发电机局部放电的电声联合检测

摘要：本文主要介绍了发电机局部放电所产生的原因和危害，分析了发电机产生局部放电的主要的几种类型、特点以及利用脉冲电流法和超声波法联合检测局部放电的基本原理和方法。利用电声联合检测法来检测发电机，能够发现并且可以很精准的定位局部放电的情况，能够很好的对局部放电的情况及时发现及时处理。

关键词：发电机局部放电电声联合检测

Abstract: this paper mainly introduces the generator generated by partial discharge the reason and harmfulness, generator is analyzed the main produce partial discharge of several types, characteristics and the use of pulse current method and ultrasonic united detection partial discharge the basic principle and method. Use method to detect the acoustic joint generator, can find and can be very precise positioning partial discharge, can very well for partial discharge in time to find the time.

Keywords: generator partial discharge electro-acoustic united detection

中图分类号： TB857+.3 文献标识码：A文章编号：

引言

随着社会与科技的发展，机械行业正高速发展。发电机现在广泛应用于电力的工业生产，如果大容量发电机在运行过程中发生较为严重的故障，其事故的涉及面大，甚至可能危害电力系统的稳定运行，并且修理周期较长，费用较高，造成很大的经济损失。在我国的发电机中，定子绝缘隐患所产生的局部放电是引起事故主要原因之一。

二、发电机局部放电的类型及特征

发电机中的局部放电主要是分为四种不同的类型：内部放电、端部放电、槽放电以及导体和绝缘体间放电。

1.内部放电

由于制造工艺上面的原因或者由于长期运行过程中的电、热、化学和机械力的作用，发电机组中的定子绕组不可避免地会在层间出现空隙，并且气隙中的场强可以达到平均场强的35倍左右。在这种高压工作的情况下，场强很大，而气隙中的电场由于强度很大容易形成击穿场强，这就会造成在气隙包围下的绝缘区域内产生放电现象。内部放电主要是有三种形式：辉光放电、电火花放电以及介于辉光放电和火花放电之间的亚辉光放电。辉光放电的特点就是产生许多具有很大能量的带电粒子，这种能量高的粒子如果以较高速度产生碰撞，就可以产生较大的动量与动能，能够打断绝缘体中的化学键，造成绝缘材料的表面侵蚀；同时局部放电会导致局部过热，会造成高温聚合物裂解而导致绝缘体发生损坏。通常在运行电压的作用下，气隙首先击穿，形成局部放电；内部局放的电、热、化学和机械力的联合作用，又进一步使气隙扩大，这样绝缘部分的厚度就相应减小，这样需要击穿绝缘所需要的击穿电压就可以相应减小，最终导致绝缘被击穿。

2.端部放电

发电机组中的定子绕组端部的连接处往往是一个发电机的绝缘的薄弱环节，尽管在实际应用中是采取了一系列的措施（防晕漆涂层和分级防晕层），就现在的事故而言仍旧是大型发电机绝缘事故的多发区。通常来说大型电机绕组的端部都是采用扎绑或者是压板结构进行结构固定，当发电机冷却气体湿度过大，击穿电压降低的时候，可能会导致相间放电。在运行中，由于震动和摩擦很容易使得防晕层发生损坏从而导致端部表面放电。由于发电机定子是长方形，其端部的电场相对而言比较集中，如果一旦发生端部表面放电，会对电机的绝缘产生极大的破坏作用。

放电产生的电荷只是在介质一面进行积累，不容易在外加电压绝对值的下降相位出现放电。当电极系统不对称时候，放电只是发生在其中的一个电机边缘。

3.槽放电

槽放电这种现象顾名思义，就是在线圈外表面和铁芯槽壁之间的放电。产生这种现象的原因是线圈外表面不能和铁心槽壁完全结合在一起，它们之间是存在空隙的。而这种空隙就导致了在某些位置电场分布不均匀，从而当局部场强达到某一数值时，气隙中的气体发生局部电离而产生槽放电。槽放电的局部温度甚至可以达到数百甚至上千摄氏度；放电促使空气发生电离，并且产生腐蚀性很强的硝酸，导致线棒表面的防晕层、主绝缘等等烧损和腐蚀。由槽放电引起的这种电腐蚀现象，在发电机中是很常见的，对于发电机绝缘的危害较为严重。

4. 导体和绝缘体间放电

与内部放电类似，由于制造工艺上的原因或在长期运行中的电、热、化学和机械力的作用，发电机定子绕组不可避免地会在导体(铜棒)和绝缘间出现气隙，在运行电压作用下，气隙中的场强很容易达到击穿场强，使导体和绝缘间出现局部放电现象。这种放电产生的能量使绝缘碳化，逐渐出现树状放电轨迹，最终导致绝缘击穿。

目前检测发电机局部放电的主要方法

局部放电的过程中，会产生一系列的物理、化学现象，包括：电脉冲（以及相应的电磁辐射），声脉冲、热、光以及一些化学反应生成新的化学物质等。利用不同传感器和监测设备对这些物理、化学变化进行监测，及时发现绝缘系统放电的位置。发电机局部放电检测可分为电测法和非电测法，电测法包括脉冲电流法、无线电干扰电压法、UHF 局部放电检测技术、介质损耗分析法等；非电测法包括超声波检测法、光测法、化学检测法等等。这些方法的都有各自的优缺点，同时在实际的应用中也有不同的程度的应用，在常规检测方法中主要是脉冲电流检测法和超声波法。

电声联合检测的基本原理

1.脉冲电流法

脉冲电流法是通过检测阻抗来判断局部放电引起的脉冲电流信号，从而获得局部放电的基本信息。脉冲电流法是研究最早、应用最广泛的一种检测方法，我国也对此制定了专门的检测标准，该方法的优点是灵敏度较高，并且可以定量的测量局部放电的特征参数，所得数据还是比较准确，目前还没有其它方法可代替脉冲电流法。

2.超声波联合检测法

通过前文的分析，我们了解了基本方法也就是脉冲电流法，而随着科技的发展，超声波这种方法也逐渐受到重视。超声波检测法就是利用介质发生局部放电时，其瞬时释放的能量将放电源周围的介质加热使其蒸发，放电源向外发出声波，根据不同超声波探头接收到的时间差的不同而计算出发电机局部放电的位置，从而准确判断局部放电对发电机的影响程度来确定是否要进行大修检查。

电声联合检测的方法则综合了两个检测法的优点，能够对发电机进行联合检测可以及时发现发电机的局部放电现象并且能够准确的确定其准确的位置。

总结

发电机的局部放电如果严重的话很可能对其自身造成极其严重的危害，所以我们有必要对其进行局部放电测试。发电机的等效电容很大，需要采用串联谐振的方法来降低试验电源的容量。如果能够将脉冲电流法及其超声波法结合起来，让这两者共同对发电机进行局部放电进行检测，就可以高效率又具有高准确性的完成位置鉴定。在我国使用的许多发电机中，定子绕组由方形绝缘导体棒组成，其绝缘系统是通过在导体外用云母带，再用环氧或者是聚酯树脂来浸渍而形成的，其绝缘的工作场强大约是在2.5kV/mm。对使用云母带的绝缘系统来说，要注意在制造的过程当中确保其绝缘系统是十分紧密的结合。但是在使用过程中，由于机械应力和热循环，绝缘系统总是会形成部分空隙，随着电压的增高，绝缘内部必定会出现局部放电现象。局部放电会严重的腐蚀发电机绝缘，造成发电机的寿命缩短。

对于发电机结构中的定子绕组所出现的局部放电情况进行检测，可以协助判断发电机定子的绝缘状态，知道制定有效的检修的计划，防止严重事故的发生，对于发电机乃至电力系统的安全、稳定、可靠、经济运行有着重大的意义。

参考文献：

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