發(fā)電機(jī)局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置在發(fā)電廠中的應(yīng)用

吳志佳

（廣東聯(lián)興建設(shè)有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518067）

局部放電是發(fā)電廠的設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中比較常見(jiàn)的問(wèn)題，發(fā)電機(jī)作為發(fā)電廠重要的設(shè)備之一，在工作中很容易發(fā)生局部放電。發(fā)電廠發(fā)電機(jī)局部放電會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)組造成不利影響，局部放電會(huì)導(dǎo)致電力設(shè)備絕緣內(nèi)部或者表面出現(xiàn)電火花，而隨著時(shí)間延長(zhǎng)最終損壞設(shè)備絕緣層，發(fā)電設(shè)備絕緣系統(tǒng)一旦損壞往往需要數(shù)月或者幾年時(shí)間完成修復(fù)。局部放電一般發(fā)生在絕緣層間隙中，是電機(jī)絕緣層老化的一種標(biāo)志，由于發(fā)電機(jī)運(yùn)行的特質(zhì)，且定期檢修設(shè)備的周期較長(zhǎng)，在生產(chǎn)過(guò)程中工作人員往往較難及時(shí)發(fā)現(xiàn)局部放電問(wèn)題，因此應(yīng)用有效的在線監(jiān)測(cè)裝置對(duì)發(fā)電機(jī)局部放電進(jìn)行監(jiān)控，是及時(shí)發(fā)現(xiàn)局部放電問(wèn)題并及時(shí)解決問(wèn)題的關(guān)鍵[1]。而不同的發(fā)電機(jī)局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置的性能也存在一定偏差，且隨著發(fā)電廠的不斷發(fā)展，對(duì)早期監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行強(qiáng)化、改良也是極為重要的內(nèi)容。

1 發(fā)電機(jī)局部放電問(wèn)題概述

1.1 局部放電解釋

局部放電最常出現(xiàn)在高壓電力設(shè)備絕緣內(nèi)部或者表面，多表現(xiàn)為電火花放電。局部放電與電場(chǎng)強(qiáng)度具有密切聯(lián)系，通常來(lái)說(shuō)電場(chǎng)強(qiáng)度越大，越容易產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，發(fā)電機(jī)是比較常見(jiàn)的局部放電設(shè)備之一[2]。

1.2 發(fā)電機(jī)局部放電

發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)是電力生產(chǎn)中極為重要的工具，在運(yùn)行過(guò)程中承載的任務(wù)較重，也比較容易發(fā)生局部放電問(wèn)題。局部放電發(fā)生的主要條件有兩個(gè)：首先是電場(chǎng)強(qiáng)度足夠大，形成高電壓；其次設(shè)備絕緣內(nèi)部存在間隙，間隙內(nèi)的氣體被電場(chǎng)擊穿后，形成電路流通，導(dǎo)致局部放電[3]。發(fā)電機(jī)的局部放電容易發(fā)生在機(jī)器絕緣介質(zhì)的空隙以及絕緣邊緣位置，絕緣層與金屬電極的邊緣處也是比較常見(jiàn)的局部放電發(fā)生地，在發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)上述內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)局部放電問(wèn)題，并盡早采取處理措施。

2 發(fā)電機(jī)局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置概述

2.1 發(fā)電機(jī)局部放電的特點(diǎn)

發(fā)電機(jī)局部放電具有一定特性，發(fā)電機(jī)局部放電特性及相關(guān)局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，可為保障機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。首先局部放電具有脈沖特性，其一般發(fā)生在絕緣介質(zhì)的空隙中，并且表現(xiàn)為脈沖形式存在的電信號(hào)，放電周期比較短，容易快速衰減。其次局部放電的電信號(hào)可以通過(guò)導(dǎo)體傳播、電容感應(yīng)、輻射的情況傳輸，不同傳播方式的傳輸速度存在一定差異。此外局部放電的電極性具有一定特點(diǎn)，局部放電擊穿點(diǎn)產(chǎn)生的電流可以以對(duì)地電流方向作為參考，與對(duì)地電流方向相同為正放電，反之為負(fù)放電[4]。

2.2 局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置基本構(gòu)成

局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置主要由在線監(jiān)測(cè)儀、通信電纜、電容傳感器以及上位機(jī)組成，在線監(jiān)測(cè)裝置各部件的功能可以幫助分析被監(jiān)測(cè)對(duì)象的局部放電特性，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題處理風(fēng)險(xiǎn)。局部放電監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)電容傳感器接收并過(guò)濾局部放電信號(hào)，而后將信號(hào)通過(guò)通信電纜傳輸至測(cè)量裝置中，通過(guò)測(cè)量?jī)x的測(cè)定了解相關(guān)數(shù)值。其中，電容傳感器是局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置中比較核心組成部分，傳感器可以使發(fā)電機(jī)內(nèi)部局部放電產(chǎn)生的高頻信號(hào)通過(guò)，普通的工頻交流信號(hào)無(wú)法通過(guò)，具有抑制工頻信號(hào)抗干擾能力。測(cè)量裝置是為了準(zhǔn)確地測(cè)量局部放電數(shù)據(jù)的重要配件，局部放電信號(hào)通過(guò)傳感器以及通信電纜傳入信號(hào)輸入端，進(jìn)而通過(guò)測(cè)量裝置進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量裝置需要統(tǒng)計(jì)單位內(nèi)局部放電信號(hào)的脈沖數(shù)、強(qiáng)度以及電極性等內(nèi)容，并通過(guò)在線網(wǎng)絡(luò)通信的方式與上位機(jī)連接，一旦局部放電數(shù)值超量及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)[5]。局部放電監(jiān)測(cè)裝置的定向噪聲分離技術(shù)也是關(guān)鍵技術(shù)，能夠幫助消除系統(tǒng)噪聲，消除干擾信號(hào)，確保局部放電監(jiān)測(cè)裝置輸出數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性（見(jiàn)圖1）。

圖1 局部放電在線監(jiān)測(cè)儀

3 發(fā)電機(jī)局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置實(shí)際應(yīng)用

3.1 局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置在發(fā)電廠的應(yīng)用意義

發(fā)電機(jī)局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置對(duì)于發(fā)電廠的正常運(yùn)行具有極為重要的作用，通過(guò)分析發(fā)電機(jī)局部放電數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)局部放電異常情況。據(jù)了解，發(fā)電機(jī)局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置在發(fā)電廠中具有保證電力生產(chǎn)安全、降低意外風(fēng)險(xiǎn)的作用，可以更好地保證發(fā)電廠的順利運(yùn)行[6]。發(fā)電廠在發(fā)電過(guò)程中各設(shè)備運(yùn)行往往處于較強(qiáng)電場(chǎng)條件下，特別是發(fā)電機(jī)設(shè)備運(yùn)行。根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中容易受到內(nèi)部因素和外在環(huán)境的影響發(fā)生局部放電，比如發(fā)電機(jī)內(nèi)部絕緣層老化或者絕緣層損壞，都容易增加絕緣層的間隙，在高強(qiáng)度電場(chǎng)作用下，容易產(chǎn)生電火花；而電廠基建施工的灰塵、周圍環(huán)境水滴等也易加大絕緣層周邊局部放電的風(fēng)險(xiǎn)，環(huán)境中灰塵或水滴導(dǎo)致的局部放電可能造成污閃，致使發(fā)電機(jī)短路，產(chǎn)生嚴(yán)重危害。而通過(guò)發(fā)電機(jī)局部放電監(jiān)測(cè)裝置發(fā)現(xiàn)局部放電問(wèn)題，可以在危害產(chǎn)生之前展開(kāi)停機(jī)檢查，及時(shí)更換發(fā)電機(jī)組的相關(guān)部件，降低局部放電對(duì)發(fā)電廠造成的風(fēng)險(xiǎn)，不僅保證了電力生產(chǎn)的安全，也減少了風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生，及后續(xù)維修的損失。

3.2 發(fā)電機(jī)局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)用實(shí)例

發(fā)電機(jī)局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置的應(yīng)用有很多需要實(shí)際考慮的內(nèi)容，只有對(duì)局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置的工作原理、連接方式、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、監(jiān)視功能以及常見(jiàn)問(wèn)題等實(shí)際情況進(jìn)行有效分析，才能保證應(yīng)用的可靠性。傳感器是發(fā)電機(jī)局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置中的核心設(shè)備之一，根據(jù)局部放電的特點(diǎn)，電壓越高、電場(chǎng)越強(qiáng)，局部放電的可能性越高，所以通常傳感器可以安裝在高壓側(cè)或者母線上，實(shí)現(xiàn)對(duì)局部放電的監(jiān)控。而安裝在母線上的傳感器為了保證能有效發(fā)揮作用，也需要確保絕緣強(qiáng)度大于發(fā)電機(jī)交流耐壓測(cè)試最大耐壓值，避免傳感器在監(jiān)測(cè)過(guò)程中被電流損壞。以廣州昊致電氣自動(dòng)化有限公司W(wǎng)-PD60發(fā)電機(jī)局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置為例進(jìn)行分析，該局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選擇多種類型的局部放電傳感器，可同時(shí)安裝15種傳感器用以進(jìn)行局部放電數(shù)據(jù)的測(cè)量，任何一處發(fā)生異常都會(huì)發(fā)出警報(bào)，適用于50/60工頻及各種頻率的電力設(shè)備。除了傳感器外，信號(hào)傳輸同樣是局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置實(shí)際應(yīng)用中需要重點(diǎn)分析的內(nèi)容，依舊以W-PD60為例，該在線監(jiān)測(cè)裝置選用了Mod－Bus RTU協(xié)議接口進(jìn)行信號(hào)傳輸，共設(shè)定了231個(gè)有效裝置地址，通過(guò)ModBus、專用二進(jìn)制命令以及ASCⅡ碼文本等實(shí)施數(shù)據(jù)傳輸，保證數(shù)據(jù)可自動(dòng)傳輸，支持通過(guò)以太網(wǎng)與電話網(wǎng)連接方式，確保傳輸?shù)挠行浴０l(fā)電機(jī)局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置的實(shí)際應(yīng)用中還需要考慮常見(jiàn)問(wèn)題，為了確保監(jiān)測(cè)裝置對(duì)數(shù)據(jù)測(cè)量的準(zhǔn)確性，裝置通電后以及測(cè)量前都會(huì)進(jìn)行自我校驗(yàn)，自我校驗(yàn)的過(guò)程中可能報(bào)錯(cuò)，屆時(shí)需要根據(jù)不同報(bào)錯(cuò)編碼進(jìn)行對(duì)應(yīng)的維修。在線監(jiān)測(cè)裝置的問(wèn)題和報(bào)錯(cuò)一般需要尋找廠家的專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行處理，比如局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置的保險(xiǎn)絲更換需要由專業(yè)人士進(jìn)行操作，通?？梢月?lián)系生產(chǎn)廠家技術(shù)人員進(jìn)行更換，以保證設(shè)備性能。

3.3 發(fā)電機(jī)局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置的改造

發(fā)電機(jī)局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置并非一勞永逸，由于使用年限的增加以及產(chǎn)品更新?lián)Q代等因素，為了保證局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置的可靠性，對(duì)其進(jìn)行改造和改良也是極為重要的內(nèi)容。以陽(yáng)江核電有限公司的發(fā)電機(jī)局部放電裝置改造為例，陽(yáng)江核電1-4號(hào)發(fā)電機(jī)使用的局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置為IRIS一代設(shè)備，5、6號(hào)機(jī)使用的IRIS局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置為二代設(shè)備，兩種型號(hào)的設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中都存在一些需要處理的問(wèn)題。一代設(shè)備現(xiàn)已停產(chǎn)備件不足，并且使用年限較長(zhǎng)；二代設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中散熱性較差，需要解決散熱問(wèn)題。為了解決上述問(wèn)題，確保局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置的有效性，需要對(duì)相應(yīng)的在線監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行升級(jí)與改造，具體解決方案為：將一代局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置全面升級(jí)為二代產(chǎn)品，為二代局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置安裝空調(diào)降溫（見(jiàn)圖2）。

圖2 發(fā)電機(jī)局部放電在線監(jiān)測(cè)升級(jí)改造

4 結(jié)束語(yǔ)

發(fā)電機(jī)在工作過(guò)程中容易因?yàn)榄h(huán)境因素以及絕緣層老化等問(wèn)題產(chǎn)生局部放電問(wèn)題，局部放電對(duì)發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)具有較強(qiáng)的不良影響，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致電機(jī)短路損壞需要消耗大量資源維修。采用局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置可以有效發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)內(nèi)部的重大缺陷，避免事故的發(fā)生，在實(shí)際使用中通過(guò)設(shè)置警報(bào)數(shù)值，以方便電廠工作人員更加及時(shí)了解發(fā)電情況，并且加強(qiáng)在線監(jiān)測(cè)裝置的更新?lián)Q代，能夠進(jìn)一步確保局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置的穩(wěn)定性。發(fā)電機(jī)局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)內(nèi)部的隱患，并且關(guān)注發(fā)電機(jī)內(nèi)部絕緣變化情況，對(duì)電廠平穩(wěn)運(yùn)行具有極為重要的意義。