[发明专利]一种汽轮发电机绝缘热老化寿命预测方法及系统

权利要求书

1.一种汽轮发电机定子绕组绝缘热老化寿命在线预测系统，其特征在于，由绝缘热老化寿命预测的计算/应用服务器(1)、数据库服务器(2)、外部系统接口(3)、各定子槽定子绕组上下层之间埋设热电阻测温元件(4)、网页服务器(5)和用户端浏览器(6)组成，网页服务器(5)分别与数据库服务器(2)和每个用户端浏览器(6)连接，计算/应用服务器(1)与数据库服务器(2)连接，数据库服务器(2)器通过外部系统接口(3)与各定子槽的定子绕组绝缘热电阻测温元件(4)连接。

2.根据权利要求1所述的一种汽轮发电机定子绕组绝缘热老化寿命在线预测系统，其特征在于，所述的各定子槽定子绕组上下层之间埋设热电阻测温元件(4)采用铜电阻或铂电阻。

3.根据权利要求1所述的一种汽轮发电机定子绕组绝缘热老化寿命的预测方法，其特征在于，采用C语言编写的汽轮发电机定子绕组绝缘热老化寿命预测的计算机软件运行在计算/应用服务器(1)上，应用于汽轮发电机定子绕组绝缘热老化剩余寿命的预测，其方法为：

第一步：输入基础数据

在数据服务器内输入汽轮发电机绝缘热老化寿命预测系统投入使用运行之前汽轮发电机的累计运行小时数SH_o，并从数据库服务器调用汽轮发电机定子绕组在不同温度段的统计频数；

第二步：计算各温度段的累计工作小时数τ_i

分以下两种情况计算汽轮发电机定子绕组绝缘在各温度段的累计工作小时数τ_i：

(1)发电机绝缘热老化寿命预测系统与汽轮发电机同时投入商业运行，已知记录温度的时间间隔Δτ分钟和在各温度段的统计频数m_i，汽轮发电机定子绕组绝缘在各温度段的累计工作小时数τ_i为：

${\mathrm{\τ}}_i=\frac{\mathrm{\Δ\τ}\×m_i}{60};$

(2)对于汽轮发电机投入商业运行若干年后再配置汽轮发电机绝缘热老化寿命预测系统的情况，已知记录温度的时间间隔Δτ分钟和各温度段的统计频数m_i，计算得出发电机绝缘热老化寿命预测系统投入使用后汽轮发电机定子绕组绝缘在各温度段的累计工作小时数τ_i1为：

${\mathrm{\τ}}_{i1}=\frac{\mathrm{\Δ\τ}\×m_i}{60}$

又知汽轮发电机绝缘热老化寿命预测系统投入使用运行之前汽轮发电机的累计运行小时数SH_o，计算得出定子绕组绝缘热老化寿命预测系统投入使用之前，汽轮发电机定子绕组在各温度段的累计工作小时数τ_i0为：

${\mathrm{\τ}}_{i0}={\mathrm{SH}}_0\×\frac{{\mathrm{\τ}}_{i1}}{\mathrm{\Σ}{\mathrm{\τ}}_{i1}}$

从汽轮发电机投入商业运行算起，汽轮发电机定子绕组在各温度段的累计工作小时数τ_i为：

τ_i＝τ_i0+τ_i1；

第三步：计算热力学绝对温度T_i

把在线监测的定子绕组在各温度段的温度组中值t_i℃换成热力学绝对温度T_i，单位K，其计算公式表示为：

T_i＝273+t_i

式中，t_i为以摄氏温度表示的在线监测的定子绕组在各温度段的温度组中值第四步：计算各温度组中值对应的绝缘热老化寿命t_hi

对应不同工作温度T_i的大功率汽轮发电机定子绕组绝缘的热老化寿命t_hi的计算公式表示为：

t_hi＝A×e^B/Ti

式中，T_i为定子绕组的工作温度，取热力学绝对温度，单位K；A和B为常数，F级绝缘对应可靠度为95％的试验常数A和B的取值表示在表1；把各温度T_i对应的定子绕组绝缘热老化寿命t_hi作为数据文件编入汽轮发电机定子绕组绝缘热老化寿命预测的计算机软件；

[表1]

    系数    取值范围    A    1.1735×10⁸～1.7735×10⁸    B    1.131491×10⁴～1.191491×10⁴

第五步：计算各温度段的绝缘热老化损耗E_hi

汽轮发电机定子绕组绝缘在各温度段的绝缘热老化寿命损耗E_hi的计算公式表示为：

$E_{\mathrm{hi}}=\frac{{\mathrm{\τ}}_i}{t_{\mathrm{hi}}};$

第六步：计算绝缘热老化累积寿命损耗E_h

汽轮发电机定子绕组绝缘热老化累积寿命损耗E_h的计算公式表示为：

$E_h=\mathrm{\Σ}{E}_{\mathrm{hi}}=\mathrm{\Σ}\frac{{\mathrm{\τ}}_i}{t_{\mathrm{hi}}};$

第七步：确定绝缘热老化累积寿命损耗的界限值D_ch

定义汽轮发电机定子绕组绝缘的热老化累积寿命损耗的界限值D_ch为D_ch＝0.25；

第八步：计算绝缘热老化寿命损耗速率e_h

汽轮发电机定子绕组绝缘热老化寿命损耗速率e_h的计算公式表示为：

$e_h=\frac{E_h}{\mathrm{\Σ}{\mathrm{\τ}}_i};$

第九步：计算绝缘剩余热老化寿命H_rlh

汽轮发电机定子绕组绝缘的剩余热老化寿命H_rlh的计算公式表示为：

$H_{\mathrm{rlh}}=\frac{(D_{\mathrm{ch}}-E_h)}{e_h};$

第十步：推荐检修处理措施

根据汽轮发电机定子绕组绝缘剩余热老化寿命H_rlh的预测结果，推荐计划检修中汽轮发电机定子绕组绝缘的检修处理措施为：

1.H_rlh＜7000h，建议1年内安排计划大修，予以检修或更换；

2.7000h≤H_rlh＜28000h，建议1年后但4年内安排计划大修，予以检修或更换；

3.28000h≤H_rlh＜56000h，建议下次计划大修中，予以检查并进行定子绕组绝缘老化鉴定试验；

4.H_rlh≥56000h，建议按电厂《检修规程》进行电气预防性试验，继续观察。

第十一步：输出并打印汽轮发电机定子绕组绝缘剩余热老化寿命的预测结果和所推荐的检修处理措施。