发电机监测射频仪说明书.doc

第一章简介. 用途采用SJY-3型发电机局部放电射频监测仪（以下简称射频监测仪）可对大型发电机定子绕组的局部放电现象进行早期检测及诊断。大型汽轮发电机和大型高压交流电动机中，由于定子绕组的故障（如绝缘磨损、接线开焊、股线断裂、高电场造成电晕等）会导致发电机运行中内部放电量增加，严重时，放电处将产生弧光，会导致局部过热和损坏绕组对地绝缘，严重影响发电机的绝缘寿命。发电机内部的放电现象必然在定子绕组中产生很多高频分量，电弧放电辐射的电磁波频谱很广，其中一部分将传入定子绕组的中性点接地线中。由于发电机中性点对地电位很低，发电机内任何部位的电弧放电都将会在中性点接地线内产生相应的射频电流，射频监测仪是通过高频电流传感器来监测发电机中性点上的电弧的高频信号，以发现定子线圈内部放电现象。由于发电机定子绕组中存在着多种射频干扰信号，其发放电电流信号通过中性点接地线流向接地点，高频电流互感器把此射频信号耦合到监测仪，该射频监测仪可以监测到放电电流的强弱，以此来探测发电机局部放电的程度，实现对发电机定子绝缘的状态监测及故障报警。采用射频监测仪在线监测发电机放电的方案见图。. 设备简述由图1-1可见，SJY-3系列射频监测仪包含：射频监测仪主机、高频电流传感器（）和遥控板。高频电流传感器（CT）接在发电机中心线上，射频监测仪主机安装在被监测的发电机接地变压器小室旁边，并可采用遥控监测的方法连到控制室或其它场合。. 高频电流传感器（CT）CT要求安装在发电机中线上，位置在中线接地变压器的前端，以拾取中性点接地线内产生的射频电流。该CT亦可接频谱分析仪用于其它场合。. 射频监测仪主机射频监测仪主机含射频信号接收部件、逻辑和自检电路部件、输入输出电路部件及电源供应部件。主机面板上安置指针式仪表以指示发电机系统的射频电平，图案1-2所示。该面板上外设有控制、显示合用的带指示灯的四个按键，两个用以设定报警电平的电位器。该设备提供了外壳防尘保护，可直接从前窗观察发电机射频电平而无需打开外壳门。 图1-2主机面板上指示仪表指示仪器输入信号10V10000V与输出信号%的对应关系（表中绿色为安全区域、橙色和红色为警示区域）. 射频信号接收部件该射频接收电路是射频监测仪的核心部件。该放大器具有很大的动态范围和输入裕量，以保证强放电信号发生时能不失真地放大。其稳定性好，且可工作在恶劣的环境条件中，以抵御各种电磁干扰。在信号接收部件中，主要包括：交流放大器、晶体滤波器、对数放大器、准峰值检波器。该部件有三个电路参数调节元件，其中两个用于对放大器参数进行校正，一个用于接收器增益调整。虽然该部件是高稳定性的，但仍希望用户能对上述三个调节元件每年作一次调整（调整方法见第五章维护）。.逻辑和自检电路及输入输出电路逻辑和自检电路用以监测射频电平和判别是否存在报警信号。其中主要包括：报警电平比较器，瞬态报警信号滤波器，报警及验证逻辑控制电路，自检信号控制器及系统时基信号发生器等。采用两个信号电平比较器监测发电机射频信号的门限点，它可从射频监测仪的面板上进行调节。瞬态报警信号滤波器的作用是用于消除射频信号中瞬态变化信号引起的虚假报警。该滤波器提供了可变延时，其延时量已调整在 10 秒，故只有当输入的射频信号电平持续超过报警门限的时间达到已定的延时时间后才会报警。在监测仪的前面板和遥控板上可同时显示报警状态。报警显示的程序见下：报警：信号电平超过报警电平门限的时间大于 10 秒后，监测仪面板和遥控板的指示灯闪烁，同时遥控板上讯响器报警，并输出提供给光字牌的报警触点信号。验证：当按下所闪烁指示灯的按键后，监测仪面板和遥控板上的报警指示灯根据报警信号的保持与否或亮而不闪烁或熄灭，遥控板上讯响器声音切断。注意：若报警情况在验证之前已消除，则面板上的报警指示灯在验证前仍将持续闪烁，直到验证时才熄灭。若报警情况在验证时仍存在，则验证后报警指示灯仍亮，但不闪烁，直到报警情况消除后报警指示灯才熄灭。可由验证报警情况来判断监测仪中的报警信号是否依然存在，以进一步消除射频信号中瞬态变化信号引起的虚假报警，增加了抗干扰的手段。该射频监测仪具有自己检查其内部电路的功能。其自校过程可由自检控制信号或当电源接通后自行触发完成。自校控制按键在监测仪前面板和遥控板上均有设置。当系统进入自校状态，在监测仪和遥控板的前面板自校按键上的指示灯会亮，表示自校过程在进行，整个自校周期为分钟。在自校周期中，指示的信号电平前半个周期通常小于 30V，后半个周期是在 10000V左右，自校完成后在遥控板的记录仪上将留下记录。当自校完成后监测仪就自动进入正常工作状态。整个自校过程如下：.接通电源或按下“自检”按键。.监测仪内电路自动接通自检电路的电源。.自检继电器开始工作。.在前半个周期，监测仪面板上读数小于 30V。.在后半个周期，监测仪面板上读数是在满刻度附近。再过 10 秒钟后将有报警指示，表示系统工作是正常的。.自校完成后，按下各报警验证按键后，电路自动处于正常工作状态。自校电路自动周期时间的选择，要求保证至少是瞬态报警信号滤波器延迟时间的二倍。现在，自校周期时间已调整在 60 秒。即前后半个周期各 30 秒。注意：由于自检后半个周期，监测仪的读数在满刻度附近，一定大于报警设定值，一定会有一次报警过程，并且一定要人工验证才能消警，因此：（1）接通电源或按下“自校”按键后，必须等到报警过程开始后按下报警验证按键，电路才能进入正常工作状态。（2）仪器供电必须保证良好，不可有瞬间断电现象，否则将触发自检并有报警过程。输入输出电路设计成可抵御瞬态浪涌脉冲信号。且结构简单、方便、可靠，便于连接。. 遥控板在遥控板上设有四个与射频仪主机相同的控制、显示合用的带指示灯的按键，此遥控板还安装有图形记录仪，图型记录仪分机械式（有纸质记录）和电子式（无纸记录）两种，射频仪的输出信号可直接连接发电机DCS系统，以上均可供用户需求选配，根据不同选配的组合，本SJY系列分别于下：SJY-1 遥控板安置机械式图型记录仪；SJY-2 遥控板安置电子式图型记录仪；SJY-3 遥控板安置带USB接口的ARM核数字记录仪，附带信号进DCS系统；SJY-4 遥控板安置机械式图型记录仪，附带信号进DCS系统。第二章性能.1监测仪性能和技术指标：尺寸：610510310 mm重量：45 kg安装：靠墙安装，前面板向左摇门功率：170 VA电源：220 V10 A.C.50 Hz熔丝：1 A工作环境：040；590相对湿度中心频率：1 MHz通带：5 kHz（-3 dB）；20 kHz（-60 dB）输入动态范围：60 dB（10V10000V）精度：标度的7（100V10000V）虚假响应抑制：60 dB输入阻抗：50（标称值）检波器型式：准峰值型（充电时间：1 mS；放电时间：600 mS）显示仪：直流电压表（10 V，满刻度 100）报警触发电平门限：连续可调报警触发电平精度：7（100V10000V）报警前延迟：可选择，已调整在10秒输出信号：射频信号输出电平（010 V）；报警信号.2遥控板性能：尺寸：500270360 mm重量：20 kg功率：60 VA电源：220 V10 A.C. 50 Hz熔丝：1 A显示仪：安置带USB接口的ARM核数字记录仪，附带信号进DCS系统。液晶屏显示射频输出0100%与10V10000V。控制元件：电源开关及指示灯预报警验证及指示灯 故障报警验证及指示灯 自检启动及指示灯 音频报警讯响器注：凡带“”的元件，在监测仪的前面板和遥控板上同时设置。第三章操作.面板和功能本章主要介绍射频监测仪和遥控板的有关情况，图表示监测仪面板上的控制器和显示器，图表示遥控板上的控制器和显示器。控制器和显示器的功能见表所示。图3-1 监测仪面板布置图图3-2 遥控板面板布置图表监测仪遥控板控制及显示功能控制器显示器功能电源绿色带指示灯按键开关：控制交流电源，灯亮表示交流电源已输送到射频监测仪自检白色带指示灯按键：启动自检，灯亮表示系统进入自检状态预报警黄色带指示灯按键：验证预报警，灯亮表示系统进入预报警状态故障报警红色带指示灯按键：验证故障报警，灯亮表示系统进入故障报警状态指针式表头（仅在监测仪上）指示射频监测仪输出电平（0100%）和输入电平（1010000V）ARM核数字记录仪（仅在遥控板上）液晶显示屏显示射频监测仪输出电平（0100%）和输入电平（1010000V）预报警设定（仅在监测仪上）预报警电平门限调节故障报警设定（仅在监测仪上）故障报警电平门限调节注：在系统发出报警信号后，除非按下在闪烁指示灯的按键，使报警情况得以验证，否则报警指示灯将一直闪烁，遥控板上讯响器亦将不切断。.操作顺序.接通到遥控板电源时（正常投入运行时）的开机顺序：所有开关均置“断开”状态。将监测仪电源供应部件板上开关 S1 拨到 “OFF/REMOTE ”位置。按监测仪电源开关按键，此时并未接通电源，仅为在遥控板操作做好准备。 再按遥控板上的电源开关按键。此时，电源和自检指示灯应亮，仪器自动进入自检周期。前半个周期读出的输出值应小于 30V，后半个周期输出值应接近满度值 10000V，10 秒钟后开始进入报警状态。在自检周期结束后，按下各报警验证按键，仪器进入监测状态。.不接遥控板电源时（主要在维修校验时）的开机顺序：所有开关均置“断开”状态。将电源供应部件板上开关 S1 拨到 “ON/SELF ”位置。按下监测仪的电源开关按键，此时电源和自检指示灯应亮，仪器自动进入自检周期。在前半个周期读出的输出值应小于 30V，后半个周期输出接近满度值 10000V，10 秒钟后开始进入报警状态。在自检周期结束后，按下各报警验证按键，仪器进入监测状态。.预热在整个系统正常工作之前，电流传感器、监测仪和遥控板应至少通电一小时以上，进行预热，以便使系统进入稳定状态。.机内自检电路自检过程受监测仪或遥控板的按键控制，每次开机时或在按下“自检”按键后，即进入自检过程，白色按键内的“自检”灯在整个周期内均应点亮。自检工作以如下方式进行：前半个周期监测仪的输出值读数应小于 30V，后半个周期监测仪的输出值读数应接近于满刻度。在后半周期开始 10 秒钟后，所有报警、显示电路均应开始工作。整个自检周期时间为 60 秒。通过自校可判断主机和遥控板有无故障，若自校满足前面所述功能与指示，则可确定主机和遥控板的逻辑与显示均正常。否则需检修。由于每次开机时均会有一次自检过程，因此必须保证主机和遥控板的供电可靠，任何一处瞬时断电都会导致重新开机，并有一次自校和报警过程。这种情况应与误报警相区别。.报警在非报警状态，各报警显示器的指示灯都是熄灭的，其报警继电器均关断。在报警状态下，在按验证按键前，报警显示灯发出闪烁，继电器时开时闭。在按验证按键后，报警显示灯保持稳定，直到报警状态消除后，方可使报警显示灯熄灭。报警情况可由监测仪中的报警继电器送到其他设备上。.监测仪和遥控板的控制及显示部件在监测仪上有四个控制、显示合用的带指示灯的按键及指针式仪表。在遥控板上除有上述四个带指示灯的按键外，还安装有图形记录仪，见图和图。记录仪的走纸速度可设定为5mm/h或10mm/h，纸走完应及时更换，换纸时在新旧纸上应标记上时间。记录笔为一次性使用型，用完需及时更换，拔出旧的插进新的即可。.报警延迟时间的设定报警延迟时间在出厂时已设定在 10 秒，用户可通过机内逻辑和自检电路板上微型开关重新设定。微型开关位置见第五章图，设定规则见下面表。表报警延迟时间的设定微型开关S1和S2的状态报警延迟时间（秒）1234ONONON任意2ONONOFF任意6ONOFFON任意10ONOFFOFF任意14OFFONON任意18OFFONOFF任意22OFFOFFON任意26OFFOFFOFF任意303 报警设定值调整预报警和故障报警分别由两个多圈电位器调整，旋钮小窗内为为高位，旋转刻度为低位，相加可得三位有效数字。也可用万用表监视对应端子进行调整，10V代表100%。多圈电位器带锁，调整前应松锁，不可硬旋，调整完后锁紧。3报警后的处理3. 9. 1 验证报警并观察指示记录，以确定报警信号继续存在。3. 9. 2 自校一次，检查射频监测仪本身好坏，以确定报警信号来自发电机系统。3. 9. 3 观察报警信号发展趋势，并且每次交接班时在记录纸上标记时间。3. 9. 4 观察发电机的运行参数以及其他监测仪器的情况，进行综合分析。3. 9. 5 与制造厂联系，获取其他厂应用信息，并组织技术人员或聘请专家进行分析。第四章安装.范围本章主要介绍射频监测仪安装须知。.监测仪和遥控板的安装.监测仪的安装监测仪外形图和安装示意图见图，其安装位置应尽量靠近接地变压器小室。请用合适的螺栓，加抗震装置后安装。虽然仪器为现场安装设计，但由于仪器内晶体滤波器对震动比较敏感，因此防震措施必须尽可能加强。图4-1 监测仪外形尺寸和安装示意图安装监测仪时应注意：监测仪可靠墙安装，或制作一h形角钢架，角钢架高度约为 1 米。监测仪必须尽可能靠近接地小室安装，以保证与的连接长度不超过3米。防震橡皮垫圈不可省去，必须尽可能加强防震措施。监测仪门关闭时，突出距离为345 mm；监测仪门打开时，突出距离为815 mm；监测仪左侧要留有足够的空间以便电缆进线。.遥控板的安装遥控板的外形图和安装屏面开孔尺寸图见图，其安装深度为 360 mm。要求用合适的螺栓加以固定，并安放在无尘、无振、低湿度的场合。因遥控板的设计并不按恶劣工作环境条件进行考虑。图4-2 遥控板外形尺寸和屏面开孔示意图.接线排和供电电源的连接.接线排监测仪的接线端子排安装在机箱内逻辑和自检与输入输出电路部件电路板上，遥控板的接线端子排用软线从遥控板引出，可自由固定在安装柜内，监测仪的接线排和遥控板接线端子排之间用屏蔽电缆线进行连接。图表示了监测仪的接线排和遥控板接线端子排之间的连接方法，表表示了各端子的含义，其中19和20两个预留给光字牌使用，其容量为D.C24V、0.5A。连接电缆可选用 KVVP 型 1 平方毫米屏蔽电缆，芯数为 24 芯。若距离超过 100 米，或易受较强的机械应力。应选用 KVVP2 型或 KVVP22 型带铠装的屏蔽电缆，并且截面选用 1 平方毫米以上。芯数可多于 24 芯，但不得少于 24 芯。电缆屏蔽层接主机箱内底板上接地端子。电缆连接时必须保证连接可靠。遥控板上的接线排用软线从遥控板引出，可自由固定在控制屏后机柜上。图4-3 监测仪与遥控板连接示意图表 监测仪与遥控板与遥控板连线表射频仪主机与遥控板接线端子编号信号功能含义遥控板编号1LO（）电平输出（）12LO（）电平输出（）23TS自检状态34TS自检状态45MUT1声光报警输出56MUT1声光报警输出67AL1预报警状态78AL1预报警状态89AL2故障报警状态910AL2故障报警状态1011TCI自检输入1112TCI自检输入1213ACK报警验证输入1314ACK报警验证输入1415POS电源通状态1516POS电源通状态1617POI电源控制输入1718POI电源控制输入1819MUT2报警输出触点20MUT2报警输出触点21LO1（）420mA电流输出22LO2（）420mA电流输出.供电电源的连接射频监测仪要求的供电电源为 220V10、交流 50 Hz，要求必须有良好的接地，即要求其电源的零线和地线分别接入射频监测仪，地线必须为真大地，接地电阻小于0.4。. 电流传感器的安装电流传感器的安装位置在中性接地变压器上部，如图所示，必须使发电机的中线穿过传感器又不能使传感器同中线相碰。要使中线处于传感器的中心线上，并且传感器的平面要与中线垂直。必须在包一定层数的绝缘硅橡胶带以满足对绝缘的要求，并可用硅橡胶带包成一定形状固定电流传感器，如图44所示。表列出了电流传感器安装时对某种绝缘胶带的要求，可根据实际使用的绝缘胶带适当增减。在安装时的失误将导致射频监测仪上产生高电压和大电流！在电流传感器和监测仪之间，用长度小于 3 米同轴电缆（SYV503）进行连接，并护以标准电缆套管。电流传感器若安装不当的话，将会产生中线电压的三次谐波以及监测仪与地之间的漏电，该三次谐波电压会达到 300 V 数量级，危及使用人员的生命安全！为避免事故出现应按以下顺序进行操作：应首先检查电流传感器是否完好及安装是否牢固。若发现有松动现象，应重新安装，使之既紧贴绝缘的中心，又不能太紧而损坏电流互感器。若由于振动引起松动现象，则应采取措施加固中线，减小振动以切断来自中心线的振源。仔细检查电流传感器与同轴电缆的连接和监测仪的接地情况，以防使用人员触及三次谐波电压。安装电流传感器及连接同轴电缆必须在发电机停机检修时进行，严禁在发电机运行时从监测仪上拔掉或插上与电流传感器连接的输入同轴电缆，以防触及三次谐波电压。图4-4 电流传感器安装示意图表 安装电流传感器所需胶带层数发电机工作电压（kV）所需胶带对折时最少层数11.0/11.5/12.0512.5/13.0/13.2/13.8614.4/15.0715.5/16.0/16.5/17.0818.0919.0/20.01021.0/22.01123.01224.0/25.01326.0/27.01428.01529.0/30.016注：可用多于上述层数的胶带，只要电流传感器内圆窗口可以容纳即可。. 密封在电缆连接完毕后，用绝缘火泥将电缆进口封堵。.浪涌电容器和熔丝的安装若发电机采用电压互感器（压变）、消弧线圈等作为中线接地保护措施时，由于高阻的变压器，对射频信号衰减很大，使监测仪的读数无法读出，在这种情况下，须设置一个浪涌电容器，并联接在电压互感器上。同时，为了确保不因电容漏电引起误电流，在电容器支路上串接一限流熔丝。其方案如图所示。所需电容按下规则设置：. 最小值：10000 pF. 尺寸上应满足对电压的要求（线电压到中线的电压）。举例：对一台 22 kV 发电机，推荐使用的电容器规格为：0.01F, DC 60k V该电容器采用螺栓或焊接方法至接地变压器的两端。其连接导线应能承受足够的电压和电流。瓷管型高压电容器是铁壳型电容器的改良型，主要考虑增大电容器两极之间拉电弧的距离所作的结构改进。 该电容器的安装，不宜使用金属材料的抱箍固定，以免缩短拉电弧的距离。建议采用非金属材料（如塑料、胶木或橡胶等）固定电容器。例如，可以安置固定在小室地面的一块厚度5-10毫米胶木板上，用橡胶皮带捆绑住瓷管型电容器，橡胶皮带两端用紧固件固定在此胶木板上即可。瓷管型高压电容器安装示意图如图4-6所示，供参考。图4-6 瓷管型高压电容器安装示意图熔丝的作用是串接在电容支路上，当电容不良时，若发电机工作不正常，有较大电流经过中线时，会使熔丝断路，电流经电压互感器到地，由发电机接地保护电路进行检测。为确定熔丝的规格，要求了解正常状态时的稳态电流，最大漏电流，以及熔丝两端可能出现的最大电压。推荐使用0.51A/1020kV。注意：使用限流熔丝后将通过中线接地变压器引入了一个大约 50 kV 的瞬时弧电压，时间大约 4 mS。.7SJY-3射频监测仪清单射频监测仪主机 1台射频监测仪遥控板（含带USB接口的无纸记录仪） 1台CP93686-2B 高频电流互感器（电流探头）1件50同轴电缆（SYV503） 3米光盘（内附有无纸记录仪数据管理软件等。） 1张50终端阻抗器 1个BNC三通连接器 1个220V电源连接线 2根1A 220V 熔丝 5个高频高压电容器（0.01F，DC22kV AC ） ） 1件使用说明书 2本安装手册 1本第五章维护.范围本章主要介绍射频监测仪系统常规维护程序和校验方法。.校验该监测仪虽然从设计上来说，在使用时不需调整，然而，仍推荐用户每次大修时对仪器作一次校验。由于该仪器是高灵敏度检测仪器，故要求用户在校验时应小心仔细。由于是打开机壳校验，要求现场没有较强的电、磁干扰并保持良好的接地。对图的说明：该校验方案所用仪器的连接、采用的同轴电缆型号为 SYV503，其长度应小于 1.2米。图中隔离变压器的输出中没有画出电源的接地线。所用的测试仪器，可用精度相当的同类仪器代替。高频毫伏表应能测量的信号频率在 1 MHz 以上。具体校验步骤如下：首先切断监测仪的电源。2 系统按图所示连接，可打开监测仪的前面板，进而移去高频接收电路金属屏蔽罩壳。注意：在移去时，必须利用 50终端阻抗和“T”形三通，使保持不悬空。按电源开关，再次接通电源，此时可按第.和第.节所述检查监测仪的功能。将信号源电源接通，衰减器置 -80 dB，并开启所有测试设备，预热一小时。调节衰减器置 0 dB，调节信号发生器使输出信号频率为 ：1.000 MHz,再调节输出信号幅度，使从交流毫伏表上读出的数值为: 10.0000.005 mV，从频率计上读出的信号频率为: 1.0000.0005 MHz。6 调节衰减器，分别置于 -20 dB，-30 dB，-40 dB 的位置，数字电压表的指示应分别为： 6.67 V，5.00 V，3.33 V，精度应满足7的要求。若不满足，则进行以下调节过程。若满足，则直接进入第项校验。将高频毫伏表从形接口处移去，接到信号接收板的 E6点上（注意：此时毫伏表应使用高阻输入端），调节电位器 R57（20 k），使毫伏表读数为 25210 mV。然后将毫伏表从 E6点断开，再回接到“”形接口上。（校验元件位置见图52）调节衰减器，置衰减 -20 dB 位置。调节信号接收电路内的电位器 R56（2 k），使接在监测仪面板上的数字电压表的读数为：6.670.05 V（D.C.）。然后调节衰减器至 -40 dB。再调节信号接收电路内电位器 R62（1 M），使接在监测仪面板上的数字电压表的读数为：3.330.05 V（D.C.）。调节衰减器，使之回复到 -20 dB 衰减量。再次调节电路内电位器 R56，使接在监测仪面板上数字电压表读数为：6.670.05 V（D.C.）。 重复上述的 到 调节过程，直到第 步骤不需调整为止。按“自检”按键，即启动自检电路。在系统进入自检的后半周期时，可调整逻辑和自检板上的电位器 R20（50 k），使数字电压表上的读数为：10.000.05 V（D.C.）。移去所有测试设备，使系统回复到正常工作状态。.故障排除仪器发生故障时，应立即设法与销售商和生产厂联系，尽量不要自行排除故障，以免使故障扩大。不得已时可按以下途径查找故障，但要注意，在发电机工作时，请不要去排除故障，因为当发电机发生故障或电流传感器安装不当时，均会在监测仪上产生高电压！在排除故障时，可将系统分成几个独立模块加以考虑：电源。：高频信号接收电路。：逻辑和自检及输入输出电路。：指针式表头。：图形记录仪。在检查以前，应先检查所有导线，并使之保持良好。.监测仪的电源检查先检查监测仪的电源板，以及测量各点电压值。若其中有一个交流电压不能测出，则应检查各熔丝、导线、电源滤波器、电源开关的连接线和焊点。若其中有一个直流电压不能测出，则移去电源负载后，测量电源输出，若电压不正常则应调换。.遥控板的电源检查首先检查遥控板的电源板，测量各点电压（其电源板与监测仪电源板右半部相同）。若交流电压不能测出，则应检查各熔丝、电源开关的连接线和焊点。若 12V 直流电压不能测出，则移去电源负载后，