Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ статистических данных о повреждаемости турбо и гидрогенераторов 9
1.1. Состав парка турбо и гидрогенераторов 9
1.2. Анализ статистических данных повреждаемости гидрогенераторов 13
1.3. Анализ статистических данных повреждаемости турбогенераторов 17
1.4; Выводы. 19
2. Анализ существующих средств и методов диагностирования состояния изоляции . 22
3. Исследование распространения импульсных сигналов в обмотке электрической машины. 32
3:1. Модель обмотки электрической машины 32
3.2. Расчет спектрального состава импульсного сигнала при распространении в обмотке электрической машины 43
3.3. Выводы 53
4. Разработка аппаратуры для контроля уровня частичных разрядов в обмотках генераторов 55
4.1. Датчика для регистрации частичных разрядов в обмотке статора 55
4.2. Разработка схемы подавления помехи от системы возбуждения . 57
4.3. Описание работы схемы. 62
4.4. Выводы 65
5. Испытание разработанной аппаратуры и анализ ее работы 67
5.1. Испытание прибора в лабораторных условиях 67
5.2. Анализ работы приборов установленных на электрических машинах 68
5.3. Анализ данных, снятых на остановленных электрических машинах 73
5.3. Выводы 74
Заключение 75
Литература 146
Приложение
- Анализ статистических данных повреждаемости гидрогенераторов
- Расчет спектрального состава импульсного сигнала при распространении в обмотке электрической машины
- Разработка схемы подавления помехи от системы возбуждения
- Анализ работы приборов установленных на электрических машинах
Введение к работе
Необходимость сохранения ресурса электрических станций России, их надежной работы в условиях старения генераторного парка, а также совершенствование ремонтного обслуживания, оптимизация затрат на модернизацию и техперевооружение электростанций требует как создания новых методов диагностирования, так и усовершенствования уже разработанных способов обнаружения дефектов в турбо- и гидрогенераторах.
Разработка и внедрение современных методов диагностирования позволяет сохранить остаточный ресурс и увеличить надежность эксплуатации оборудования за счет своевременного выявления возникающих дефектов, а также принятия мер для их устранения. Применение современных методов диагностики также позволяет выявлять наиболее изношенные узлы генераторов и определить очередность модернизации оборудования. Развитие методов диагностирования, особенно применяемых во время работы генераторов, позволит перейти от планово-предупредительных ремонтов к ремонтам по техническому состоянию.
Надежность генераторов и их остаточный ресурс во многом определяется техническим состоянием изоляции обмотки статора. Исчерпание ресурса изоляции приводит к пробою корпусной изоляции во время работы и создает повреждения, которые в тяжелом случае влекут за собой значительные ремонтные работы, вплоть до замены статора. Число отказов турбогенераторов из-за пробоя корпусной изоляции в настоящее время составляет 10,5% от общего числа аварий генераторов электрических станций.
В настоящее время в крупных синхронных машинах в России используются два типа изоляции обмотки статора - микалентная компаундированная и термореактивная. Микалентная компаундированная изоляция применялась в машинах до 70-х годов выпуска - она имеет более низкие характеристики, нежели термореактивная и больше подвержена воздействию воды, масла и ряду других факторов. На сегодняшний день большая часть машин, которые при изготовлении имели обмотку с микалентной компаундированной изоляцией, уже
5 перемотаны, но часть машин еще имеет этот тип изоляции, и с помощью средств диагностики весьма важно заблаговременно узнать состояние изоляции этих машин и определить как необходимость, так и сроки перемотки. Термореактивная изоляция, применяемая на вновь изготовляемых машинах, имеет высокие технические характеристики \ и меньше подвержена влиянию внешних факторов, но при воздействии перегревов и вибрации также теряет свои изоляционные свойства. Поэтому и здесь средства диагностики позволяют отследить ухудшение состояния изоляции и вовремя предотвратить аварийную ситуацию. В> процессе работы изоляция подвергается следующим воздействиям:
повышенные нагревы; возникают при аварийных режимах работы электрических машин, при? дефектах системы возбуждения; при перегревах мика-лентнаяї компаундированная; изоляция1 расслаивается < т становится хрупкой; термореактивная изоляция> при перегревах обугливается и происходит вытекание связующего;
перенапряжения; возникают при аварийных ситуациях во внешней сети, переходных процессах в ЛЭП и генераторе, они не только увеличивают ионизационное старение изоляции, но и вызывают ее пробой в ослабленных местах;
ионизационное старение; которому в основном подвержена микалентная компаундированная изоляция; это коронные: и частичные разряды, возникающие в воздушных и газовых включениях в корпусной изоляции, разрушающие связующее и межвитковую изоляцию, из-за чего под действием электродинамических сил возникает вибрация элементарных проводников;
пазовые разряды; возникают при плохом уплотнении стержней обмотки с термореактивной изоляцией полупроводящими прокладками и при разрушении полупроводящего покрытия стержня, как следствие происходит вибрация: стержня в пазу, возникают разряды и излом элементарных проводников;
увлажнение; происходит при дефектах системы водяного охлаждения статора и течах газоохладителей; изоляция практически не подвержена объемному увлажнению, которое происходит лишь при очень длительном воздейст-
вий воды, но возникает поверхностное увлажнение, что снижает поверхностное сопротивление изоляции и увеличивает вероятность пробоя;
воздействие масла; возникает в основном при дефектах масляного уплотнения в машинах с водородным охлаждением статора и ротора; особенно воздействию масла подвергается микалентная компаундированная изоляция, в которой происходит растворение связующего и изоляция размягчается;
термомеханические воздействия; возникают при тепловых циклах (нагревании и охлаждении обмотки) вследствие разницы в температурах и коэффициентах линейного расширения активной стали, меди и изоляции, а также наличия значительного трения между поверхностью стержня и стенками паза, при неблагоприятных условиях термомеханические циклы могут привести к пробою;
вибрация и истирание; вибрация возникает в генераторе вследствие ряда причин и при наличии ослабления в системе крепления лобовых частей может привести к появлению трещин, истирания и в конечном итоге пробою.
За период 1992-1996 гг. повреждаемость статоров турбогенераторов типа ТВВ-165-2, ТГВ-200, ТГВ-200М, ТВВ-320-2, ТГВ-500, ТВМ-300, ТВМ-500 и ТЗВ-800-2 возникала вследствие дефектов и пробоя обмотки статора, истирания изоляции и дефектов трактов водяного охлаждения. На гидрогенераторах также отмечены случаи повреждения изоляции обмотки статора, как во время испытаний, так и во время работы.
В действующем в настоящее время Руководящем документе "Объем и нормы испытаний электрооборудования" в качестве основного метода контроля обмотки статора указан метод испытания повышенным напряжением, выпрямленным или промышленной частоты. При испытании выпрямленным напряжением значение испытательного напряжения составляет 2,5-K3UHOM, напряжением промышленной частоты - l,5-K,7UHOM- Во время испытания изоляция обмотки должна выдерживать воздействие повышенного напряжения в течении 1 мин. Данное испытание позволяет выявить и пробить уже ослабленные стержни обмотки, заметить места разрядов в лобовых частях. Но испытание повышенным напряже-
7 ниєм не в состоянии выявить частично ослабленные стержни, которые могут быть пробиты в межремонтный период.
Работы по созданию и исследованию методов диагностирования изоляции во время ремо нта и работы про водятся; как в ряде отечественных организаций (ОАО "ВНИИЭ", ОАО ВНИИэлектромаш, ОАО "Электросила" и др.), а также и очень интенсивно за рубежом.
Одним из,наиболее информативных и перспективных методов оценки изоляции высоковольтного оборудованияt считается* метод измерения частичных разрядов. Данный метод также широко используется для оценки состояния; изоляторов воздушных линий, трансформаторов и др. высоковольтного оборудования; Вшрименении к электрическим машинам;данный»метод имеет ряд особенностей:
меньшая толщина изоляции и соответственно достаточно высокая емкостная? проводимость обуславливают фильтрацию* (затухание) высокочастотной составляющей разрядов;
наличие помех от системы возбуждения во время работы.искажает данные регистрации частичных разрядов;
многочисленные и сложные индуктивно-емкостные связи между стержнями обмотки статора как в лобовых, так и в пазовых частях статора приводит к многочисленным ї наложениям импульсов напряжений от частичных разрядов, в результате чего» резко осложняется не: только расшифровка, но и локализация места возникновения.
Все это требует специального подхода и аппаратуры для применения этого метода в электрических машинах. Исследования данного вопроса проводились в СССР (ВНИИЭ), но вследствие сложной экономической ситуации, начиная с 90-х годов, были значительно сокращены. За рубежом исследования в данном направлении постоянно ведутся такими фирмами как Iris Power Engeneering, Hitachi, ABB* ELIN и многими другими. Разработано большое количество методов измерения частичных. разрядов, начиная от измерения ЧР в нейтрали об-
8 мотки статора с помощью высокочастотного трансформатора тока до методов емкостного отбора сигнала от выводов обмотки статора и использования в качестве датчиков термопар в обмотке статора. На данный момент за рубежом идет сбор данных измерений частичных разрядов с целью разработки критериев для выявления дефектов по результатам накопленных измерений.
Изложенное выше свидетельствует, что разработка новой аппаратуры для измерения частичных разрядов в обмотке статора, проведение научных исследований, натурных экспериментов, создание рекомендаций и критериев для своевременного выявления повреждений изоляции является важной и актуальной проблемой для мирового турбогенераторостроения. Решение этой задачи потребовало выполнить:
- анализ известных методов и средств измерения частичных разрядов в об
мотке статора электрических машин;
провести теоретические и экспериментальные исследования процессов происходящих при частичных разрядах в обмотке статора электрических машин;
разработку и создание новой аппаратуры для измерения и анализа частичных разрядов в изоляции обмотки статора электрических машин;
установку аппаратуры на работающих турбо и гидрогенераторах;
сбор реальных диагностических данных, с их последующим анализом и проверкой.
Наиболее важным из вышеперечисленных этапов этой работы является разработка новой действующей контрольно-измерительной аппаратуры, научно-техническое обоснование заложенных в нее физических принципов работы и проверка эффективности ее использования на генераторах электрических станций России, выработка рекомендаций по дальнейшему практическому применению на электрических станциях страны. Изложению результатов решения вышеперечисленных задач и посвящена настоящая работа.
1. Анализ статистических данных о повреждаемости турбо и гидрогенераторов
Анализ статистических данных повреждаемости гидрогенераторов
АО ВНИИЭ проведен анализ повреждаемости гидрогенераторов мощностью более 60 МВт за период 1990-1995 г.
Общее количество отказов, неисправностей, дефектов составило 97. Из них доля, приходящаяся на аварийные остановы с устранением неисправностей составила 23 (23%), а количество неисправностей, выявленных в процессе производства ремонтов, - 74 (77%).
За период наблюдения эти случаи распределились таким образом: - 1990-1992 гг. - 48 (выявленных в процессе ППР) и 10 (зарегистрированные при аварийных остановах); - 1993-1995 гг. - 26 (выявленные при ремонтах) и 13 (обусловленные аварийным повреждением узлов генератора).
Эти данные классифицировались по соответствующим ГЭС (на машинах которых выявлены неисправности, дефекты и отказы), типам машин, датам ввода генератора в эксплуатацию, выполнению ремонта, числу часов работы генераторов на даты ремонта, наименованию дефектного узла, характеру, условию обнаружения и причине возникновения дефектов, объемам ремонтов по устранению дефектов.
Данные свидетельствуют, что гидрогенераторы типов ВГДС, ВГС, ВГСФ и СВФ (640 МВт, Саяно-Шушенская ГЭС) имеют высокий уровень эксплуатационной надежности. Уровень эксплуатационной надежности других типов гидрогенераторов, в частности гидрогенераторов типа СВФ (500 МВт, Красноярская ГЭС), имеют более низкие показатели надежности.
Для генераторов мощностью 200 МВт типов СВ и СВФ (500 МВт) очевидна тенденция к повышению эксплуатационной надежности, чему способствует накопление опыта эксплуатации, реализация комплекса мероприятий по улучшению их технико-экономических показателей, рекомендации по проведению ремонтов, модернизации и технического перевооружения гидроэлектростанций, а также систематическая работа заводов-изготовителей по совершенствованию конструкции мощных генераторов.
Так, если для генераторов типа СВ мощностью 200 МВт количество отказов и дефектов в 1990-1992 гг. составляло 10, то в 1993-1995 гг. - всего 1, для гидрогенераторов мощностью 500 МВт типа СВФ (Красноградская ГЭС) - соответственно число дефектов и повреждений в 1990-1992 гг. составляло 32, то в 1993-1995 гг.-13.
Для машин мощностью 100 МВт типа СВ за годы наблюдения количество отказов и дефектов составляет 7 и 3, для генераторов типа СВ мощностью 57-260 МВт количество отказов и дефектов в 1990-1992 гг. составляло 21, а за 1993-1995 гг.-15.
Данные по отказам и повреждениям в целом включают все виды отказов, в том числе обусловленные отказом вспомогательных систем, а также отказы, связанные с ошибками эксплуатационного персонала либо некачественным ремонтом.
К основным относятся повреждения следующих узлов (систем): - статора — от 50 до 86 % суммарного количества повреждений в разные годы, около 77 % за весь рассматриваемый период при удельной повреждаемости 0,05; - ротора - от 30 до 40 % суммарного количества повреждений в разные годы, около 20 % за весь рассматриваемый период; Анализ, проведенный АО ВНИИЭ, показал следующее: - Повреждаемость статорові за рассматриваемый период (1992-1996 гг.) имела место, в основном; для? генераторові ТВВ-165-2, TFB-200, ТГВ-200М; ТВВ-320-2, TFB-500! ТВМ-300, ТВМ-500 и ТЗВ-800-2. Основным? видом повреждений являются дефекты и пробой обмотки статора; нарушение герметичности тракта водяного охлаждения обмотки, в том числе и элементарных проводников, а также ослабление прессовки,. истирание изоляции и повреждение крайних пакетов F активной і стали- Имел место даже пожар в крайнем пакете маслонаполненного статоратипа ТВМ-500 Рефтинской ГРЭС с заменой статора резервным. Остальные генераторы (ТВВ-200-2А, TFB-300, ТВВ-800-2 и ТВВ-800-2Е) практически не имели отказов из-за повреждений статора.
- Повреждения ротора имели место на генераторах типа ТГВ-200М1 (ТГВ-200-2М), ТВВ-320-2, ТВМ-300; ТВМ-500, ТГВ-500 и ТЗВ-800-2. Основные виды отказов при этом обусловлены повреждением изоляции обмотки ротора, нарушением герметичности гидравлического тракта, дефектами узлов токоподво 18 да. Повреждения роторов генераторов типа ТВМ-300, ТВМ-500 связаны, в основном, со всевозможными нарушениями гидравлического тракта, в том числе дефектами паяных соединений.
- Повреждения щеточно-контактного аппарата зафиксированы для генераторов типа ТВВ-165-2, ТГВ-200, ТВВ-320-2, ТВМ-300 (круговой огонь на ще-точно-контактном аппарате, неравномерный износ контактных колец, искрение, повреждение щеток и держателей). Почти все повреждения имели единичный характер.
- Повреждения масляных уплотнений вала отмечены у генераторов тапа ТВВ-165-2, ТВВ-200-2А, ТГВ-200, ТГВ-200М, ТВВ-320-2, ТГВ-300 и ТВВ-800-2Е. Течи масла и водорода на уплотнениях из-за дефектов их сборки и регулировки, а также недостаточное качество уплотняющей резины является основными причинами повреждений данного типа узлов перечисленных генераторов. корпусной изоляции еще не наблюдается. Стержень был вытащен из обмотки как имеющий наибольший уровень частичных разрядов для выяснения стадии развития ионизационного разрушения.
Расчет спектрального состава импульсного сигнала при распространении в обмотке электрической машины
Согласно [29] спектр частот внутренних разрядов имеет граничную частоту 1,6 МГц. Но для того чтобы достичь нейтрали сигналу частичных разрядов необходимо пройти через десяток и более стержней, а учитывая значительную емкость на землю, можно предположить что граничная частота внутренних разрядов будет значительно ниже. Используя рассчитанные выше параметры схемы замещения, определим граничную частоту. В данном случае можно пренебречь емкостной связью между стержнями в лобовых частях и взаимоиндуктивностью в пазовой: части, поскольку данные связи влияют на спектральный: состав сигнала незначительно. Тогда обмотку можно представить в виде длинной линии, элементарный элемент которой — стержень можно представить в виде схемы замещения представленной на рис. 3.8.
Для определения воздействия схемы замещения на сигнал воспользуемся теорией четырехполюсников. Четырехполюсник представляет собой электрическую цепь, в которой различают два входных и два выходных зажима (рис. 3.9). Будем предполагать, что эта цепь содержит только сопротивления, индуктивности, емкости.
Пусть і], Єї, і2, е2 - мгновенные токи и напряжения соответственно на входе и на выходе цепи. Будем рассматривать только установившиеся режимы четырехполюсников при синусоидальных токах и напряжениях. Тогда: где Іь Еі, І2, Е2 представляют собой комплексные амплитуды тока и напряжения на входе и выходе четырехполюсника. Эти четыре величины не являются независимыми. Между ними существуют два линейных соотношения: Ii, I2 и Ei, Е2 можно рассматривать как составляющие некоторого вектора в двумерном комплексном пространстве. Сделаем предположение, что оно отнесено к двум прямоугольным осям. Соотношения (3.19) в матричном обозначении запишутся в виде:
Назовем [а] матрицей полной проводимости четырехполюсника. Будем считать, что матрица [а] невырожденная. Тогда можно решить систему (3.19) относительно Ei и Е2. При этом получаем новую систему: Матрицу [Z] = [а]"1 назовем матрицей полного сопротивления или импеданса четырехполюсника. Имеем:
Можно решить систему (3.19) относительно других пар переменных, например относительно Е2,12 как функций Еь 1 Будем считать, что (Еь її), (Е2, 12) - составляющие некоторого обобщенного вектора: вектора входного тока - напряжения (обозначим его через [ui]) и соответственно вектора выходного тока - напряжения (обозначим его [ц2]). Векторы [uj] и [и2]связаны соотношением: [и2]=\гІщ] Матрицу [у] назовем характеристической матрицей четырехполюсника. Она получается из коэффициентов системы (3.19), решенной относительно Ег, І2. Предполагая, что а\2ф О, имеем:
В нашем случае четырехполюсники соединены по цепной схеме. Такое соединение представлено схематически на рис. ЗЛО для четырехполюсников Q ,
Так как выходной ток и напряжение каждого четырехполюсника равны входному току и напряжению последующего, то, учитывая связь между входом и выходом, получим: Введем матрицу [у], определяемую формулой:
Таким образом, характеристическая матрица эквивалентного четырехполюсника Q, состоящего из трех четырехполюсников Q , Q", Q ", соединенных по цепной схеме, равна произведению характеристических матриц каждого из составляющих четырехполюсников.
При п одинаковых четырехполюсниках, как в нашем случае, имеем: Также схема замещения представляет собой пассивный и симметричный четырехполюсник. Пассивным называется четырехполюсник, не содержащий в себе источников энергии. В нем имеются лишь емкости, индуктивности и активные сопротивления. Это ограничение несколько упрощает матрицы [a], [Z], [у].
Действительно, приложим напряжение Е ко входу пассивного четырехполюсника, выход которого закорочен. При этом на выходе наблюдается ток I. Если приложить то же напряжение к выходу, то на входе, если его закоротить, должен наблюдаться тот же самый ток, что вытекает из весьма общей теоремы обратимости. В этом случае система (3.19) сводится к следующей:
Знак минус во втором равенстве связан с условием о знаке тока. Ток/считается положительным, если он течет в выбранном направлении по выходной цепи, и отрицательным, если он имеет то же направление во входной цепи. Следовательно, а = - (Ьь и получаем: ап Четырехполюсник называется симметричным, если замена входа на выход не влечет за собой изменений его свойств. Если, кроме того, такой четырехполюсник пассивен, то: Это соотношение характеризует симметричный четырехполюсник.
Полезно определить матрицы [а], [у], [Z] некоторых элементарных четырехполюсников. Соединенные в различных комбинациях такие элементарные четырехполюсники образуют более сложные четырехполюсники, матрицы которых можно получить путем применения изложенных выше правил вычисления.
Разработка схемы подавления помехи от системы возбуждения
При работе синхронной машины с тиристорным возбудителем в обмотке статора наводится помеха, вызванная переключением тиристоров. Данная помеха по спектральному составу частично перекрывает спектр импульсов частичных разрядов. А так как она наводится равномерно во всей обмотке, то это создает значительные трудности при измерении частичных разрядов. Но импульсы частичных разрядов и импульсы помехи от тиристоров имеют различное время возникновения. На рис 4.3. представленная осциллограмма трехфазных токов с отмеченными временными интервалами импульсов частичных разрядов и импульсов помехи от тиристорного возбуждения.
По данным исследований [27] импульсы от тиристоров возникают в моменты максимумов и минимумов синусоиды, а импульсы частичных разрядов в моменты перехода синусоиды через ноль (рис. 4.4). Поэтому необходимо исключить из времени измерения моменты максимумов и минимумов синусоиды. Для синхронизации воспользуемся синусоидой сети 220 В, которая совпадает по фазе с одной из фаз напряжения. Зададимся уровнем 0,95 от амплитуды синусоиды и с помощью схемы амплитудного ограничителя получим импульс синхронизации с сетью (рис. 4.5.). Схема амплитудного ограничителя на базе операционного усилителя представлена на рис...4.6.- Здесь цепочка элементов R8, R9 и D2 задают уровень отсечки сигнала, т. е. длительность импульса. Синусоида от сети через трансформатор подается на 4-й вывод микросхемы. Рис. 4.6. Амплитудный ограничитель на базе операционного усилителя
Необходимо получить еще 5 таких же импульсов через одинаковые промежутки времени, для того чтобы исключить все импульсы помехи. Для получения импульсов воспользуемся схемой одновибратора (рис. 4.7.), которая формирует импульс заданной длительности по сигналу на входе. Цепочка R7 и СЗ задает длительность импульса. На 1-й вывод подается импульс управления, по заднему импульсу которого формируется импульс.
В течение периода синусоиды 20 мс формируется б импульсов длительностью 2,1 мс, которые исключают из процесса измерения помеху от тиристорного возбуждения, в оставшиеся 7,4 мс производится измерение уровня частичных разрядов. Данный период измерения также разбивается на 6 периодов по 1,2 мс. Для точного создания периодов измерения воспользуемся генератором на основе кварцевого резонатора и счетчиком для получения необходимой длительности импульса. Схема представлена на рис. 4.8. Цепочка элементов С1, G2, Rl, R2, Z1 служит для задания частоты генератора.
По заднему фронту полученного импульса формируется импульс одновибратора. С помощью элемента ИЛИ (К 15 5ЛЛ1) смешиваются импульс синхронизации от сети и импульсы от одновибратора. Импульсы с выхода элемента ИЛИ управляют работой коммутатора в основной схеме прибора, а также сбрасывают счетчик, что позволяет формировать импульс длительностью 1,2 мс сразу после импульса одновибратора. Осциллограмма трехфазного тока и импульсы на выходе схемы представлены на рис. 4.9. и, d.e. А
Импульсный сигнал снимается с нейтрали генератора посредством датчика (рис. 4;1;). Сигнал по коаксиальному кабелю подается і на вход прибора. Для увеличения помехозащищенности вход прибора сделан дифференциальным. На входе стоит «Т»-образный фильтр высоких частот, который не пропускает составляющую 50Гц. Далее сигнал; подается на дифференциальный усилитель. Схема фильтра высоких;частот и дифференциального усилителя представлена нарис. 4.11.
Анализ работы приборов установленных на электрических машинах
На данный момент данные приборы для непрерывной регистрации частичных разрядов в нейтрали генератора установлены на генераторе ТВВ-165-2 (рис.5.2). Пермской ТЭЦ-14 и на генераторе-двигателе Загорской ГАЭС. Установленные на ТВВ-165-2 прибор и датчик представлены на рис 5.3 и 5.4.
На остановленном генераторе-двигателе собственный шум прибора составлял 80мВ. При запуске генератора, после регулировок был установлен начальный уровень сигнала на работающем генераторе 750 мВ. Через три месяца при техническом обслуживании прибора уровень сигнала на работающем генераторе был 800 мВ, что укладывается в возможную разницу режимов работы. Сигнал с выхода прибора заведен на систему автоматизированного контроля генератора НПП «Мера», уставка аварийного уровня сигнала установлена в 2 В, что соответствует 2,5 кратному увеличению импульсных сигналов в нейтрали генератора. Как показывает отечественный и зарубежный опыт единственный надежный критерий появления неисправности - увеличение уровня сигналов частичных разрядов в нетрали в несколько раз.
На рис. 5.8 и 5.8 представлены осциллограммы характеризующие работу прибора, установленного на генераторе-двигателе Загорской ГАЭС. Как видно из рис. 5.9. после коммутатора из сигнала вырезаются импульсные помехи от тиристорного возбуждения и для измерения на интегратор подаются только импульсные сигналы частичных разрядов.
Приборы установленные на вращающихся электрических машинах позволяют установить наличие дефекта в обмотке электрической машины. Для точной локализации места дефекта необходимо либо серьезно развивать методы измерения частичных разрядов с увеличением мест измерения частичных разрядов и развитием методики измерения, либо проводить измерения на остановленном генераторе во время капитального. При измерениях на остановленном генераторе на фазу обмотки статора подается номинальное фазное напряжение, при этом в обмотке не наводится основная помеха от тиристорного возбуждения и появляется возможность проводить измерения на каждом из стержней обмотки. ВНИИЭ уже длительное время использует проводит измерения частичных разрядов на различных гидро и турбогенераторах. Данные измерений частичных разрядов на генераторах СССР и России приведены в приложении 1.
Разработанные приборы для контроля изоляции на работающих электрических машинах на данный момент установлены на двух генераторах - это ТВВ-165-2 Пермской ТЭЦ-14 и генератор-двигатель Загорской ГАЭС. Установленные приборы работают стабильно, аварийных ситуаций на данных генераторах не было.
Приборы для контроля на работающих машинах позволяют установить наличие дефекта в машине, но для определения конкретного места повреждения необходимо либо существенно усложнять схему прибора с увеличением точек контроля, что соответственно ведет к значительному увеличению стоимости, либо использовать методику контроля изоляции на остановленной электрической машине.
При измерении частичных разрядов на остановленной электрической машине на фазу обмотки подается фазное рабочее напряжение, но не ниже 4 кВ, и двумя датчиками проверяется наличие частичных разрядов в каждом І пазу статора. Датчики для исключения помехи от других стержней соединены дифференциально. Данная методика измерения используется ВНИИЭ уже более 15 лет и доказала свою эффективность.
Основной задачей данной работы являлась создание действующей аппаратуры контроля интенсивности частичных разрядов в обмотке вращающейся электрической машины. При решении данной задачи был проведен анализ конструктивных и электромагнитных особенностей! обмоток синхронных электрических машин энергетики - турбо и гидрогенераторов. Проанализированы особенности распространения! импульсного сигнала по петлевым и волновым двухслойным обмоткам электрических машин. Разработана: и изготовлена? аппаратура контроля частичных разрядов с датчиком в нейтрали обмотки статора электрической машины., Аппаратура установлена на действующих генераторах электростанций России:
В работе были получены следующие результаты: - проведен;анализ;статистики: по отказам генераторов,-установленных на: электростанциях Российской Федерации; при этом установлено, что повреждения обмотки генераторов составляют 10,5 % от общего числа генераторов; - на основе анализа публикаций в российских и зарубежных источниках, сделан: вывод; о значительном отставании российской науки в области диагностирования крупных синхронных машин с помощью измерения частичных разрядов от зарубежных фирм; - проведен анализ электрических и конструктивных особенностей изоляции крупных электрических машин, определены индуктивные и емкостные связи между отдельными? частями: обмотки, рассчитана полоса пропускания импульсных : сигналов обмоткой ; крупных электрических машин, которая необходима для определения диапазона измеряемых частот при измерении частичных разрядов; - разработана и изготовлена действующая аппаратура для контроля: частичных разрядов в нейтрали обмотки статора крупных синхронных машин, аппаратура установлена на ряде генераторов электростанций Российской Федерации;
