发电机绝缘过热在线监测装置的应用发电机绝缘过热在线监测装置的应用李云珍（国电开远发电有限公司）摘 要：阐述绝缘过热监测装置的检测原理，介绍FJR－Ⅱ型绝缘过热装置在国电开远发电有限公司应用情况，并对电气设备在线监测的发展进行了展望。

关键词：绝缘过热 在线监测 存在问题 不稳定 发展1 前言发电机的绝缘过热故障，常导致电厂严重事故，造成重大经济损失。

为避免这一类故障发生，在大型发电机上，多数都安装有效的在线监测报警装置，保证发电机组的安全运行。

国电开远发电有限公司7、8号发电机（为上海电机厂生产的QFSN2-300型双水内冷式发电机）自投产就相应的配置了华北电力科学研究院有限责任公司生产的FJR―Ⅱ型发电机绝缘过热监测装置，这种装置适用于不同容量的空冷、氢冷和水冷发电机组，对发电机内部绝缘发热情况进行在线监测，它是早期诊断发电机绝缘过热故障的一种较灵敏装置。

通过故障采样、质谱分析，能够区分发电机定子线棒、铁芯和转子绕组等不同部位的绝缘过热故障。

现就其检测原理、安装使用中应注意问题加以介绍。

2 检测原理FJR－Ⅱ型装置在线检测需接通冷却气体管路，将联接管路与发电机本体构成密闭循环系统。

在发电机风扇压力作用下，使机内的冷却气体流经装置内部。

冷却气体介质在受到离子室内α射线的轰击，使冷却气体介质电离，产生正、负离子对，又在直流电场作用下，形成极为微弱的电离电流（10-12A）。

电离电流经放大器（约1010倍）放大后，送电流表显示。

如果发电机运行中，其部件绝缘有局部过热时，过热的绝缘材料热分解后，产生冷凝核，冷凝核随气流进入装置内。

由于冷凝核远比气体介质分子的体积大而重，负离子附着在冷凝核上，负离子运行速度受阻，从而使电离电流大幅度下降。

电离电流下降率与发电机绝缘过热程度有关。

经试验确定，当电流下降到某一整定值时，代表着绝缘早期故障隐患的发生和存在，装置及时发出报警信号。

运行人员可根据报警信号频度，结合其它检测仪表指示，综合判断故障隐患的发生和发展，有计划地提早采取相应措施，避免因绝缘过热故障的扩大而导致后期烧毁发电机的重大事故，从而提高发电机的运行安全性。

FJR－Ⅱ型装置由检测系统及监测系统两部分组成。

其中检测系统主要包括如下组件：过滤器、三通电磁阀、离子室、检测流量计、取样电磁阀、取样管、取样流量计、信号放大器、微型控制器及指示电路等；监测系统主要包括如下组件：单板微处理机、液晶显示器、打印机等。

FJR－Ⅱ型装置正常运行时电流指示为100～110％；报警整定值为75％±1％；检测流量为2～6L/min；取样流量为5～10 L/min；取样容积为100L以上；当机内绝缘局部过热面积（包括绝缘漆退色）为12㎝ 2 时，电流下降百分率不小于30％。

3 管路安装应注意事项对于水冷发电机，装置机箱及管路安装应注意以下几个问题：（1）水冷发电机绝缘过热监测装置管路安装中最重要的是采样管的制作和安装。

FJR－Ⅱ型装置采样检测流量为2～6L/min，如果气流量太小，运行电流达不到75%，无法正常投运。

国电开远发电有限公司7号发电机就是因为施工单位把采样总管的采风口弄错，一直以来，流量太小无法投运，在机组小修时，重新制作、安装后，投运正常。

采样管在制作、安装时应注意：a 采样总管的材料及长度选取：可用Φ75～100mm 无缝钢管，壁厚4～5mm，长度1200～1500mm为宜。

b. 总管开孔：Φ10～12mm；孔距：100mm；每排10～12孔，四排孔为宜，排空中心距为40mm。

开孔应在管子朝上一方，不能上下对称，否则风从上方吸入，便从下方吹出。

c. 总管固定：z第一排孔应垂直于风道底板，防止杂物堆积管底。

z第二排孔至第四排孔，应安装固定在风道来风方向，确保风量。

z采样总管应安装固定在发电机风道的中心位置，确保采样的代表性。

z总管固定安装，必须有固定架子，将总管固定在风道高度的1/3处即可，保证风的流速和流量。

z总管安装后，用过热装置气路管Φ20～25mm无缝钢管，进行焊接。

发电机本体 第二届全国发电厂电气专业技术交流研讨会论文集z总管一端为开口，另一端用连接管焊接在总管上形成过热装置气路入口关路。

d. 采样总管的制作和安装可参照图1方法所示。

图1 采样总管及连接图（2）装置机箱一般安装在出风净化冷却室外，震动较小，干燥、明亮、清洁并靠近主控制室侧的地方。

制作好装置支撑架固定在6米平台。

（3）水冷机组，冷风室风量一般对大气压差低，气流量小，必须配套安装一台旋片式真空泵。

安装方式为真空泵进气孔接在装置取样管出口处，真空泵出口对空排气。

当装置发生报警时真空泵自动启动确保取样的流量。

因此，要在支撑架下面按置一块厚2～3mm 的钢板，以固定真空泵。

（4）空冷机组的连接管路选材，一般取Φ25～Φ30mm 的普通无缝钢管。

装置的进气管安装在风压较大的区域，出气管应安装在风压小的一侧，使装置进、出口管路形成循环系统，防止净化后风量损失。

（5）装置与发电机连接的进、出口管路，都需安装一道阀门，便于装置维修停运时不影响发电机冷却风循环。

阀门的选用要与管材选用相匹配。

（6）现场必须提供装置用交流电源220V（单相三线插座），必须靠近装置机箱，便于使用和切断。

4 装置的调试 4.1 检测系统气路调试（1）管路连接完毕后，应从油水分离器处把管路与装置分开，对管路进行充压检漏试验和吹气排污试验。

（2）通电前，要首先检查装置内部有无异常情况。

对于水冷机组，应按顺序打开一次进气阀门再打开出气阀门；注意油水分离器UB 是否出现闭合，若闭合，打开顶部复位螺孔（黄铜），用专用铜棒向下通，使不平衡状态复位平衡即可，恢复UB 器通气状态，再拧紧密封螺丝，即可。

（3）拨动机箱内的放大器短路开关Ko 在短路位置，启动电源开关，给装置送电，然后调节“检测流量计”截门，气流上升，这时，电流表应有指示，应继续增加气流量，使电流表指示在100～110％左右。

将流量计截门锁紧不动，防止运行中偏离。

（5）做模拟试验。

在报警红灯亮时，可调节“取样流量计”截门，空冷机组在调节取样流量时，真空泵也应自动启动。

取样流量调整完毕后，要固定截门位置。

至此，气路调试完成。

4.2 监测系统的调试（1）检查液晶显示屏上应有如下显示： 电 流 百 分 率 ………％ 发 电 机 状 态 正 常 仪 器 状 态 正 常（或故障）时 间年 月 日 时 分 秒（2）时间校对。

时间指示是长储型，出厂前已调整。

若发现时间有误差，可以随时调整，其操作程序如下： ①按“ENTER”键，屏上有光标显示。

②按“Z ”键，使光标移至“年”位上。

③按“＋”或“－”键，校正本年数字。

④按“Z ”键，使光标移至“月”位上，依此类推，将年、月、日、时、分校正完毕。

⑤按“ENTER”键，复原。

以上操作完成，监测系统处于工作状态，等待联机调试。

4.3 整组调试在完成检测气路、监测两部分调试工作之后，装置通电，做整组试验。

（1）拨动机箱内放大器短路开关Ko 放在非短路位置，显示屏上即显示电流百分数值。

（2）整机模拟调试，其步骤如下：①旋转检测流量计截门，调节流量使电流指示由100％降至50％以下，稍等片刻出现如下反应：指示灯变化 “过滤”黄灯亮 液晶屏显示仪器状态：过滤②约等几秒钟，调节流量使电流恢复至100％。

③“过滤”指示自动消失。

④当“过滤”指示消失数秒后，再调节电流指示至50％以下。

稍后，便产生模拟“故障报警”信号。

故障报警显示如下：指示灯变化 “报警”红灯亮 液晶屏显示 故障曲线分段显示 报警发声器发报警声响五秒钟停 ⑤待几分钟后，再调节流量使电流达到正常值100％～110％之间。

⑥经过10分钟左右，打印机自动送出一条具有记时的模拟故障曲线。

同时，该次故障曲线，就自动储存在控制器中，以备查询，装置自动恢复到正常运行状态。

10075 50图2 模拟试验报警曲线5 装置的日常维护 5.1 开机准备①开机前，关闭所有进，出气口阀门。

②当发电机运行正常后，投入FJR－Ⅱ装置。

③装置通气运行，顺序缓慢打开油水分离器两侧的阀门。

不得过快，否则分离器在气体冲击下容易出现闭锁现象。

装置面板上的取样流量计截门，调整好后，切忌乱动。

5.2 停机准备停机前，维护人员务必先关上装置两侧的进、出气阀门。

5.3 日常维护检查①每日至少巡视一次，并建立巡视记录，记录当日流量值和相应的电流值、温湿度值；查看打印机是否正常。

打印机在线时，其指示灯亮，打印机色带不清楚及打印纸用完时，尽快更换。

②检查调整装置运行工况至最佳（检测流量计调节方法：顺时针旋转--降低流量，电流降低；逆时针旋转—增大流量，电流增大）通过调节流量大小而控制电流大小，离子电流正常稳定运行在110-125%之间；若不是因为流量变化造成的电流变化时，则不需调整流量；③机组大、小修时检查气路管道及各个阀门是否有漏气或堵塞；④每月一次定期清理油水分离器；⑤当装置若需要临时退出运行，应该关闭装置两侧的进出气口的阀门，但不要切断电源，因为装置内部的离子室需要长期处于加热状态才能够有效的稳定正常工作。

⑥当发电机有绝缘过热报警发生后，监测装置会自动存储故障记录曲线及时间记录，应提取相应的故障报警曲线记录，建立装置运行资料档案，为发电机绝热过热故障的分析及时有效的提供科学依据。

5.4 故障报警判断及其处理办法①当装置发生报警时，应及时到现场查明原因。

②维护人员要观察发电机运行参数变化，特别注意湿度检测是否正常，风温变化以及发电机本体有无异常情况。

③察看FJR－Ⅱ型装置运行状况，装置电流指示是否下降。

若电流降低，首先应查明气流量是否减少；若气流量减小，应检查装置管路内是否有油；油水分离器（UB）是否关闭。

④若气流量正常，同运行中的数值变化不大，电流确实减小，这时可能有两种情况：第一：装置故障。

这时可以从故障曲线进行判断，曲线变化规律若果是幅值变化不大、波形较为均匀，排除温湿度的影响外，一般有可能是放大器故障；第二：发电机绝缘异常。

曲线变化如果不规律，幅值变化很大，就应及时检查发电机绝缘有无异常。

判定发电机绝缘过热故障报警后，应进行取样工作，并将故障取样管，送往厂家进行色谱分析。

⑤发电机绝缘过热故障报警为早期预报，从第一次报警到故障的明朗化，有个发展过程，必须随时注意到报警频次的发展和资料的积累，要建立发电机绝缘过热报警的故障档案。

6 装置使用中存在问题发电机绝缘过热在线监测装置对分析发电机定、转子绕组绝缘劣化趋势，发现前期缺陷，保证发电机实现状态检修，有着深远的意义。

在使用中装置能正确及时对定子线棒过热、转子绕组过热、定子铁心过热、机械摩擦过热等故障发出报警并且报警的频度会随过热程度增加而增加，但在实际应用中存在以下一些问题：①稳定性差，受温湿度影响大。