[发明专利]对来自大型电机中高频电磁场的高频故障信号的输出耦合

说明书

本发明涉及在装有定子绕组的大型电机中对来自高频电磁场的高频故障信号进行输出耦合。

本发明在此特别涉及大型电机的运行监控，首先是对故障进行识别和位置测定。具体地说是涉及对在大型电机运行时导致火花的故障进行识别和位置测定。

本发明意义上的大型电机应理解为大型发电机，如电功率为50MVA甚至更高的涡轮发电机。

对具有大型电机的设备中的故障进行识别和位置测定以提高设备利用率，和尽可能及早地，如有可能甚至能预见并且最好在正常运行时判断出故障已越来越受到人们的关注。因此在越来越多的领域中使用价格合理的数字计算设备来分析处理来自复杂的监控系统的信号有着重要的意义。

在电气设备，特别是在装有大型电机的设备中，有关对故障进行识别和位置测定的方法和装置已由德国专利DE-3408256C2,DE-3526149A1,DE-3918116A1，欧洲专利EP-0228613B1及EP-0241764B1所公开。从这些专利说明书中既可看到具有高频故障信号分析处理功能的对电气设备的故障进行识别与位置测定的全部系统，又可看到对来自大型电机高频电磁场的高频故障信号进行输出耦合的个别部分。

美国专利4949001证实了在大型电机特别是涡轮发电机的定子上有局部放电现象。该专利根据定向耦合器的类型把按带状导体技术构成并作为高频故障信号输出耦合天线的测量传感器安装在定子上，并用相应的导线将传感器与数据分析处理装置连接起来。为避免不断重复，在此将所引用的全部文献的内容进行综合明确地说明。

对来自大型电机的高频信号进行输出耦合时，重要的一点是尽可能好的利用本来已有的部件和设备，以便不用附加部件就能削弱由于故障或类似的原因引起的高频电磁场或使其完全屏蔽。此外，从经济的观点看，过于复杂的传感器系统可能很不利。最后，在相应地考虑大型电机的负载能力和效率的同时还应充分保证运行监控系统的位置。

因此，本发明的任务是提供一种只用原来已有的设备对大型电机的高频故障信号进行输出耦合的可能性。为此，将对所用的方法和装置加以说明。

根据本发明，在装有带电定子绕组和装有至少带一个温度传感器的定子的大型电机中对来自高频电磁场的高频故障信号进行输出耦合的方法的基础是，将温度传感器作为故障信号输出耦合的天线。

根据本发明，对高频故障信号的输出耦合只使用现已有的监控设备，即使用至少装有一个温度传感器的工作温度监控设备。在此，所涉及到的特殊类型的温度传感器是指这种温度传感器应适合作为高频信号的天线使用。这首先意味着，温度传感器至少应具有足够的局部导电性和不太小的尺寸。这当然是指使用普通温度传感器的情况。因此，需多次使用的装有热敏电阻的温度传感器起码应配置若干厘米长的导线；此外，对整个温度传感器而言，该传感器上包有金属套管或类似部件，而且该传感器可以用任何方式驱动。因此，安装这种温度传感器是特别有利的，因为它始终位于大型电机定子绕组(产生高温)的附近，也就是产生火花的最关键的部件附近。与此相应，通常供温度传感器接收的信号强度是没有问题的，因为在尽可能靠近故障源的地方，通常在温度传感器周围具有非常强的高频电磁场，由此而保证了故障信号具有能被温度传感器接收到的足够强度。此外，在大型电机中由温度传感器测得的温度一时只有很小的变化，这种很低的低频信号实际上被视为零点频率信号，因此对温度信号和高频故障信号进行区分并不困难。

使用本发明范围内的电驱动温度传感器的优点是，上述这种温度传感器是由直流电流或直流电压驱动的。有一种温度传感器特别适用，它带有位于大型电机定子上的敏感元件，该元件与从定子中引出的导线相连。在这种温度传感器中，导线直接起天线的作用，特别是起四分之一波长的天线作用。用这种温度传感器可获得高频故障信号，而这种高频故障信号不会影响获取温度信号的敏感元件。例如从该敏感元件上引出两条相互扭绞在一起的导线，将这种同相搭接的导线用于输出高频故障信号，此外，该导线的作用如同一根单独的天线，而敏感元件由于其自身的结构对故障信号根本不起作用或起很小作用。实践证明，这种敏感元件对故障信号不起作用，因为它只是一种占很小空间的带有热敏电阻的电阻元件。在各种情况下，最好是同时接收故障信号和温度信号，然后接着使这些信号退耦。只要温度信号是低频信号，尤其是直流电流信号或直流电压信号，那么这种方法就是非常简单易行的。