对称耦合电容器的输出信号利用相同长度的电缆引至PDA的差分输入放大器。对于外部噪声信号，每相绕组的两个信号耦合电容将产生相同的响应，因而PDA的差分放大器无输出，噪声被抑制。对于内部放电信号，由于信号传播距离不同，在到达每相绕组的两个耦台电容器时将出现时延和幅值的差异，差分放大器的输出就是放电信号。PDA监测法已被采用于国外水轮发电机的在线监测中。

(五) 槽耦合器(SSC)监测法
由于汽轮发电机定子绕组的结构不同于水轮发电机，PDA监测不能满意地应用于汽轮发电机的在线监测。加拿大 Ontaio Hydro公司和 Iris Power Engineering公司于1991年将TGA(Turbine Generator Analyzer)用于汽轮发电机局部放电信号的在线监测。这种方法要求在定子的槽楔下面埋有一特制器件——定子槽耦合器(Stator Slot Coupler简称 SSC，见图4)，利用SSC探测每槽的放电脉冲，然后由同轴电缆将放电信号引至电机外部的分析仪器。通过测量脉冲宽度区别干扰和放电，进行双极性脉冲幅值分析、脉冲相位分析、放电位置定位等。 SSC外形很象一长方形温度探测器，它实际上是一个宽频带(10MHz-1GHz)耦合天线，可以探测到脉宽仅为纳秒级的局部放电脉冲。当来自于电机外部的噪声信号传至SSC时，其中的高频成分将严重衰减，从原理上讲，利用定子槽耦合器能从有效地区别局部放电信号和噪声信号。但是由于传感器必须安装在发电机内部的缺点也使得该测试方法对于目前大部分已在运行的发电机来说都是不可行的。
此外，根据ADWEL公司的研究，槽耦合器也只对比较靠近传感器的局放有效，该公司研究表明在离传感器30cm处的局部放电，检测到的局放信号已经衰减了50%。一般一台电机内仅安装6到12个SSC传感器，过多的传感器也将大大增加测试系统的费用。

(六) 基于埋置在定子槽内的电阻式测温元件导线的监测法
这种监测方法是以埋置在定子槽内的电阻式测温元件(RTD)导线作为局部放电传感器。根据现行的ANSI标准和IEC标准，每台发电机上都要安装RTD，因此不必再停机安装额外传感器就可进行局部放电测量。只要将RFCT(10KHz~250MHz)与发电机机座外侧的RTD引线连接起来就可以将局部放电信号载入PD监测系统。
这种监测方法在监测中系统会引入很多电磁干扰，有些噪声来自于外部，而另一些噪声是从发电机内部产生的。由于局放传感器频率特性很宽，可以通过硬件和软件技术区分局放脉冲与噪声脉冲。在硬件上，可以从发电机周围多级传感器上进行数据的同步采集，将母线和转子的潜在噪声源引入测试系统；在软件上，根据在高频范围内局放脉冲与噪声脉冲之间在频率特性和灵敏度方面存在的差别来区分噪声。

此外，同样用以上这些局部放电在线监测技术，频带上有越来越宽，中心频段有越来越高的趋势。由于局部放电持续时间一般介于10-9～10-7s之间，相对应的频域十分宽广，可达到1GHz范围，如果仅测量和分析MHz以下的信号，显然不能全面反映绝缘系统的放电特性本质。所以带宽越宽，采集的局放信息越丰富；频段越高，信号的信噪比也越高。这些都需要有先进的硬件设备和有效的抑制干扰算法为基础，局部放电在线监测技术从窄带到宽带乃至超宽频带，是这一领域技术发展的趋势。
据资料报道，国外利用这些在线监测技术，开发了多种局部放电在线监测装置，用到大型电机乃至中型电机(>4kV)上，取得了良好的经济效益。

(整理：电工培训学校)