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发电机局部放电研究背景概况
点击次数:739 发布时间:2017-05-27

大型发电机是电力系统中非常重要的电气设备,近年来随着电力工业迅速发展,对发电机的要求也越来越高,其额定电压和容量不断提高,同时对发电机的绝缘结构及运行可靠性提出更高的要求相对薄弱的绝缘结构在高电压,强电场的作用下发生局部放电,在一定的条件下会导致绝缘劣化甚至击穿。这种情况将会威胁发电机的安全运行,更严重的造成发电机运行时出现故障甚至停机,危及电力系统的稳定运行,造成停电事故,给国民经济带来巨大损失,因此,大型发电机安全、可靠运行已成为电力系统的头等大事。

 

中国电力企业联合会发布的《全国电力供需与经济运行形势分析预测报告(20092010)》指出,截止2009年底,全国全口径发电设备容量87407万千瓦,比上年底净增加8130万千瓦,同比增长10.23%。2010年年底,全国发电装机容量将在9.5亿千瓦左右,其中,水电2.1亿千瓦,火电7亿千瓦,核电1016万千瓦,并网风电3000万千瓦。近几年来,大部分300MW以上发电机组都已经并网发电,能够达到额定功率并持续运行,各项性能指标和技术参数都能满足不同情况下运行的要求。据原电力部可靠性中心统计,1991-1995年国产200MW机组的等效可用率(EAF)由80.54%提高至86.68%;  300MW机组由76.82%提高至81.86%。然而在制造过程中,不可避免的出现各种问题,例如制造工艺不合格,这些因素都会使发电机的绝缘受到损坏,引起各种事故的发生,持续时间长,影响范围广泛,并且在发电机的维护,检修方面,以及正常运行方面,都存在很大的隐患,常常成为事故发生的诱因。2003年全国共有100MW及以上发电机1072台,全年发电机本体发生故障为42次,年故障率为3.91次/百台·年。另外还有异常故障61次和外部故障14次。在发电机42次本体故障中,有13次定子绕组接地故障,占本体故障总数的30.95%;有4次定子绕组匝间短路故障,占本体故障总数的9.52%;有3次相间故障,占本体故障总数的7.14%;有12次铁心故障,占本体故障总数的28.57%;有8次转子接地故障,占本体故障总数的19.05%。根据国外的详细资料,发电机故障15%-25%与定子绕组的绝缘有关,可见绝缘故障是发电机安全运行的主要威胁。

 

随着发电机的单机容量不断提升,对发电机的安全性能和绝缘强度提出更高的要求。因为随着大型发电机额定容量的提升,其额定电压也相应提高,造成发电机绝缘损坏的可能性更大。现代高压发电机定子绕组的对地绝缘,大多采用以云母为基材,用玻璃布补强的环绕粉云母带连续式绝缘结构。在制造过程中,如果工艺控制不严格,浸渍不充分,就会在绝缘层间或绝缘层与股线之间产生微小的气泡或气隙,发电机在运行过程中如果气隙间电压达到间隙的击穿电压时,便会发生故障放电,而且随着发电机运行时间的增长,绝缘层在热,电,机械及环境各种应力的影响下,会进一步劣化,zui终导致绝缘层开裂,剥落,槽锲松动,以及半导体垫条涂层功能丧失。

 

近年来电力系统运行部门、研究机构、运营和工程管理人员越来越重视电力设备局部放电在线监测技术发展,并广泛的把局部放电检测作为发电机绝缘质量监控的重要指标。通过对电力行业的研究,可以肯定说,在线状态监测是电力系统发展的必然趋势。随着科学技术的提高和电力不断的发展,一些在线监测系统和故障诊断系统已经在电力系统中得到广泛的应用。虽然这些监测设备能够检测到故障,并且达到一定的状态监测的目的,但是还不能完全满足电力系统状态监测的要求。针对不同的电力设备,已经提出很多不同的状态监测方法,如气相色谱分析法、电脉冲检测法、振动分析法、电磁波检测法、油中气体分析法、绝缘恢复电压法等。

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