[实用新型]一种水轮发电机综合状态在线监测装置及系统

说明书

本实用新型提供一种水轮发电机综合状态在线监测装置及系统，涉及水轮发电机状态在线监测领域，包括局放在线监测模块、匝间短路在线监测模块以及端部振动在线监测模块；所述局放在线监测模块包括耦合器，与耦合器同轴电缆连接的终端接线盒，与终端接线盒同轴电缆连接的综合监测主机；所述匝间短路在线监测模块包括全磁通探头，所述全磁通探头通过同轴电缆连接到综合监测主机；所述端部振动在线监测模块包括光纤振动传感器，与光纤振动传感器连接的光电转换器，所述光电转换器通过同轴电缆连接到综合监测主机。本实用新型通过局放在线监测模块、匝间短路在线监测模块以及端部振动在线监测模块实现水轮发电机组的综合状态在线监测。

技术领域

本实用新型涉及水轮发电机状态在线监测领域，特别是涉及一种水轮发电机综合状态在线监测装置及系统。

背景技术

水力发电厂的生产设备主要包括水轮发电机组、变压器组等，水轮发电机组的状态监测是非常重要的。根据国标GB/T28570-2012《水轮发电机组状态在线监测技术导则》要求，水轮发电机组状态监测参量包括：振动、摆度、轴向位移、压力脉动、空气间隙、磁通密度以及局部放电等，水轮发电机的三大部件是定子铁芯、定子绕组、转子线圈，对水轮发电机组来说，有效监控这三大部件的绝缘状况，是机组维护的重中之重。虽然水轮发电机技术发展迅速，但是水轮发电机组的意外事故依然频繁，根据电力行业协会统计，水轮发电机组故障有40％来自水轮发电机结构中定子绕组的电气绝缘故障(简称局部放电)，15％来自转子绕组的层间电气绝缘故障(简称匝间短路)，因为绝缘的老化是一个电路行业公认的必然现象，尤其在大型主干电源部位，机组的绝缘状况往往决定了整个发电企业乃至电网的生产稳定。

目前，电力行业普遍实施的是机组预防性维护管理模式(简称预防检修)，是根据机组发生的规律或经验，事先确定检修类别、检修周期、检修工作内容的检修方式，比传统的(随坏随修)故障检修方式有一定的先进性，可以在一定程度上主动预防故障发生，但是，水轮发电机组在投产初期和寿命末期的故障几率较大，中间要经过一个较可靠的稳定期，并且在各个阶段的故障特点也不尽相同，但是，现行的检修管理体制下确定的预防性检修项目和周期相对固定，对机组运行状态的掌握存在较为主观并固化的判断标准，而非依据机组的状态进行管理，具有一定的盲目性。

机组预防性维护管理模式，在故障率偏高的初、末阶段会降低机组的可靠性和利用率，然而在机组稳定运行阶段会造成了检修人、物、财力上的浪费。综合而言，受计划准确的影响，机组预防性维护管理模式必然会在一定程度上造成维修过度或者维修不足，经济性比较差。

目前已经有部分企业，意识到状态检修的重要性，逐步开展了发电机组状态在线监控系统的研发和实施，具体情况如下：

(1)局部放电监测

选用非纯云母材料的耦合器进行局部放电数据采集，该类耦合器采用陶瓷材料制成，电容值会随着温度的升高而增加，同时电容值的增加也较快了温度升高，因此耦合器的寿命短，故障率高，并且局部放电监测无法自动判读局部放电信息，需要经验丰富的工程师人工判读，在极大程度上滞后了局部放电监测对生产维护的即时指导意义。

(2)匝间短路监测

由于转子绕组的绝缘状况很难在水轮发电机的小修或大修期间进行评估，如果不取出水轮发电机的挡圈和绕组楔块，很难检查到转子绕组的绝缘状况，并且由于许多故障是与转速有关的间歇性故障，因此采用脱机转子匝间短路检测和接地故障定位检测进行匝间短路数据采集，很难获取准确的检测数据。

另外一种传统的检测方式必须在水轮发电机处于不同的负载下对磁通探头信号，通过数字记录每一磁通波形，利用经验丰富的工程师分析磁通波形，可以主观确定槽内是否有匝间短路的现象。此方式需要经验丰富的工程师人工判读，在极大程度上滞后了匝间短路监测对生产维护的即时指导意义，

(3)端部振动监测