归纳分析电动机和发电机定子绕组局部放电试验结果

归纳分析电动机和发电机定子绕组局部放电试验结果 国外大电机归纳分析电动机和发电机定子绕组局部放电试验结果（加拿大）【摘要采用线局部放（）试验帮助维护人员检测电动机和发电机定子绕组绝缘问题已经几卜?丫。 特别地，局部放电试验常常能够在绕组松动、绝缘分层、过热及污染等导致故障之前很久就能发现这些问题。 闪此，在线试验已成为规划电机维护的一个重要的工具。 该试验还可用于确定任一制造和修?工作的效果。 随着?代和?代开发的电气噪声分离技术的出现，由具有中等教育的工厂工程技术人员就可进?可靠的在线试验和基本的分析。 通常所说的和试验在全世界的电机上已广泛地应用。 在美国和加拿大，额定容?超过的以的发电机目前都采用这种技术。 这种广泛的应用有可能积累超过过去?约个试验结果的基本数据。 得出这个基本数据的统计分析结果表明，电压等级、电机冷却方法以及局部放电探测器的类型都是归纳分析试验结果关键性的，而电机的额定功率、绝缘的类型和绕组的寿命重要性很小。 对于?同类型的空冷和氢冷电机介绍了指出几个严重绕组问题重大危险的的极限值。 因此，试验结果与基本数据的比较可大致评定定子绕组的绝缘状况，?必等几?它本身形成趋势。 然而根据在单台电机上各个时间的趋势仍然可得到绕组状况的最佳评定。 每个月幅值加倍，在同样的运?条件下是由于绝缘损坏加快。 本文指出受电机运?条件的影响因此，要得到的数据应该在类似的运?和环境条件下进?试验。 【关键词】局部放电；电气绝缘定子绕组；状况评估引言局部放电是额定及以上的电动机和发电机各种定子绕组绝缘系统损坏机?的一个起因和一个征兆。 所以自?起就采用在线局部放电测?来评定殊问题是常常出现电气干扰（噪声）【。 噪声源包括电?系统的电晕、滑环集电环打火花、电气连接?好和电源设备操作产生火花，以及静电过滤器放电。 这种噪声掩盖脉冲，因此可能使粗心的技术人员认为定子绕组有较高能级放电的，而事实上高能级的是由噪声引起的。 结果错误地认为好的绕组定子绕组维修的必要是?惊奇的。 ?加详细的说，在线测?已经能够测定由于槽中的线圈松动使绝缘擦伤电气绝缘是否损坏；热损坏或周期性负荷导致绝缘分层；以及由绕组端部部分导电污染物引起的?电痕迹。 在线试验还能测定是制造还是绝缘问题，例如树脂浸渍差，或线圈绕组端部太靠近，这些问题会严重缩短绕组寿命。 是损坏的，即给出绕组损坏的错误报警，那时情况?是那样的。 这种错误的报警降低了在线试验的可靠性，甚至到目前，很多人感到在线试验是脱离专业的一项“黑色技术”。 ?以前开始，加拿大工业公用事业提倡研究开发一项由只培训几天的工厂人员就可对电机进?在线很多方法能够测?运?电机的?。 电气技术都依靠检测局部放电发生时所产生的电流和电压脉冲。 最早的方法是用高频电流互感器在中性点上测?脉冲电流。 此后采用与相端连接的高压电容器检测脉冲。 电容器容?为以上。 最近，还采用天线监测运?电机的！们。 在最新的试验和基本归纳分析的课题。 所开发的通常被称为试验（用于水轮发电机）和试验（用于汽轮发电机和电动机）强调了脉冲与电气噪声脉冲分离。 噪声分离方法取决于比较一对电容耦合器之间脉冲到达的时间和，或分析各种脉冲的形状。 要增加信噪比，还要减少错误指示的危险，探测元件检测频率为和高于时的！引，得到的试验方法达到了他们的目的，并能由他们自己的员【来评定绕组状况。 在世界各地，超过台电机需要安指南中介绍了监测电机所有各种?同方法的综述。 在电动机或发电机正常运?时进?测?的特归纳分析电动机和发电机定子绕组局部放电试验结果装该探测元件。 个数据库包括了许多重复的试验，有些甚至经过很多随着上述在线试验方法的广泛应用，巨大数?的试验结果积累于一个数据库中。 简单的数学统计分析方法已经应用于数据库，以?得到能够帮助试验用户?好归纳分析结果的信息。 本文介绍一些?重要的研究结果。 检测绕组是否严重损坏的最好的方法是检测各时间的活动趋势。 遗憾地是，幅值?仅?才完成的。 另外，还在?同的电动机或发电机运?条件下做了大?的试验。 正如第节所叙述的一样，电机运?条件能影响?的变化，因此增加了分析的附加变化?。 因而要仔细地把基本数据归纳分类如下受绝缘损坏程度的影响，而且还受电机运?电压、负荷等的影响。 在取得电机运?数据的同时用在线监测系统可连续地测?电动机或发电机的数据，?当电机在正常运?温度下满负荷或接近满负荷运?时只包括在线得到的读数。 ?每个耦合器只有采集一个试验的结果，因此只能摘录最后的读数。 ?在有?由认为错误测?情况下放弃试验。 获得了运?条件对影响的比较好的评价。 本文还介绍能够测?活动实际趋势的运?条件的范围。 表中给出了对每种类型电机保存的分类试验统计的数。 注意，几乎减少了的基本数据水轮数据库数据说明发电机，因为这项技术是首次应用于这样类型的电机。 的数据是用电容耦合器收集的，其他的。 这?显示的所有数据是用电容耦合器（装在定子绕组内，或装在电机端部）或者定子槽耦合器（）得到的。 是装在相内电位附近的线棒的定子槽楔下面的天线耦合器，。 一旦把脉冲与噪声分离，就会重新记录相对于交流周期、表各类电机分类满负荷试验数幅值、极性和相位。 由于整个定子绕组的电感电容性的原因，很难校准充电?，所以测?脉冲幅值时用毫伏的绝对单位，而?用微微库伦。 从每次试验开始摘录显示收集到的所有脉冲数据的两个累加指示器，正负峰值幅值（和）表示每秒个脉冲重复率时用测?的最大的脉冲（注意，对定义的重复率是或发现这个值在氢冷电机中会引起一些问题，在氢冷发电机中，每个交流周期?出现）。 对此，?分析全部的脉冲幅值和脉冲相分析曲线图。 人们注意到，在以前论文中，是绕组绝缘状况的一个比较好的预测值，。 即，对一个绕组测?的高与对另一个绕组测得的低相比较，通常基本数据的分析方法要分析基本数据，以?确定各种因素对的影响，包括?定子绕组的额定电压；?额定功率（即电机的尺寸）；?电机的型式（电动机、水轮发电机或汽轮发电机）?空气或高压氢冷；?绝缘类型（沥青云母、聚酯云母或环氧云母）；?采用的耦合器和它在绕组中（型）或在端?绕组?化。 部（母线型）的位置；意味着高的的绕组有?加严重的问题。 我们认为这?所报告的读数可能是绝对值，因为在?进波时测?脉冲，而一个的第一个峰值以后，所有的示波甚至可以忽略。 因为槽内线圈的脉动阻抗一般地说对所有尺寸和类型的电机来说是一样的，所以，脉冲的第一个峰值的宽带测?能“看见”定子绕组的全部的容性和感性负载，因此使测?受振荡和反射的影响。 对于上述每一项因素的设定，建立了对特定的额定电压、额定功率、耦合器型式等等所有试验的的范围。 例如，图示出各种额定电压下空冷定子绕组上（采用所有形式的绝缘系统）用电容耦合器得到的每值的百分率的直方图。 表中显示了直方图的累加形式，还显示了测得的最大的以及平均的。 例如，对一台空冷电机定子用电机端上的电容耦合器进?了测?，所有试验的平均是，而试验的值低于，试验（中间的）的低于，到?底的数据库自?以来，把所有的试验结果组合成了一个数据库。 到?底总共加了个试验。 这国外大电机是低于和的试验低于。 因此，线圈。 大概这种?期望的原因是电动机和空冷汽轮发如果在一台空冷电机定子上得到的电机比水轮发电机中的源?普遍（形成大多数电机具有端子耦合器）。 表端部装有耦合器的空冷定子的分布百分率值，那么很可能这个定子有严重的问题，因为它的值比同样的电机高。 通过比较两个数据设定，例如电机和电机之间的平均值和值，确定了特定因素对的影响。 如果对于两个设定的的平均值和额定电压值分布有大的差异，那么我们就认为这个因素对归纳分析结果是重要的。 平均值记录的最大值表绕组内装有耦合器的空冷定子的分布百分率额定电压，平均值记录的最大使图用耦合器测?的空冷电机中值出现的概率分布很大程度上取决于大气压时是用空气冷却定子还是用高压气体例如氢气（用于大型汽轮发电机中）或二氧化碳（用于一些大型核电动机中）冷却结果表示出了在额定电压的空冷电机定子端子上用耦合器测?的平均的和各百分率的分布当额定电压增加时，测?的的平均值定子。 表示出在电机端借助于耦合器检测的具有的高压、气体冷却电机的分布。 由于气体压?对的影响，高压气体冷却的电机具有与同样有关的百分率少很多的值。 显然地，在归纳分析结果之前，要知道电机是氢冷还是空冷及压?是否相同。 同样地，比较表和表，显然，很难根据用电容耦合器获得的结果来归纳分析用耦合器测得的。 用测得的值通常比较低的原因之一是这些耦合器只检测他们被安装的槽中的。 和值存在一个稳定而明显的增加。 可以预想到额定电压对有很大的影响。 额定电压越高，所预期的值越大。 在所观察的绕组状况的关系中，我们发现，如果电压等级相同，则值高于基本数据，那么在绕组中将观察到严重的绝缘问题。 从表清楚地看到，对于的定子，当约时出现严重的绝缘问题，而的定子约时出现相同的严重问题。 因此，额定电压和对地绝缘表具有耦合器的氢冷电机的分布百分率厚度很可能对如何归纳分析特定的有重要的影响。 额定电压表示出在定子绕组内装有耦合器的空冷定子的分布，耦合器（常常称为耦合器）装在最靠近水轮发电机给定电?每相最后一个线圈的绕组内。 比较表和表，耦合器的位置对分布的影响相对小些，尽管端子安装的耦合器看起来产生较多百分率值。 人们期望耦合器较靠近得到较好读数的平均值记录的最大值归纳分析电动机和发电机定子绕组局部放电试验结果表具有的氢冷电机的分布，槽百分率一发电机各种运?条件以及环境因素也能够影响的活动。 尽管对这些影响已经知道?了【?，还是用在线连续监测系统对上千台电动机和发电机进?了?加精确的?化【引。 下面叙述每种参数效应的性能。 注意，尽管人们要求可重复的试验条件以保证可靠的趋势，但是下列额定电压的参数效应有助于确定任何特定电机实际可能发生的故障机?。 电压效应平均值记录的最火值对上述列出的其他因素做了类似的分析。 分析表?论定子绕组故障过程怎样，严重地受电压的影响。 电压越高，幅值越大，同样绝缘内气隙较多也可能要经历引。 因此，必须维持电动机或发电机运?电压接近试验电压。 明，只要电压等级、耦合器的型式及冷却型式保持?变，的分布?取决于电动机或发电机的额定功率。 也就是说，只要电压等级等是相同的，那么对于一台和一台的发电机来说，的值是相同的。 另外，?管定子是在电动机中、水轮发电机中还是高速汽轮发电机中对的分布都是没有影功率或负载效应经验表明，紧固在定子槽中的绕组将?遭受负荷影响，即当负载变化时，活动改变。 但是，如果绕组松动，那么当负荷增加时，作用在线圈或线棒上的电磁?将随电流的平方而增加。 由电磁?引起的或线棒的振动期间导致线圈表面与定子铁心之间的间隙的增加，从而增加幅值。 发布的第个实例表明，对于氨冷同步调相机，当负载从到满功率变化时增加以上】。 因此，如果绕组松动，为了保证各时间内可靠的趋势，电流必须始一响。 在这种数据存在大的标准偏差内，对地绝缘粘接树脂（沥青、聚酯或环氧）对分布的影响看起来是很小的。 聚酯和沥青粘接材?在低百分率时具有较大的，但是高于的其他电机的这种差异就?见了。 结果，对于所有型式对地绝缘系统的值就象表表示的看起来很好。 恐怕根据基本数据的统计分析得到的惊人的结果是的分布实质上?受定子绕组安装?限的影响。 电机基本数据的结果是从几个月到?。 一终保持?变。 此外，在同步电机上，无功功率与有效功率的比率也应该是常数。 另外，定子绕组瞬时电压与当线圈表面和铁心之间出现最大“气隙”时之间的关系将会变化，影响在击穿点上气隙电容中储存的能般没有趋势表明旧电机有较大的值的变化，意味着旧绕组和新绕组都能有大的活动。 因此?能保证新的定子绕组?能出现高的值和绝缘快速?化。 ?。 因为负载还影响绕组温度，所以功率，负载效应与温度效应分?清。 温度效应定子绕组温度，在槽中上层和下层线圈，线棒之间测?一样，?是增加就是减少活动。 象负载效应运?条件对局部放电的影响趋势的重要性如在第节中所叙述的一样，即使有能?比较结果与基本数据，过了许多?活动的趋势也仍然是一样，如果绕组处于良好的状况下，那么温度对没有影响。 确定绝缘损坏速率的最有效的方法。 如果气隙的体积或其他的缺陷增加，意味着越来越多的绝缘厚度层受在分层的对地绝缘中出现负温度效应，这通常是由于长期过热或周期负载所致。 低温时，对地绝缘内的气隙中出现。 当绕组热?上升时，由于热膨胀系数，铜导体和绝缘膨胀。 因为定子铁心基本上保持在同一个温度，所以定子槽也保持同一个尺寸。 铜和绝缘的膨胀挤压气隙，所以要减少气隙的数?和气隙的厚度。 即当温度增加时，在严重分层的绕组中可能减少或以上【。 如果半导体（槽）涂层和，或槽出口处的具有调节到损坏，绕组接近于故障，物?原?表明的幅值将会增加。 经过多?的经验（把试验结果与实际绕组绝缘状况进?比较）表明，每个月左右增加一倍说明快速?化。 出现这样的快速增加，按趋势进?维护是可?的，尤其如果与其他类似的电机的基本数据进?比较活动已经很大。 绕组损坏并?是影响的唯一因素。 电动机和、戍?特性碳化硅涂层有问题，那么对产生正温度绕组状况的正确趋势，必须控制参数。 通常，?用范同之外给出的参数重复试验的话，由于参数独立，可能大丁戈少。 因此要确定绕组经过一段时间是否损坏，人们必须刚近似相同的参数比较试验。 另外，经过很多?有一些增加，实际上可能是温效应。 增加温度就会增加这些涂层的电阻，这样会减少控制电应?的效果，因此增加。 如果涂层处于良好状态下，那么在他们的附近?会出现，所以没有温度效应。 压?效应度降低、负荷增加或电压增加引起的（?是由于绕组损坏）。 因为试验期间，很难控制这些参数，所以应该电机中的空气或氢气压?对气隙中或线圈线棒表面气体的击穿强度有直接影响。 根据定?，穿电压（或强度）随压?近似线性增加，?减少，可能发生个别气隙破损。 因此，当气体压?增加承认他们对归纳分析存在潜在的影响。 如果与表中的第百分率比较低，那么仅需要控制电压和气体压?。 表趋势试验需要控制的参数参数；已子电压负荷有功功簪无功功率（包括方向）控制公差；帖时，活动减少。 正常地，普通每天大气压变化对空冷电机没有显著的影响（）。 但是，氢气压对氢冷电机的有显著影响【引。 象电压效应一样，姥靛罂压?效应的出现?管怎样都有显著的各类的损坏。 湿度效应如果绕组是清洁和干燥的，绕组端部线圈线棒之间有足够的间距，就没有，因此，那?似乎没有湿度效应，但是，当间距?足够或线圈被污染以及受到电气爬电痕迹受损时，受湿度较大的影响将发生。 对污染引起的，因为湿度较大，也可能产生效应空气中湿气将均匀电场的分布，减少电场对爬定子绕组温度气体艇?气体温度结论（）用上千台电机进?了监测，有些电机用同样电痕迹增加的影响。 因此在湿度较高时，通常减少了。 图示出环境湿度对一台绕组已被污染的电动机的的影响。 到目前为止，已积累了?足够的数据，以?确定可能限定变化在以下的方法长达?，在线局部放电试验已成为帮助维护工程师鉴别定子绕组必须离线试验、检查和或修?的工具。 的可允许的湿度范围。 至耋耋（）用相同的试验方法获得了约个试验结耋果，大致定义了具有低、中、高的绕组。 当单纯对电机测?时表表能使试验用户识别可能遭受定子对地绝缘损坏电机的等级。 这个等级只能对用电容器或耦合器有效。 （）在精确统计范围内可能用几千个独立的结果，看来?管电机是空冷还是氢冷，极限值只取决于额定电压、采用特定类型的耦合器和测?仪表。 （）各时间的趋势仍然是判断电机需要维护三两矗均最小二均囊小三内雕！哟堕的最可靠的方法。 但是，因为活动?仅受到定子绝缘劣化的作用，而且还受运?负载、电压、温度、气压和湿度的影响，这些因素必须与直接比较的试验相似。 当这些因素大约相同时，得到的趋势能使维护工程师在初期检测定子绝缘问题。 参考文献，图一台绕组端部污染了的电动机的湿度对的影响，所取读数经过几灭连