发电机试验培训教材 - 图文

另外，要求测量现场的干扰很小也是不切实际的。发电机运行现场本身就是一个复杂的电磁场工作环境。现场的典型情况是，通常邻近另有一台甚至几台发电机在运行，检修现场各类电动工具（如电焊、电磨等）的使用等等，它们都将产生很强的电磁辐射干扰，主要有窄带干扰、脉冲干扰（周期型和随机性型）和白噪声等。其中，发电机运行中产生的窄带干扰尤为明显。这些干扰会通过空间、或电源等途径进入局放测量仪中，对现场的发电机局放测量产生很强的干扰，甚至完全淹没掉发电机的局放信号，使其局放测量变得十分困难，甚至无法进行[4]。现场试验时常常会遇到这种情况，仅仅是对整个试验装置合闸上电后，甚至还没有对发电机施加试验电压，窜入到局放仪中的干扰信号幅值就已经超过了用方波定标时的最大分度，如图2所示。在用10000pC的方波发生器对发电机进行定标时，在图2所示的倍率下，方波幅值为1V（即图2中的两大格），而图2中的干扰信号的最大幅值就已达到1.5V，即表示15000pC，远远超过了有关标准中要

求发电机局放量不得超过10000pC

图2 发电机局放测量现场的典型干扰信号

的要求，这就使得现场的发电机局

Fig. 2 Typical disturbance signal on site

放量的准确测量无法进行。

3基于双电容耦合的发电机局放测量

为了克服传统局放测量方法存在的上述缺陷，可以采用一种基于双电容耦合的发电机局放测量方法，它主要是将图1中的单耦合电容支路（Cn和Zm）改为双耦合电容支路的并联方式，如图3中的C1和C2支路所示。为了方便，还将测量阻抗与耦合电容封装为一体，如图中虚框所示。为了配合这一改变，还须将传统的局放仪有数字局放仪来代替。

将单耦合电容支路改为双耦合电容支路的目的，是希望来自发电机的放电信号在沿导线传播时，先到达耦合电容C1（称为近端），然后沿P1、P2两点之间的导线到达C2（称为远端），即沿C1支路的放电信号先于沿C2支路的放电信号到达局放仪。而来自变压器侧的放电信号或干扰信号则沿C2支路先到达局放仪，然后才沿C1支路滞后一定时间到达局放仪。这样就可以根据信号到达的时间先后或时延长短，将来自发电机侧的放电信号与非发电机侧的放电信号或干扰信号区分开来。安装上通常要求C1和C2之间相距一定的电气距离，即P1和P2两点之间的导线长度X、以及C1、C2的信号电缆长度Y1和Y2均应满足一定的长度要求，以便于局放仪识别放电信号的来源。 一般要求满足以下

图3 基于双电容耦合的发电机局放测量原理图

两个条件：

Fig. 3 Scheme to measure generator PD based on two coupling capacitors

Y

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Y1

Y2≤Y1+X （2）

由式（1）可知，如果是C1支路的信号先到，则判断是来自发电机侧的局放信号，由式（2）可知，如果是C2支路的信号先到，则判断是来自变压器侧的干扰信号，应予以剔除。另外，还可以适当地设置C1和C2之间的电气距离X，从而增加同一信号沿两支路传递到达局放仪的时延Td，以便使局放仪能更准确地区分两侧的信号。

0发电机局放测量中最关键的问题是抗

-10干扰问题。为了消除现场的电磁干扰，应对

-20耦合电容的滤波特性提出要求。由于局放信

-30号是上升沿很陡（ns级）的尖脉冲，具有

-40极宽的频带，因此，可以考虑只允许某一频

-50率以上的信号通过，低于此频率的信号则无

-60法通过耦合电容，这样可以有效地消除来自

-70低频段的干扰。为此，可以设计耦合电容及

-800102030405060708090100测量阻抗的滤波特性如图4所示。从图中可

frequency/MHz见，其幅频特征在5MHz～100MHz频带范 图4 0-100MHz幅频特性曲线 围是平坦的。也就是说，频率为5MHz以上

的信号，都可以进入到局放仪中，频率低于Fig. 4 Magnitude versus Frequency

characteristic curve from 0Hz to 100MHz 5MHz的信号则被挡在了局放仪之外。

虽然频率为5MHz以上的放电或干扰信号都可以通过耦合电容，但由于数字局放仪的采样频率有限，并非所有通过的信号都可以被

magnitude/dB测量。由奈奎斯特采样定理可知，当采样频率为f时，只有频率为局放仪完整地获取，而频率为

1f以下的信号才能被21f以上的信号则将被滤除。因此，如果局放仪的采样频率为2100MHz，那么50MHz以上的干扰信号将被采样器滤除。

对于从空间耦合过来、从P1（近端）、P2（远端）两点之间窜入的干扰信号，可能的也会像发电机产生的局放信号一样，先经近端由Y1进入局放仪，这样可能会使局放仪误判为来自发电机的局部放电。不过，可以通过确定从近端至远端的最少延时Td0，来消除这种干扰。如果延时少于Td0，则可判断为来自近端、远端两点之间窜入的干扰信号，从而将其消除。

另外，还可应用幅值鉴别方法，来消除其它一些特殊干扰。由于X具有一定的物理长度，局放信号从近端传至远端时，必然在幅值上会有衰减，即远端信号的幅值应低于近端信号的幅值。否则，应视为干扰予以消除。

4现场应用实例

现场实际试验时用TEK示波器记录下来的波形，可以很好地体现出采用图3中基于双电容耦合的发电机局放测量方法的效果。图5和图6分别是在发电机侧和变压器侧注入方波（10000pC）时，在示波器上触发捕捉到的实际波形。从图5中可见，在发电机侧注入方波时，远端信号不仅较近端信号有明显的时间上的延迟（约120ns即12个采样点），而且其幅值也较近端有显著的衰减（图5中近端信号的幅值为700mV，远端幅值衰减为400mV）。图6中，在变压器侧注入方波时，近端信号则较远端信号有明显的时间上的延迟（约10ns即1个采样点），而且其幅值也明显低于远端信号（图6中远端信号的幅值为900mV，到近端时

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