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发电机定子绝缘局部放电非接触式在线监测方法的研究

作　者: 程养春
导　师: 李成榕
学　校: 华北电力大学（北京）
专　业: 高电压与绝缘技术
关键词: 发电机定子绝缘局部放电传感器在线监测定位
分类号: TM306
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

大型发电机定子绝缘局部放电在线监测系统及相关技术尽管已经过了几十年的发展,还远没有达到准确诊断放电类型、放电严重程度,准确判断放电源位置的水平,使得发电机难以真正实现状态维修。本文提出了一种发电机定子局部放电非接触式在线监测方法,在非接触式局部放电信号测量、窄带干扰抑制、外部脉冲干扰消除、内部脉冲干扰消除和放电源定位等方面做了大量工作,为实现发电机状态维修提供了依据。本文利用发电机封闭母线模型和定子线棒模型,研究了脉冲信号在封闭母线中的波过程、电磁场传感器的检测原理、母线中的工频大电流和母线上电气设备的反射波对检测局部放电信号的影响,针对发电机封闭母线结构,系统地研究设计了一种非接触式电磁场传感器。此传感器具有0.1～20MHz的测量频带、能够检测出母线上15mV的局部放电脉冲信号;实验室中识别沿母线向发电机方向传播的脉冲干扰的正确率达到了100%。通过对小型发电机的试验数据和水轮发电机的实测数据的分析,提出了励磁绕组与定子绕组之间脉冲耦合机理和规律,以及用来消除发电机励磁绕组脉冲干扰、转子滑环火花脉冲干扰、发电机接地线上的脉冲干扰和空间脉冲干扰的三相比较法。提出了傅立叶级数法抗干扰方法。系统地研究了该方法的抗干扰原理、效果、影响因素;并进行了现场实测数据验证、与现有主要方法对比分析。结果表明该方法在保持局部放电信号原始波形方面具有明显优势,能够大幅提高信噪比、很好地保留信号的幅值和极性信息。通过实际汽轮发电机试验,发现了脉冲通过定子磁场耦合进行传播的方式,研究了局部放电脉冲在定子绕组中按传输线方式沿定子线圈传播、沿定子绕组端部圆周电容链传播、通过绕组线圈的磁场耦合传播等三种传播方式的耦合机理、频域特点和传播规律,并为脉冲沿绕组端部圆周电容链传播方式建立了电路模型。发现了快慢波定位法存在盲区,并受低频磁场耦合信号影响。在实际汽轮发电机试验和脉冲沿绕组端部圆周电容链传播规律的基础上,提出了三相响应幅值定位法研究了其定位原理、小信号下的修正、双层线棒耦合修正、三相出线耦合修正问题,并进行了验证。该方法所采用的测量频段较高,抛弃了以往定位方法中常用的“慢波”,不会受到窄带干扰和低频磁场耦合信号的影响;不存在定位盲区;具有足够的脉冲分辨率;所采用的频带较窄,相应的传感器较易制作。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-9
第一章绪论  9-31
  1.1 大型发电机定子绝缘局部放电在线监测的意义  9-11
  1.2 大型发电机定子绝缘局部放电的起因  11-14
  1.3 发电机定子局部放电在线监测中传感器研究现状  14-23
  1.4 发电机定子局部放电在线监测中抗干扰技术研究现状  23-26
  1.5 发电机定子局部放电脉冲传播规律和定位方法研究现状  26-28
  1.6 大型发电机定子局部放电在线监测中现存的问题  28-29
  1.7 本论文主要研究工作  29-31
第二章新型非接触式局部放电传感器的研究  31-57
  2.1 非接触式局部放电在线监测方法整体框架  31-32
  2.2 局部放电测量频带的选择  32-34
  2.3 局部放电脉冲在发电机封闭母线中的传播  34-37
  2.4 新型非接触式传感器的研制  37-44
  2.5 新型非接触式传感器实验室研究  44-52
  2.6 封闭母线中反射波的影响  52-56
  2.7 小结  56-57
第三章局部放电监测中脉冲干扰消除方法的研究  57-71
  3.1 外部脉冲干扰的消除  57-60
  3.2 内部脉冲干扰试验方法  60-61
  3.3 励磁系统脉冲干扰消除方法  61-67
  3.4 转子滑环火花脉冲干扰消除方法  67-68
  3.5 接地线脉冲干扰消除方法  68-69
  3.6 空间脉冲干扰消除方法  69
  3.7 小结  69-71
第四章局部放电监测中傅立叶级数法消除窄带干扰的研究  71-99
  4.1 傅立叶级数法抗干扰原理  71-73
  4.2 傅立叶级数法抗干扰效果分析  73-75
  4.3 傅立叶级数法对局部放电脉冲的影响  75-79
  4.4 傅立叶级数法抗干扰效果影响因素分析  79-85
  4.5 现场数据抗干扰效果验证  85-92
  4.6 傅立叶级数法与现有抗干扰方法的比较  92-97
  4.7 小结  97-99
第五章局部放电脉冲在三相定子绕组中传播规律的研究  99-125
  5.1 试验方法及接线  99-102
  5.2 脉冲信号在三相绕组之间的耦合现象  102
  5.3 脉冲响应的频谱分布特征  102-103
  5.4 信号沿定子绕组端部传播规律  103-115
  5.5 信号沿定子绕组线圈传播规律  115-120
  5.6 定子磁场耦合传播方式  120-123
  5.7 小结  123-125
第六章局部放电源定位方法的研究  125-137
  6.1 快慢波定位法  125-130
  6.2 三相响应幅值定位法  130-137
第七章结论  137-141
  7.1 主要研究成果  137-138
  7.2 有待进一步研究的工作  138-141
参考文献  141-148
致谢  148-149
附录1 热电厂试验情况  149-150
附录2 水电厂试验情况  150-151
附录3 封闭母线和定子线棒模型  151-152
附录4 脉冲传播规律试验情况  152-153
攻读博士学位期间发表的学术论文  153-155
攻读博士学位期间参加的科研工作  155

发电机定子绝缘局部放电非接触式在线监测方法的研究

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