旋转电机局部放电检测及在线监测
介绍
旋转电机的典型环氧云母绝缘系统是“宽泛的”绝缘系统。由于这种介电稳定性，局部放电活动可作为各种缺陷机制的指示器。利用对应相位的局部放电图谱进行局部放电在线诊断可识别缺陷类型及其潜在风险。充分应用在线诊断测量和连续在线监测可以跟踪绝缘系统的持续退化，并有助于提高系统的可用性。
旋转电机局部放电
通常，层状云母带或云母片形成旋转电机定子绕组的绝缘。目前，环氧树脂主要用于浸渍定子绕组的绝缘。一般情况下，环氧树脂在局部放电活动下会出现树状现象，而局部放电会导致电击穿，可以在电场的方向继续生长。
另一方面，云母的微观结构会造成大量的小区域，一旦定子绕组被热循环，这些小区域的云母层就会分层。如果局部达到放电的起始场强就会导致局部放电。因此，即使是新的和健康的绝缘也显示局部放电活动。环氧云母绝缘系统在很大程度上是稳定的，不受局部放电的影响，这种绝缘系统的所有退化过程都导致局部放电活动。因此，局部放电测量是评估定子绕组问题的理想工具。然而，即使是新机器也可能显示局部放电，仅仅确定局部放电水平是不够的。
局部放电图谱
振幅、极性和相位位置表征了局部放电脉冲。在旋转电机中，φ-q-n的三维局部放电图谱经常同时显示来自几个缺陷的局部放电活动，三维局部放电图谱最容易识别不同类型的局部放电活动。如上图所示这种局部放电图谱或φ-q-n图谱。每个局部放电脉冲在其相应的幅值（y轴）和相位（x轴）上以一个小点的形式显示出来。出现的频率（计数）以颜色（z轴）进行编码。
φ-q-n图谱分辨率是幅值8Bit和相位8Bit和计数16Bit。
多个缺陷的局部放电φ-q-n图谱
φ-q-n图谱的3D投影
有效的采集频率
一般来说，局部放电脉冲在其发生的位置具有均匀振幅的频谱。氮气环境下电子雪崩的上升时间在1ns左右。因此，局部放电脉冲的带宽在其发生的位置包含高达几百兆赫兹的频率。然而，局部放电脉冲需要从发生位置传播至终端或耦合电容器采集局部放电脉冲的地方。对于各种类型的电力设备，例如电力变压器、电缆或旋转电机，需要考虑该设备的高频特性。因此，必须考虑位置相关频率的衰减。此外，在线条件下，还必须考虑多种干扰源。如无线电传输、晶闸管或IGBT开关的脉冲噪声和电刷噪声等。
针对上述局限性，可应用于旋转电机的三个通用频段为：
低于1MHz，该频率范围提供了覆盖整个绕组的最佳范围。主要用于离线测试，如果可能，也可与在线测试一起使用。该频率范围允许根据IEC60270-2000校准视在电荷量。
2-20MHz，这个频带仍然提供了一个合理的覆盖绕组范围，同时可有效屏蔽IGBT或晶闸管开关的低频干扰。这里，视在电荷的校准更加依赖于位置，但仍然是可行的。
20MHz以上，可以使用高达400MHz的频带，特别是用于近域检测来确定端部的放电活动。一般来说，大约40MHz以上的信号在线圈中传输会强烈衰减，到达端部或传感器位置时非常微弱。
离线局部放电测试
离线测试时旋转电机将停止运行，定子线圈由高压试验装置通电。或者整个绕组或单相可以通过谐振试验装置通电。值得注意的是选择的谐振频率要接近线路频率，以便给出真实的结果。
离线测试通常在旋转电机的调试或大修期间进行。离线局部放电测试非常方便，也可以与功率因数测量相结合。通常，离线测试计划每三到五年进行一次。
旋转电机离线局部放电测试
在线局部放电测试
在线测试是在旋转电机运行时进行的。当然，这需要预先永久性安装耦合器。此外，必须在安装耦合器时进行校准测量。耦合电容器主要用于捕获局部放电信号。一般情况下，永久安装在旋转电机上的耦合电容器必须根据额定电压满足最小爬电距离及相关标准的规定。在线局部放电测试通常每六个月进行一次。在识别缺陷的情况下，并密切跟踪此类缺陷的发展，测试间隔可以缩短。在类似的条件下可以进行连续的在线监测，以便获得更详细的数据。
安装在电动机终端箱内的耦合电容器CC14B
连续在线监测
为了更密切地跟踪绝缘系统退化的演变，选择连续在线局部放电监测。在这种情况下，局部放电监测主机连接到永久性安装的耦合电容器。仪器连续扫描局部放电活动的输入通道，如果超过预设的报警阈值，则产生报警。此外，该仪器可以通过调制解调器或TCP/IP接口连接网络，用于局域网和互联网访问。
除了跟踪局部放电活动和导出量（如平均放电电流），该仪器也提供4-20mA接口，可接受更多信息监测，如温度或负载等。
发电机连续在线局部放电监测（壁挂式安装）
连续在线监测系统（机柜式）
