專利名稱：旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置和檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置以及檢測方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)高電壓旋轉(zhuǎn)電機連續(xù)工作很長時間之后，電機內(nèi)部的電氣絕緣性能由于電、熱、機械以及環(huán)境的應(yīng)力而不斷降低。這將最終導(dǎo)致電機的介質(zhì)擊穿和故障。
從可靠性和操作管理的角度來說，高壓旋轉(zhuǎn)電機需要監(jiān)測并診斷內(nèi)部的絕緣退化。特別地，旋轉(zhuǎn)電機的定子繞組受到較大的電、熱以及機械的應(yīng)力，因此，監(jiān)測和診斷定子繞組的絕緣退化非常重要。
為了檢測定子繞組中的絕緣退化，使用一種檢測由定子繞組的絕緣退化產(chǎn)生的局部放電所導(dǎo)致的脈沖狀信號的方法。然而，直接檢測發(fā)生在旋轉(zhuǎn)電機內(nèi)部的線圈中的局部放電是很困難的。
通常，如在例如日本公開特許公報特開平4-299048所公開的那樣，將檢測傳感器安裝在定子繞組中，或?qū)⑵浒惭b到旋轉(zhuǎn)電機內(nèi)部的端部空間，以便在發(fā)生局部放電時，檢測在旋轉(zhuǎn)電機中傳播的電磁波或者流過線圈、線圈連接線以及電源線的電脈沖信號。
在該方法中，由于局部放電發(fā)生的位置與傳感器之間的距離非常短，因此檢測靈敏度很高且檢測噪聲會很小。然而，傳感器的安裝必須要在除去線圈之后進行，因此很浪費時間。另外，安裝傳感器比較困難。
絕緣退化的診斷對于現(xiàn)有的已經(jīng)工作了幾十年的旋轉(zhuǎn)電機來說是尤其必要的。為此，需要一種能夠容易地附加安裝到這種現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測傳感器。
例如，日本公開特許公報特開平4-299050公開了一種通過將諸如靜電電容器或變流器的直接檢測傳感器連接到高壓充電單元來檢測局部放電信號的方法，所述高壓充電單元例如為旋轉(zhuǎn)電機中的定子繞組或連接到旋轉(zhuǎn)電機的電源線。
該檢測方法可以確保高的檢測靈敏度。然而，由于將較高的電應(yīng)力施加到直接檢測傳感器上，因此該傳感器本身需要具有較高的絕緣性能。
發(fā)明內(nèi)容
如上所述，在常規(guī)的局部放電檢測方法中，安裝檢測傳感器需要人工和時間，并且傳感器本身需要具有較高的絕緣性能。
本發(fā)明的目的是提供一種局部放電檢測方法及裝置，其能夠在非接觸狀態(tài)下容易地安裝到高壓部件，并確保較高的檢測靈敏度和檢測精度。
根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置包括連接到旋轉(zhuǎn)電機的定子架的金屬架；電源線或中性點引線，其連接到金屬架中的定子繞組且設(shè)置在金屬架中以傳播由定子繞組的退化產(chǎn)生的局部放電信號；傳感器，其包括安裝在金屬架中的電源線或中性點引線周圍的桿狀天線或環(huán)形天線，以便靜電地或在磁性上感應(yīng)傳播到電源線或中性點引線的局部放電信號；以及檢測器，其經(jīng)由信號引線接收在傳感器中產(chǎn)生的信號，并通過信號處理檢測局部放電。
根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測方法包括在連接到旋轉(zhuǎn)電機的定子架的金屬架中，設(shè)置連接到對應(yīng)于金屬架中的三相中的每一相的定子繞組的電源線或中性點引線；安裝兩個同相的傳感器，其中每個傳感器包括桿狀天線、環(huán)形天線或各自有一端電連接的多個桿狀天線，同時對于中性點引線或電源線的每一相，至少在兩點上使兩個傳感器分開預(yù)定的距離；以及通過比較流經(jīng)兩條長度相同或長度差已知且連接到處于同相的兩個傳感器的信號引線而獲得的輸出信號波形的到達(dá)時間差(arrival time lag)，來檢測由定子繞組退化產(chǎn)生的局部放電信號。
根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置包括靜電耦合到連接到旋轉(zhuǎn)電機的定子繞組的電源線或中性點引線并且不與電源線或中性點引線接觸的導(dǎo)電元件；具有電連接到導(dǎo)電元件的端子的輸入端并且輸入阻抗大于輸出阻抗的阻抗變換器；以及用于處理從阻抗變換器的輸出端得到的檢測信號以檢測局部放電脈沖信號的信號處理裝置。
根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測方法包括將導(dǎo)電元件的輸出端電連接到阻抗變換器的輸入端，其中所述導(dǎo)電元件與連接到旋轉(zhuǎn)電機的定子繞組的電源線或中性點引線的靜電耦合不大于10pF并且不與電源線或中性點引線接觸，所述阻抗變換器具有不小于500Ω的輸入阻抗以及50Ω到75Ω的輸出阻抗；以及通過處理從傳輸電路的輸出端得到的檢測信號來檢測局部放電信號，其中所述傳輸電路具有50Ω到75Ω的特征阻抗并且連接到阻抗變換器的輸出端以便匹配阻抗。
圖1A是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的示圖，該裝置使用了連接到定子繞組的電源線；圖1B是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的示圖，該裝置使用了連接到定子繞組的中性點的中性點引線；圖2是示出用作根據(jù)第一實施例的傳感器的桿狀天線及其支撐結(jié)構(gòu)的示圖；圖3是示出根據(jù)第一實施例的檢測器的構(gòu)成實例的框圖；
圖4是示出輸出電壓波形以便解釋檢測器功能的曲線圖；圖5是示出顯示在波形觀測器上的第一實施例中的傳播到導(dǎo)體的局部放電脈沖以及由桿狀天線檢測到的波形的實例的波形圖；圖6是示出用作根據(jù)第一實施例的傳感器的環(huán)形天線及其支撐結(jié)構(gòu)的示圖；圖7A是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的軸向截面圖；圖7B是第二實施例的局部放電檢測裝置的徑向截面圖；圖8是示出第二實施例中的桿狀天線個數(shù)與天線輸出電壓之間關(guān)系的波形圖；圖9是示出其中根據(jù)第二實施例將在一側(cè)串聯(lián)連接的多個桿狀天線設(shè)置在一條線上或在一個圓弧上作為傳感器的實例的示圖；圖10A是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的軸向截面圖；圖10B是根據(jù)第三實施例的該裝置的徑向截面圖；圖11A是示出第三實施例中的用于接收流經(jīng)連接在電極和金屬架之間的電阻器到達(dá)檢測器的高頻電流的連接設(shè)置的軸向截面圖；圖11B是示出該用于在檢測器處接收流經(jīng)電阻器的高頻電流的連接設(shè)置的徑向截面圖；圖12是示出由波形觀測器顯示的第三實施例中的傳播到導(dǎo)體的局部放電脈沖以及通過連接到電極的電阻器而檢測出的波形的實例的波形圖；圖13A是示出第三實施例中的用于在檢測器處接收來自變流器的高頻電流的連接設(shè)置的軸向截面圖，其中將所述變流器插入在連接電極和金屬架的導(dǎo)體中；圖13B是示出該用于在檢測器處接收來自變流器的高頻電流的連接設(shè)置的徑向截面圖；
圖14A是示出第三實施例中的一種設(shè)置的軸向截面圖，其中圍繞電源線同心地設(shè)置弧狀的分割電極；圖14B是示出該設(shè)置的徑向截面圖，其中圍繞電源線同心地設(shè)置弧狀的分割電極；圖15A是示出根據(jù)本發(fā)明第四實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的軸向截面圖；圖15B是第四實施例的徑向截面圖；圖16A是示出第四實施例中的用于在檢測器處接收來自高頻變流器的高頻電流的連接設(shè)置的軸向截面圖，其中將所述高頻變流器插入在連接電極和金屬架的導(dǎo)體中；圖16B是示出該用于在檢測器處接收來自高頻變流器的高頻電流的連接設(shè)置的徑向截面圖；圖17是示出根據(jù)本發(fā)明第五實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的示圖；圖18是示出第五實施例中的通過將具有相同長度的檢測引線連接到兩個傳感器并通過使用同步波形觀測設(shè)備觀測輸出而得到的脈沖波形的波形圖；圖19是示出當(dāng)脈沖沿從旋轉(zhuǎn)電機的相對側(cè)進入到旋轉(zhuǎn)電機的方向傳播時通過一檢測就利用同步波形觀測設(shè)備觀測輸出而得到的脈沖波形的波形圖；圖20是示出根據(jù)本發(fā)明第六實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的視圖；圖21是示出第六實施例中的當(dāng)信號沿進入旋轉(zhuǎn)電機的方向傳播時得到的波形的波形圖；圖22是示出當(dāng)信號從旋轉(zhuǎn)電機傳播到外部時得到的波形的波形圖；圖23A是示出用作根據(jù)本發(fā)明第七實施例的傳感器的微帶天線的結(jié)構(gòu)的縱向截面圖；圖23B是微帶天線的截面圖；圖24是微帶天線的等效電路圖；圖25是示出該實施例中的通過在空間中傳播的電磁波在微帶天線中產(chǎn)生的電流I0和I1的方向性的示圖；圖26是示出第七實施例的微帶天線連接到金屬架的內(nèi)表面的狀態(tài)的示圖；圖27是示出第七實施例中的通過使用安裝在高壓導(dǎo)體和金屬架之間的微帶天線檢測定子繞組處產(chǎn)生的局部放電而得到的波形的波形圖；圖28是示出根據(jù)本發(fā)明第八實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的示圖；圖29是從電源線或中性點引線觀察的表示根據(jù)第八實施例的局部放電檢測裝置的等效電路圖；圖30是示出將具有特征阻抗的傳輸線直接連接到導(dǎo)電元件而不使用阻抗變換器的局部放電檢測裝置的示圖，；圖31是示出圖30中的通過將靜電電容和阻抗串聯(lián)連接而形成的電路的等效電路圖；圖32是示出第八實施例的設(shè)置與圖30所示的設(shè)置之間的檢測增益的頻率特性的比較的波形圖；圖33是從第八實施例中的信號處理器觀察的等效電路圖；圖34A是示出當(dāng)?shù)刃в趥鬏斁€的電阻性終結(jié)器連接到傳輸線的兩端時從傳輸線一端得到的電壓波形的波形圖；圖34B是示出當(dāng)從傳輸線的兩端除去電阻性終結(jié)器以使其打開時從傳輸線一端得到的電壓波形的波形圖；圖35A是示出當(dāng)通過使用由圖28所示的裝置執(zhí)行的檢測方法觀測局部放電脈沖時的波形的實例的波形圖；
圖35B是示出當(dāng)通過使用由圖30所示的裝置執(zhí)行的檢測方法觀測局部放電脈沖時的波形的實例的波形圖；圖36是示出根據(jù)本發(fā)明第九實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的示圖；圖37是示出根據(jù)本發(fā)明第九實施例的兩個阻抗變換器的檢測功能的示圖；圖38是示出被認(rèn)為是局部放電檢測時的噪聲主因的變換器噪聲以及旋轉(zhuǎn)電機中的局部放電波形的生成頻帶的示圖；圖39是示出第九實施例中的出現(xiàn)在電源線以及兩個阻抗變換器的傳輸路徑的輸出端上的信號波形的波形圖；圖40是示出根據(jù)本發(fā)明第10實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的示圖；圖41是示出安裝根據(jù)本發(fā)明第10實施例的局部放電檢測裝置所需過程和時間的示圖；圖42是示出根據(jù)本發(fā)明第11實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的示圖；圖43是示出根據(jù)本發(fā)明第12實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的示圖；圖44是用于區(qū)分傳遞給第12實施例中的信號處理器的脈沖傳播方向的功能說明圖；圖45A是示出第12實施例中的由從旋轉(zhuǎn)電機的定子繞組流向外部的局部放電脈沖引起的來自兩個傳感器的局部放電信號的電壓波形的波形圖；圖45B是示出由從外部流向旋轉(zhuǎn)電機的定子繞組的噪聲脈沖引起的來自兩個傳感器的脈沖的電壓波形的波形圖；圖46是示出根據(jù)本發(fā)明第13實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的示圖；
圖47是從電源線或中性點引線觀察的示出根據(jù)本發(fā)明第13實施例的局部放電檢測裝置的等效電路圖；以及圖48是示出本發(fā)明第13實施例與圖30所示的設(shè)置之間的檢測增益的頻率特性的比較的曲線圖。
具體實施例方式
圖1A是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的示圖，該裝置使用了連接到定子繞組的電源線。圖1B是示出旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的示圖，該裝置使用了連接到定子繞組的中性點的中性點引線。
參見圖1A和1B，將對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電機三相(圖1A和1B示出了一相)中的一相的定子繞組6保存在形成在定子鐵芯中(未示出)的狹槽中，將所述定子鐵芯安裝到定子架7的內(nèi)表面。
將圓柱金屬架5安裝到定子架7。在圖1A中，絕緣支撐物(未示出)支撐著連接到定子繞組6的電源線4。將電源線4設(shè)置在金屬架5的中心軸上。在圖1B中，絕緣支撐物(未示出)支撐著連接到三相定子繞組的中性點6a的中性點引線4。將中性點引線4設(shè)置在金屬架5的中心軸上。相對于電源線或中性點引線4以非接觸狀態(tài)安裝由導(dǎo)電材料制成并用作傳感器的桿狀天線1。
在這種情況下，將桿狀天線1設(shè)置成平行于電源線或中性點引線4，并且將其固定到天線支撐絕緣構(gòu)件8上，將該絕緣構(gòu)件安裝到金屬架5的兩個適當(dāng)?shù)狞c上，如圖2所示。
信號引線2連接到桿狀天線1的一端。通過信號引線2輸入的局部放電脈沖由檢測器3通過電阻器或高頻變流器(未示出)接收。必要的話，用于信號放大的前置放大器放大輸入到檢測器3的局部放電脈沖。
如圖3所示，檢測器3包括具有比較電路51、門電路52、以及運算電路53的模擬信號處理電路54，所述運算電路53包括積分電路和峰值檢測電路；顯示來自模擬信號處理電路54的峰值輸出的顯示裝置55；將來自模擬信號處理電路54的積分值輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路56；以及存儲來自模數(shù)轉(zhuǎn)換電路56的輸出的存儲裝置57。
在具有上述設(shè)置的局部放電脈沖檢測裝置中，當(dāng)由于定子繞組6的絕緣退化而發(fā)生局部放電時，局部放電信號被傳播到電源線或中性點引線4。
局部放電信號從電源線或中性點引線4被靜電地或電磁地感應(yīng)到桿狀天線1，并從信號引線2通過電阻器或高頻變流器輸入到檢測器3。
在檢測器3中，比較電路51將預(yù)定閾值62與信號波形值61進行比較，如圖4所示。門電路52忽略掉等于或小于閾值的信號。門電路52在預(yù)定時間段63內(nèi)接收大于閾值的信號。峰值檢測電路53檢測例如在該段時間內(nèi)第一次出現(xiàn)的峰值64、或者局部放電的幅度(積分值)65。將檢測到的值顯示在諸如示波器的波形觀測裝置或記錄儀的顯示裝置55上。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路56同時將峰值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，并將該數(shù)字值存儲在存儲裝置57中。
圖5示出顯示在波形觀察裝置上的波形的實例，這些波形是通過使檢測器3和桿狀天線1檢測傳播到電源線或中性點引線4的局部放電脈沖而得到的。如圖5所示，傳播到電源線或中性點引線4的脈沖信號31在天線中導(dǎo)致脈沖波形32，該波形具有與導(dǎo)線中的傳播脈沖的第一波的極性相同的第一波。
通過觀察顯示在波形觀測裝置上的與第一波的極性相同的脈沖波形，可以得知局部放電脈沖發(fā)生在定子繞組中。
對應(yīng)于連接到定子繞組6的電源線或中性點引線4在非接觸狀態(tài)下將用作傳感器的桿狀天線1安裝在金屬架5中。檢測器3可以接收和檢測由于定子繞組的退化而產(chǎn)生且從電源線或中性點引線4靜電地或電磁地感應(yīng)到拉桿天線1的局部放電信號。沒有必要改變旋轉(zhuǎn)電機的內(nèi)部?？梢詢H僅通過改變旋轉(zhuǎn)電機的電源線或中性點引線4周圍的金屬架而相對容易地將非接觸式傳感器安裝到高壓部件。
在上述實施例中，如果設(shè)置在金屬架5中的電源線或中性點引線4是連接到定子繞組6的電源線，則將高壓施加天線附近。因此，需要通過利用諸如環(huán)氧樹脂的絕緣材料覆蓋天線或處理天線的端部來緩和電場集中。
在上述實施例中，桿狀天線1用作傳感器。圖6所示的環(huán)形天線9也可以檢測從電源線或中性點引線4靜電或電磁感應(yīng)的局部放電信號。
在上述實施例中，將桿狀天線1或環(huán)形天線9安裝成平行于電源線或中性點引線4?？梢詫⑻炀€設(shè)置成垂直于電源線或中性點引線4。
圖7A是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的軸向截面圖。圖7B是徑向截面圖。與圖1A、1B和2相同的附圖標(biāo)記在圖7A和7B中表示相同的部件。
在第二實施例中，如圖7A和7B所示，將用作傳感器的多個桿狀天線1設(shè)置在金屬架5的內(nèi)表面上，它們圍繞電源線或中性點引線4且具有相同的角度間隔。固定到金屬架5的天線支撐絕緣構(gòu)件8支撐桿狀天線1。連接導(dǎo)體10通常連接每個桿狀天線1的一端。連接導(dǎo)體10通過信號引線2連接到檢測器3。
圖8示出桿狀天線的個數(shù)與檢測靈敏度＝(傳感器的檢測波形的第一波峰值)/(通過電源線或中性點引線傳播的波形的第一波峰值)之間的關(guān)系。
當(dāng)桿狀天線個數(shù)為1時，檢測靈敏度被定義為1。
由圖8所示的圖表很明顯地看出，桿狀天線的個數(shù)越多，傳感器的輸出越高。與在具有一個桿狀天線的設(shè)置中相比，在包括多個桿狀天線的設(shè)置中傳感器的檢測靈敏度更高。
通過這種設(shè)置，不必改變旋轉(zhuǎn)電機的內(nèi)部，這與第一實施例相同?？梢詢H僅通過改變旋轉(zhuǎn)電機的電源線或中性點引線周圍的金屬架而相對容易地將非接觸式傳感器安裝到高壓部件。另外，可以提高檢測靈敏度。
在第二實施例中，將多個桿狀天線1設(shè)置成圓周形。或者，如圖9所示，相對于電源線或中性點引線4同心地設(shè)置多個桿狀天線1(圖9的下半部分)或直線地設(shè)置多個桿狀天線1(圖9的上半部分)?；蛘撸鐖D9所示，將上半部分的桿狀天線設(shè)置成直線形，而將下半部分的桿狀天線設(shè)置成圓弧形，反之亦可。這些設(shè)置甚至可以產(chǎn)生與上述相同的功能和效果。
圖10A是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的軸向截面圖。圖10B是其徑向截面圖。與圖1A和1B相同的附圖標(biāo)記在圖10A和10B中表示相同的部件。
參見圖10A和10B，將對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電機三相(圖10A和10B示出一相)中一相的定子繞組6保存在形成在定子鐵芯中(未示出)的狹槽中，將所述定子鐵芯安裝到定子架7的內(nèi)表面。
將圓柱金屬架5安裝到定子架7。絕緣支撐物(未示出)支撐連接到定子繞組6的電源線或中性點引線4。將電源線或中性點引線4設(shè)置在金屬架5中的中心軸上。圍繞電源線或中性點引線4同心地設(shè)置靜電耦合到電源線或中性點引線4的圓柱電極11。在這種情況下，電極11固定到電極支撐絕緣構(gòu)件12上，將該構(gòu)件安裝到金屬架5的內(nèi)表面的適當(dāng)點上。
電阻器13連接在電極11與金屬架5之間，如圖11A和11B所示。信號引線2連接到電阻器13的電極側(cè)一端。由檢測器3通過電阻器或變流器(未示出)接收基于流過信號導(dǎo)線2的局部放電脈沖產(chǎn)生的高頻電流。必要的話，用于信號放大的前置放大器將局部放電脈沖輸入放大到檢測器3。
檢測器3的設(shè)置與在第一實施例中描述的圖3所示的設(shè)置相同，因此將省略對其的描述。
在具有上述設(shè)置的局部放電脈沖檢測裝置中，當(dāng)由于定子繞組6的絕緣退化而發(fā)生局部放電時，局部放電信號傳播到電源線或中性點引線4。
當(dāng)局部放電信號傳播到電源線或中性點引線4時，大于幾KHz的高頻電流的局部放電信號流經(jīng)連接在金屬架5和電極11之間的電阻器13，所述電極11靜電耦合到電源線或中性點引線4。高頻電流從信號引線2通過電阻器或變流器(未示出)輸入到檢測器3。
檢測器3可以通過與第一實施例所述的信號處理相同的信號處理來檢測最優(yōu)高頻帶中的信號。
圖12示出傳播到電源線或中性點引線4的局部放電脈沖33、以及通過連接到電極11的電阻器13檢測到的波形34，相對于電源線或中性點引線4同心地設(shè)置所述電極11。
從圖12中可以明顯看出，傳播到電源線或中性點引線4的局部放電脈沖33在包括電極11和電阻器13的檢測電路中導(dǎo)致脈沖波形34，該波形具有極性與導(dǎo)體中的傳播脈沖的第一波的極性相同的第一波。
通過觀察顯示在波形觀測裝置上的具有與第一波相同的極性的脈沖波形，可以得知局部放電脈沖發(fā)生在定子繞組中。
圍繞電源線或中性點引線4周圍同心地設(shè)置靜電耦合到設(shè)置在金屬架5中且連接到定子繞組6的電源線或中性點引線4的圓柱電極11。檢測器3接收和處理流經(jīng)連接在電極11和金屬架5(地)之間的電阻器13的高頻電流。因此，檢測器3可以檢測由于定子繞組的退化而產(chǎn)生的局部放電信號。沒有必要改變旋轉(zhuǎn)電機的內(nèi)部。可以僅僅通過改變旋轉(zhuǎn)電機的電源線或中性點引線周圍的金屬架而相對容易地將非接觸式傳感器安裝到高壓部件。
在上述實施例中，檢測器3接收流經(jīng)連接在電極11和金屬架5(地)之間的電阻器13的高頻電流。或者，如圖13A和13B所示，可以將高頻變流器14插入在連接電極11和金屬架5(地)的連接導(dǎo)體中。檢測器3可以接收由高頻變流器14檢測到的高頻電流。
在上述實施例中，圍繞電源線或中性點引線4同心地設(shè)置靜電耦合到電源線或中性點引線4的圓柱電極11。如圖14A和14B所示，也可以將軸向上的圓柱電極11分為多個各自具有環(huán)形形狀的分割電極15，并且圍繞電源線或中性點引線4同心地設(shè)置分割電極15。在這種情況下，可以將多個分割電極15設(shè)置在電源線或中性點引線4的縱向方向上。
這種設(shè)置使得可以調(diào)整高頻變流器14與分割電極15之間的靜電電容，以便可以檢測最優(yōu)高頻帶中的信號。
在上述實施例中，將電應(yīng)力施加到電極表面。因此，可以通過利用諸如環(huán)氧樹脂的絕緣材料覆蓋電極表面或適度處理電極的端部來緩和電場集中。
圖15A是示出根據(jù)本發(fā)明第四實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的軸向截面圖。圖15B是徑向截面圖。與圖11A和11B相同的附圖標(biāo)記在圖15A和15B中表示相同的部件。
在第四實施例中，如圖15A和15B所示，金屬架5被徑向切割并在中間點分離。將直徑與金屬架相同的圓柱電極16插入到分離點并圍繞電源線或中性點引線4同心地設(shè)置該圓柱電極16。將圓柱電極16的兩個開口端經(jīng)由環(huán)形電極支撐絕緣構(gòu)件17安裝到分離的金屬架5的開口端。設(shè)置成跨越電極16的連接導(dǎo)體18的端部分別連接到分離的金屬架5。
電阻器13連接在電極16和金屬架15之間。信號引線2連接在電阻器13的電極側(cè)一端與檢測器3之間，將該檢測器3設(shè)置成接收流經(jīng)電阻器13的高頻電流。
這種設(shè)置甚至允許基于與第三實施例相同的功能來檢測局部放電。因此無需改變旋轉(zhuǎn)電機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)?？梢詢H僅通過改變旋轉(zhuǎn)電機的電源線或中性點引線周圍的金屬架而相對容易地將非接觸式傳感器安裝到高壓部件。
在第四實施例中，檢測器3接收流經(jīng)連接在電極16和金屬架5(地)之間的電阻器13的高頻電流。或者，如圖16A和16B所示，高頻變流器14可以耦合到連接在電極16和金屬架5(地)之間的導(dǎo)體。檢測器3可以接收由高頻變流器14檢測到的高頻電流。
圖17是示出根據(jù)本發(fā)明第五實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的示圖。與圖1A和1B相同的附圖標(biāo)記在圖17中表示相同的部件。
參見圖17，將對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電機三相(圖17示出了一相)中的一相的定子繞組6保存在形成在定子鐵芯中(未示出)的狹槽中，將所述定子鐵芯安裝到定子架7的內(nèi)表面。
將圓柱金屬架5安裝到定子架7。絕緣支撐物(未示出)支撐連接到定子繞組6的電源線4。將電源線4設(shè)置在金屬架5中的中心軸上?；蛘撸^緣支撐物(未示出)支撐連接到三相定子繞組6的中性點的中性點引線4。將中性點引線4設(shè)置在金屬架5中的中心軸上。
對于電源線或中性點引線4的每一相，在分開預(yù)定距離的兩點A和B處對應(yīng)于電源線或中性點引線4安裝各自包括桿狀天線的傳感器21和22。波形比較器23接收來自傳感器21和22的輸出并且比較波形?？梢酝ㄟ^使用波形觀測裝置來觀察結(jié)果。
圖18示出通過將傳感器21和22經(jīng)由長度相同的檢測引線連接到波形比較器23、以及通過利用具有上述設(shè)置的局部放電檢測裝置中的同時波形觀測裝置觀察輸出而得到的波形。圖19示出通過檢測沿從其相反側(cè)進入到旋轉(zhuǎn)電機的方向傳播的脈沖而得到的脈沖波形。參見圖18和19，橫坐標(biāo)表示時間，縱坐標(biāo)表示波形輸出(幅度)。
當(dāng)脈沖從旋轉(zhuǎn)電機傳播到電源線或中性點引線4時，首先觀察到來自傳感器21的輸出波形35，然后經(jīng)過幾納秒的延遲，再觀察到來自傳感器22的輸出波形36，如圖18所示。當(dāng)脈沖從電源系統(tǒng)傳播到電源線或中性點引線4時，首先觀察到來自傳感器22的輸出波形39，然后經(jīng)過幾納秒的延遲，再觀察到來自傳感器21的輸出波形38，如圖19所示。
幾納秒的延遲時間37和40對應(yīng)于傳感器21與22之間的脈沖傳播時間。因此，可以通過檢測傳感器21與22之間的波形到達(dá)時間差37或40來估計脈沖傳播方向。
必須使傳感器21和22分開這樣的距離能夠識別它們之間的波形時間差。
例如，第一前沿脈沖信號(例如35)的第一半波的時間寬度的大約1/4的時間寬度使得波形觀測裝置可以容易地識別到達(dá)時間差。因此，當(dāng)脈沖信號的頻率為10MHz時，傳感器安裝點A和B之間的必要距離為大約4m。
信號的頻率越低，脈沖波形振蕩周期越長。為了精確地檢測脈沖波形到達(dá)時間差37和40，傳感器21和22之間的距離必須要長。
通常，包含局部放電信號的信號從旋轉(zhuǎn)電機傳播，而噪聲主要是從與發(fā)電機一側(cè)相反的電源系統(tǒng)一側(cè)傳播。因此，可以通過測量傳感器21與22之間的波形到達(dá)時間差使噪聲與電源系統(tǒng)分離。
由于傳感器21靠近用作局部放電源的定子繞組6，因此上述設(shè)置可以提高局部放電檢測靈敏度。
即使當(dāng)連接到傳感器21和22的信號引線具有不同的長度時，如果該長度已知，也可以在脈沖檢測時進行校正。因此，如上所述，可以使噪聲與電源系統(tǒng)分離。
在該實施例中，對于電源線或中性點引線4的每一相，在金屬架5中在兩個分開預(yù)定距離的點上安裝傳感器21和22，所述金屬架保存連接到旋轉(zhuǎn)電機的電源線或中性點引線4?？梢酝ㄟ^測量來自兩個安裝在同一相中的傳感器的輸出信號波形之間的到達(dá)時間差檢測局部放電。無需改變旋轉(zhuǎn)電機的內(nèi)部。可以僅僅通過改變旋轉(zhuǎn)電機的電源線或中性點引線周圍的金屬架而相對容易地將非接觸式傳感器安裝到高壓部件。另外，可以使來自電源系統(tǒng)的噪聲脈沖與來自旋轉(zhuǎn)電機的脈沖分離。因此，可以精確地檢測局部放電。
在第五實施例中，安裝兩個各自包括桿狀天線的傳感器21和22?？梢园惭b兩個各自包括環(huán)形天線或多個一端被電連接的桿狀天線的傳感器。
圖20是示出根據(jù)本發(fā)明第六實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的示圖。與圖1A和1B相同的附圖標(biāo)記在圖20中表示相同的部件。
參見圖20，將對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電機三相(圖20示出了一相)中的一相的定子繞組6保存在形成在定子鐵芯(未示出)中的狹槽中，將所述定子鐵芯安裝到定子架7的內(nèi)表面。
將圓柱金屬架5安裝到定子架7。絕緣支撐物(未示出)支撐導(dǎo)體4a，例如相分離母線、線圈連接導(dǎo)體、或中性點引線，其中局部放電脈沖信號傳播到所述中性點引線。將導(dǎo)體4a設(shè)置在金屬架5中的中心軸上。
沿導(dǎo)體4a以相同的方向?qū)蓚€環(huán)形天線24和25設(shè)置在分開預(yù)定距離的點A和點B上。將連接到環(huán)形天線24和25的信號引線的端子Aa和Ab以及端子Ba和Bb設(shè)置在相反的方向上，使得來自環(huán)形天線的信號引線的輸出波形的第一波峰值具有相反的極性。
另外，將連接到遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)電機的環(huán)形天線25的信號引線的長度設(shè)置得較長，使得當(dāng)脈沖在進入旋轉(zhuǎn)電機的方向上流過導(dǎo)體4a時，在端子Aa和Ab之間產(chǎn)生的輸出波形與在端子Ba和Bb之間產(chǎn)生的輸出波形具有相同的定時。也就是說，使環(huán)形天線25的信號引線較長，使得環(huán)形天線25的信號引線的信號傳播時間變得比環(huán)形天線24的信號引線的信號傳播時間要長，長出的時間是環(huán)形天線24和25之間的信號傳播時間差。
連接信號引線以對應(yīng)于單個傳播脈沖提取具有相反極性的脈沖電壓。信號處理器26接收從公共連接點X和Y獲得的作為極性相反的脈沖波形之和的電壓信號?？梢酝ㄟ^使用波形觀測裝置觀察結(jié)果。
圖21示出在具有上述設(shè)置的局部放電檢測裝置中當(dāng)信號在進入旋轉(zhuǎn)電機的方向上傳播時、來自端子Aa-Ab和Bb-Ba的輸出波形以及兩波形之和的實例。
參見圖21，附圖標(biāo)記41表示跨接端子Aa-Ab所觀察到的電壓波形，42表示跨接端子Ba-Bb所觀察到的電壓波形，而43表示電壓波形41和42的和波形。
圖22示出當(dāng)信號從旋轉(zhuǎn)電機傳播到外部時、在端子Aa-Ab和Ba-Bb處觀察到的輸出波形以及這兩個波形之和的實例。
參見圖22，附圖標(biāo)記44表示在端子Aa-Ab處觀察到的電壓波形；45表示在端子Ba-Bb處觀察到的波形；而46表示電壓波形44和45的和波形。
如圖22所示，環(huán)形天線24和25的波形和保持從旋轉(zhuǎn)電機傳播的脈沖波形的第一半波峰值。然而，在進入旋轉(zhuǎn)電機的方向上傳播的脈沖波形的第一半波峰值被抵消。
為了當(dāng)脈沖從旋轉(zhuǎn)電機傳播到外部時保持圖22所示的波形和46的第一半波，環(huán)形天線24和25必須具有對應(yīng)于波形和46的第一半波的時間寬度的距離。
例如，當(dāng)脈沖信號(例如圖21中的波形41)的頻率為10MHz時，環(huán)形天線24和25之間的必要距離是大約7m。通常，包含局部放電信號的信號從旋轉(zhuǎn)電機傳播，而噪聲主要從電源系統(tǒng)傳播。因此，可以分離從系統(tǒng)傳播的噪聲。
在上述實施例中，將連接到設(shè)置在相同方向上的環(huán)形天線24和25的信號引線的端子Aa和Ab以及端子Ba和Bb設(shè)置在相反的方向上，使得來自環(huán)形天線的信號引線的輸出波形的第一波峰值具有相反的極性。或者，可以將環(huán)形天線24和25設(shè)置在相反的方向上，以在相反的方向上感應(yīng)電壓。
如上所述，在該實施例中，使環(huán)形天線24和25分開預(yù)定的距離，并將其設(shè)置在保存導(dǎo)體4a的金屬架5中，導(dǎo)體4a例如為相分離母線、線圈連接導(dǎo)體、或傳播局部放電脈沖信號的旋轉(zhuǎn)電機的中性點引線。將來自天線的信號引線設(shè)置成使得從連接到天線的信號引線得到的輸出脈沖波形的峰值具有相反的極性。調(diào)整該設(shè)置使得輸出到連接到遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)電機的定子繞組的天線的信號引線端子的脈沖與輸出到連接到靠近旋轉(zhuǎn)電機的定子繞組的天線的信號引線端子的脈沖在相同的時間到達(dá)。信號處理器26接收在兩個天線中感應(yīng)的脈沖信號，并檢測脈沖波形之和。無需改變旋轉(zhuǎn)電機的內(nèi)部設(shè)置?？梢詢H僅通過改變導(dǎo)體4a周圍的金屬架而相對容易地將非接觸式傳感器安裝到高壓部件。另外，可以提高檢測靈敏度。
在第六實施例中，安裝兩個環(huán)形天線24和25?？梢园惭b串聯(lián)連接的兩組多個環(huán)形天線。這種設(shè)置甚至可以產(chǎn)生與上述相同的功能和效果。
圖23A是示出用作傳感器的微帶天線結(jié)構(gòu)的縱向截面圖，所述傳感器用于根據(jù)本發(fā)明第七實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置。圖23B是截面圖。
參見圖23A和23B，同軸電纜61具有50Ω的特征阻抗。同軸電纜61包括平板部分和50Ω的電阻性終結(jié)器62。平板部分具有包括絕緣材料64和形成在平板電極63上的傳輸線65的三層結(jié)構(gòu)。絕緣層66覆蓋該結(jié)構(gòu)。
根據(jù)幾何設(shè)置確定的傳輸線65與平板電極63之間的特征阻抗為50Ω，即等于終結(jié)器62的特征阻抗。
作為信號引線使用的同軸電纜具有50Ω的特征阻抗。平板的傳輸線65連接到同軸電纜60的中心線。平板電極63連接到同軸電纜屏蔽線。
用作信號引線的同軸電纜防止噪聲與除天線之外的周圍部件混合。
圖24示出圖23A和23B所示的微帶天線的等效電路。
參見圖24，附圖標(biāo)記67表示同軸電纜的特征阻抗；68表示電磁波的電場分量；69表示電磁波的磁場分量。由傳輸線65和通過空間傳播的電磁波的傳播方向70形成的角度用θ來表示。
圖25示出由在空間中傳播的電磁波在微帶天線中生成的電流I0和I1的方向性。
當(dāng)由傳輸線65相對于電磁波傳播方向形成的角度為0°時，在同軸電纜61中產(chǎn)生的微帶端電流I0的靈敏度被最大化。換言之，同軸電纜的輸出相對于沿同軸電纜61的方向傳播的電磁波被最大化。
在旋轉(zhuǎn)電極的定子架中，或者在保存連接到定子繞組的電源線或連接到旋轉(zhuǎn)電機的定子繞組的中性點引線的金屬架內(nèi)部的空間中，一旦在定子繞組上發(fā)生局部放電，則電磁波被傳播出去。
因此，通過沿定子繞組的方向在金屬架5的內(nèi)表面上安裝具有上述結(jié)構(gòu)的微帶天線60(如圖26所示)，可以以較高靈敏度來檢測局部放電信號。
圖27是示出通過將上述微帶天線60安裝在高壓導(dǎo)體和金屬架之間并檢測定子繞組的局部放電而獲得的波形的波形圖。
正如從圖27所示的波形中可以明顯看出的那樣，由于局部放電脈沖信號71在連接到天線的同軸電纜中產(chǎn)生脈沖波形72，所以可以檢測局部放電信號。
如果旋轉(zhuǎn)電機的架7或金屬架5具有電磁波泄漏到外部的部分，則可以通過在靠近該部分的架的外表面上安裝微帶線來檢測局部放電。
如上所述，在該實施例中，通過將一端連接到電阻性終結(jié)器62并且包括平板電極63、絕緣材料64和傳輸線65的微帶天線60安裝在旋轉(zhuǎn)電機的定子架的內(nèi)表面或外表面上或安裝在保存連接到旋轉(zhuǎn)電機的定子繞組的電源線或中性點引線的金屬架的內(nèi)表面或外表面上，可以檢測局部放電。不必改變旋轉(zhuǎn)電機的內(nèi)部?？梢詢H僅通過改變旋轉(zhuǎn)電機的電源線或中性點引線周圍的金屬架而相對容易地將非接觸式傳感器安裝到高壓部件。
在第七實施例中，利用天線的方向性，可以將多個微帶天線60安裝在旋轉(zhuǎn)電機的金屬架或定子架中。當(dāng)由于定子繞組的退化發(fā)生局部放電時，電磁波通過定子繞組與定子架之間的空間進行傳播。通過比較從檢測電磁波的天線輸出的信號強度，可以確定局部放電源。
圖28是示出根據(jù)本發(fā)明第八實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的示圖。
參見圖28，將對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電機三相(圖28示出了一相)中的一相的定子繞組或繞組101保存在形成在定子鐵芯中(未示出)的狹槽中，將所述定子鐵芯安裝到定子架100的內(nèi)表面。電源線102連接到每一相的定子繞組101。或者，中性點引線102可以連接到三相定子繞組的中性點。支撐構(gòu)件(未示出)支撐非接觸式導(dǎo)電元件103，該元件由銅或鋁制成并靜電耦合到電源線或中性點引線102。
阻抗變換器105的輸入端106經(jīng)由引線104電連接到導(dǎo)電元件103，在所述阻抗變換器105中至少輸入阻抗Zin大于輸出阻抗Zout。通過將檢測信號從傳輸線108(特征阻抗Z0)的輸出端109輸入到信號處理器110，來檢測局部放電脈沖信號。輸出端109連接到阻抗變換器105的輸出端107，以便匹配阻抗。
作為傳輸線108通常使用特征阻抗為50Ω或75Ω的同軸電纜。因此，Zout通常為50Ω或75Ω。
接下來將對具有上述設(shè)置的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的功能進行說明。
圖29示出從圖28中的電源線或中性點引線102觀察的等效電路。電源線或中性點引線102串聯(lián)連接到阻抗變換器105的輸入阻抗Zi和靜電電容C，并且接地到接地點111。阻抗變換器105的輸出端107的輸出Vo與流向電源線或中性點引線102的AC電壓峰值Vi之間的比率由下式給出Vo/Vi=1/{1+[1/(2πfCZin)]2}---(1)]]>圖30示出配置成將具有特征阻抗Z0的傳輸線108直接連接到導(dǎo)電元件103而不使用阻抗轉(zhuǎn)換器的設(shè)置。
圖31示出通過將圖30中的靜電電容C和特征阻抗Z0串聯(lián)連接而形成的等效電路。檢測端114的輸出Vo與流向電源線或中性點引線102的AC電壓峰值Vi的比率由下式給出Vo/Vi=1/{1+[1/(2πfCZ0)]2}---(2)]]>作為傳輸線108通常使用特征阻抗為50Ω或75Ω的同軸電纜。
圖32示出圖28和29中的頻率特性117(20*Log(Vo/Vin))以及圖30和31中的頻率特性116，其中所述頻率特性117是通過使用輸入阻抗Zin高于Zout的阻抗變換器，并且通過設(shè)定C＝1pF，Zin＝50kΩ，以及Zout＝50Ω而得到的，而所述頻率特性116是通過設(shè)定C＝1pF和Z0＝50Ω且不使用阻抗變換器而得到的。
其中靜電電容和阻抗形成高通濾波器。
正如從圖32中可以明顯看出的那樣，與在圖30所示的不使用阻抗變換器的檢測方法中相比，在圖28所示的使用連接到導(dǎo)電元件103的阻抗變換器105的檢測方法中輸出增益更大。
圖33示出從圖28中的信號處理器110觀察的等效電路。等于特征阻抗Z0的電阻值(Z0)118終結(jié)傳輸線108的兩端，以防止兩端107和109反射在傳輸線108中傳播的信號。
圖34A和34B是示出防止在終端反射的效果的波形圖。圖34A示出當(dāng)?shù)扔谔卣髯杩筞0的終結(jié)器(Z0)118終結(jié)傳輸線108的兩端107和109時、從端子109獲得的電壓信號波形119。
圖34B示出當(dāng)從傳輸線108的兩端除去終結(jié)器(Z0)118以使其開放時、從端子109獲得的波形122。波形122是通過將從端子107輸出的波形直接輸入到端子109得到的波形120與在時間T之后出現(xiàn)在端子109上的電壓波形121之和，其中在時間T期間波形被端子109完全反射，通過傳輸線108傳播，又被端子107反射，并且通過傳輸線108傳播。取決于傳輸線108的長度，傳播時間T縮短，并且產(chǎn)生與原始波形120有很大不同的輸出波形。
也就是說，當(dāng)將圖28所示的阻抗變換器105的輸出阻抗Zout、傳輸線108的特征阻抗Z0、以及信號處理器110的輸入阻抗設(shè)置為相等時(Zout＝Z0)，可以將波形精確地傳送到信號處理器110。
圖35A示出通過使用圖28中的檢測方法觀察到的局部放電脈沖的實例。圖35A中的附圖標(biāo)記124表示流向電源線的局部放電信號125，126表示輸出到傳輸線端108的信號。在圖35A中，可以精確地檢測局部放電脈沖波形127。圖35B示出通過使用圖30中的檢測方法觀察到的局部放電脈沖的實例。圖35B中的附圖標(biāo)記128表示流向電源線的局部放電信號129，130表示來自傳輸線端的輸出信號，其脈沖峰值小于局部放電信號129。
在上述實施例中，在非接觸狀態(tài)下設(shè)置靜電耦合到電源線或中性點引線102的導(dǎo)電元件，所述電源線或中性點引線102連接到旋轉(zhuǎn)電機的定子繞組連接。即使通過提供連接到電源線或中性點引線102的電容器來代替導(dǎo)電元件，也可以如上所述檢測局部放電。
在根據(jù)第八實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置中，靜電耦合到電源線102或中性點引線102且相對于其處于非接觸狀態(tài)下的導(dǎo)電元件103的一端、或者連接到電源線或中性點引線102的電容器的一端電連接到輸入阻抗大于輸出阻抗的阻抗轉(zhuǎn)換器的輸入端，其中所述電源線102連接到對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電機三相中的一相的定子繞組，所述中性點引線102連接到三相定子繞組的中性點。從阻抗轉(zhuǎn)換器的輸出端或傳輸電路的輸出端檢測局部放電脈沖信號，所述傳輸電路連接到阻抗轉(zhuǎn)換器的輸出端以便匹配阻抗。不必改變旋轉(zhuǎn)電機的內(nèi)部?？梢詢H僅通過改變旋轉(zhuǎn)電機的電源線或中性點引線周圍的金屬架而相對容易地將非接觸式傳感器安裝到高壓部件。另外，能夠以較高的檢測靈敏度和精確度檢測局部放電。
圖36是示出根據(jù)本發(fā)明第九實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的示圖。
參見圖36，電源線102連接到對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電機三相中的一相的定子繞組101?；蛘撸行渣c引線102可以連接到三相定子繞組101的中性點。至少兩個導(dǎo)電元件103和138經(jīng)由引線104和140電連接到兩個具有不同的輸入阻抗值且其中至少輸入阻抗大于輸出阻抗的阻抗轉(zhuǎn)換器105和132的輸入端106和133，所述至少兩個導(dǎo)電元件103和138與電源線或中性點引線102具有電容相同或不同的靜電耦合，并且不與電源線或中性點引線102接觸。通過將檢測信號從傳輸線108和135的輸出端109和136輸入到信號處理器137來檢測局部放電脈沖信號，所述傳輸線108和135連接到阻抗轉(zhuǎn)換器105和132的輸出端107和134以便匹配阻抗。
如圖37所示，信號處理器137具有確定從阻抗轉(zhuǎn)換器105的輸出端107輸出的脈沖信號的峰值檢測時刻的功能(S1)，其中所述阻抗轉(zhuǎn)換器105具有較小的輸入阻抗值，以及具有將從阻抗轉(zhuǎn)換器132的輸出端134輸出的脈沖信號確定為局部放電信號的功能(S2)，其中所述阻抗轉(zhuǎn)換器132具有較大的輸入阻抗值。
圖38是示出被認(rèn)作是局部放電檢測時的噪聲因數(shù)的變換器噪聲以及旋轉(zhuǎn)電機中的局部放電波形的生成頻帶的示圖。變換器噪聲通常包括高達(dá)幾MHz的頻率。然而，局部放電信號包括幾MHz或更高的頻率。
阻抗變換器105的輸入阻抗Zin和靜電電容C形成只允許信號的高頻分量通過的高通濾波器，如圖32所示。高通濾波器的截止頻率由下式給出fc＝1/2πZinC (3)當(dāng)選擇阻抗變換器105的輸入阻抗值使得截止頻率I存在于至少10MHz的頻帶中，其中只有局部放電信號分量存在，從圖38所示的阻抗變換器105的輸出端107僅輸出局部放電脈沖。
然而，如圖38所示，局部放電有時在一個脈沖中包括寬頻分量。因此，不可能通過阻抗變換器105的輸出來再現(xiàn)在電源線中流動的精確的放電波形。當(dāng)將低截止頻率(截止頻率II)設(shè)置為達(dá)到噪聲存在的頻帶時，如圖38所示，可以檢測精確的局部放電波形。
圖39示出流向電源線的局部放電信號139、出現(xiàn)在阻抗變換器105的傳輸線108的輸出端109處的波形141、以及出現(xiàn)在阻抗變換器132的傳輸線的輸出端136處的波形143，其中選擇所述阻抗變換器105的阻抗使得截止頻率I存在于其中僅產(chǎn)生局部放電的頻帶中，所述阻抗變換器132具有存在于包含噪聲的低頻帶中的截止頻率II。
正如從圖39中可以明顯看出的那樣，阻抗變換器105的輸出端107輸出僅包含局部放電的高頻分量的局部放電波形141。阻抗變換器132的輸出端134精確地輸出局部放電波形143。
然而，由于低頻區(qū)域很可能包含變換器噪聲，如圖38所示，因此發(fā)生噪聲檢測錯誤。
通過使用由阻抗變換器105檢測的局部放電波形的產(chǎn)生作為觸發(fā)，信號處理器137接收由具有低截止頻率的阻抗變換器132檢測的波形，其中所述阻抗變換器105具有僅檢測局部放電的頻帶的截止頻率，如圖37所示。這允許除去噪聲并精確地接收局部放電波形。
在上述實施例中，將靜電耦合到連接到旋轉(zhuǎn)電機的定子繞組的電源線102或中性點引線102的兩個導(dǎo)電元件103和138設(shè)置在非接觸狀態(tài)下。即使通過提供連接到電源線或中性點引線102的電容器來代替導(dǎo)電元件103和138，也可以以與上述相似的方式來除去噪聲并精確接收局部放電波形。
在本發(fā)明的第九實施例中，電源線連接到對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電機三相中的一相的定子繞組?；蛘?，中性點引線可以連接到三相定子繞組的中性點。至少兩個導(dǎo)電元件中的每一個或至少兩個連接到電源線或中性點引線的電容器中的每一個電連接到兩個阻抗變換器的輸入端中的相應(yīng)一個，其中所述至少兩個導(dǎo)電元件與電源線或中性點引線具有電容相同或不同的靜電耦合并且不與電源線或中性點引線接觸，所述兩個阻抗變換器具有不同的輸入阻抗值并且在所述兩個阻抗變換器中輸入阻抗大于輸出阻抗。在與具有較小輸入阻抗值的阻抗變換器的輸出端處的脈沖信號的峰值檢測時刻相同的時刻，將由兩個阻抗變換器中的一個輸入阻抗值較大的阻抗變換器的輸出端產(chǎn)生的脈沖信號確定為局部放電信號。不必改變旋轉(zhuǎn)電機的內(nèi)部。可以僅僅通過改變旋轉(zhuǎn)電機的電源線或中性點引線周圍的金屬架而相對容易地將非接觸式傳感器安裝到高壓部件。另外，能夠以較高的檢測靈敏度和精確度檢測局部放電。
圖40是示出根據(jù)本發(fā)明第10實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的示圖。
參見圖40，電源線102連接到對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電機三相中的一相的定子繞組，或者中性點引線102連接到三相定子繞組的中性點。將具有矩形平行六面體形狀或圓柱形狀的導(dǎo)電架151設(shè)置在電源線或中性點引線102的周圍。
導(dǎo)電架151具有觀察窗142。將平的或圓形的絕緣板144固定到觀察窗142上。絕緣板144的正表面或反表面支撐導(dǎo)電元件145，該導(dǎo)電元件145靜電耦合到電源線或中性點引線102，并且不與電源線或中性點引線102接觸。此外，在絕緣板144上支撐其中至少輸入阻抗大于輸出阻抗的阻抗變換器147。阻抗變換器147經(jīng)由傳輸線148連接到信號處理器150。
根據(jù)要被檢測的頻帶而選擇的阻抗變換器147連接到靜電耦合到電源線或中性點引線102的導(dǎo)電元件145，以在固定到導(dǎo)電架151的觀察窗142的絕緣板144的正表面或反表面上形成高通濾波器，該高通濾波器由圖29和31所示的等效電路來表示。這樣允許檢測局部放電脈沖。
圖41示出安裝局部放電檢測裝置所需的過程和時間。在常規(guī)方法中經(jīng)常將作為常規(guī)傳感器的耦合電容器安裝在架中作為局部放電檢測傳感器。為了在操作期間將該傳感器安裝到旋轉(zhuǎn)電機，需要進行以下步驟停止旋轉(zhuǎn)電機的運行，在安裝點附近分離該架，安裝傳感器和電路，以及在安裝點附近重新安裝該架。
然而，在圖40所示的設(shè)置中，將支撐導(dǎo)電元件145和阻抗變換器147的絕緣板144安裝在觀察窗的開口中。為了安裝傳感器，以下步驟是必需的且足夠了停止旋轉(zhuǎn)電機，使絕緣板144與觀察窗分離，以及將絕緣板144安裝到觀察窗的開口上。與常規(guī)方法相比，這可以簡化步驟，減少連接時間。
如上所述，在本發(fā)明的第10實施例中，將具有矩形平行六面體形狀或圓柱形狀且具有觀察窗的導(dǎo)電架151設(shè)置在旋轉(zhuǎn)電機的定子繞組的周圍。導(dǎo)電架151的觀察窗的開口可分離地支撐絕緣板144，在該絕緣板144上固定不與電源線或中性點引線102接觸的導(dǎo)電元件145以及連接到導(dǎo)電元件145且輸入阻抗大于輸出阻抗的阻抗變換器147。因此，可以在短時間內(nèi)容易地安裝局部放電檢測單元。
在第10實施例中，將導(dǎo)電架151設(shè)置在電源線或中性點引線102的周圍，如圖40所示。例如，在具有電源線或中性點引線102以及接地架結(jié)構(gòu)的電力發(fā)電機中，在覆蓋電源線或中性點引線102的架中設(shè)置檢測導(dǎo)電元件145會降低絕緣特性。為了防止這種情況的發(fā)生，將導(dǎo)電元件145安裝在架的觀察窗142上。
在這種情況下，導(dǎo)電元件145與電源線或中性點引線102之間的距離為大約幾分米，雖然這還取決于裝置。觀察窗142的尺寸為幾分米×幾分米。因此，在(介電常數(shù)8.85pF/m×導(dǎo)電元件面向電源線的估計面積0.1×0.1m2/導(dǎo)電元件與電源線之間的距離0.1m)的基礎(chǔ)上，靜電電容C大約為1pF。
假設(shè)連接到導(dǎo)電元件145的阻抗變換器147的輸入阻抗Zin為50,000Ω或更大，其中所述導(dǎo)電元件具有如上所述的靜電耦合。根據(jù)方程(3)截止頻率為大約3MHz。為此，在對應(yīng)于幾MHz的頻帶的檢測帶中不受噪聲影響的精確局部放電檢測是可能的，在所述頻帶中變換器噪聲降低，如圖38所示。
在圖40所示的局部放電檢測方法中，觀察窗142可以較大，或者在某些情況下導(dǎo)電元件145與電源線102之間的距離可以較短。如果假設(shè)靜電耦合高達(dá)10pF，則通過將阻抗變換器147的輸入阻抗設(shè)為5,000Ω或更大可以獲得大約3MHz的截止頻率。
作為傳輸線148通常使用特征阻抗為50Ω或75Ω的同軸電纜。為了阻抗匹配，將阻抗變換器147的輸出阻抗設(shè)為50Ω或75Ω。
如上所述，電源線102連接到對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電機三相中的一相的定子繞組?；蛘?，中性點引線102可以連接到三相定子繞組的中性點。與電源線或中性點引線102具有10pF或更小的靜電耦合且不與電源線或中性點引線接觸的導(dǎo)電元件電連接到具有5,000Ω或更大的輸入阻抗的阻抗變換器的輸入端。從具有50Ω或75Ω的輸出阻抗的阻抗變換器的輸出端，或者從具有50Ω或75Ω的特征阻抗且連接到阻抗變換器的輸出端以便匹配阻抗的傳輸電路的輸出端檢測局部放電脈沖信號。這使得能夠以較高的檢測靈敏度和精確度進行局部放電檢測。
即使在該實施例中，如上所述，可以通過提供電容器來代替導(dǎo)電元件145來除去噪聲并精確接收局部放電波形。
圖42是示出根據(jù)本發(fā)明第13實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的示圖。
如圖42所示，例如，在具有電源線或中性點引線102以及導(dǎo)電架151的電力發(fā)電機中，在覆蓋電源線或中性點引線102的架151中設(shè)置多個檢測導(dǎo)電元件152和153會降低絕緣特性。為了防止這種情況發(fā)生，將多個檢測導(dǎo)電元件152和153設(shè)置在架的觀察窗142上。
在這種情況下，檢測導(dǎo)電元件152和153與電源線或中性點引線102之間的距離大約為幾分米，盡管這還要取決于裝置。觀察窗142的尺寸為幾分米×幾分米。因此，在(介電常數(shù)8.85pF/m×導(dǎo)電元件面向電源線的估計面積0.1×0.1m2/導(dǎo)電元件與電源線之間的距離0.1m)的基礎(chǔ)上，靜電電容C大約為1pF。
假設(shè)連接到檢測導(dǎo)電元件152的阻抗變換器154的輸入阻抗Zin為50,000Ω或更大。根據(jù)方程(3)截止頻率為大約3MHz。為此，在對應(yīng)于幾MHz或更大的頻帶的檢測帶中不受噪聲影響的局部放電檢測是可能的，在所述頻帶中變換器噪聲降低，如圖38所示。
然而，由于局部放電的一個脈沖可以具有其中產(chǎn)生噪聲的幾MHz或更低的頻率分量，因此在某些情況下變換器不能完全再現(xiàn)流向電源線102的局部放電脈沖。
當(dāng)將截止頻率(截止頻率II)設(shè)置到其中存在噪聲的低頻帶時，如圖38所示，可以檢測精確的局部放電波形。當(dāng)連接到其他檢測導(dǎo)電元件153的阻抗變換器155的輸入阻抗Zin為500,000Ω時，截止頻率為300kHz，其中所述其他檢測導(dǎo)電元件與電源線或中性點引線102具有大約1pF的靜電耦合。阻抗變換器155可以精確地輸出整個局部放電波形。
在圖40所示的方法中，觀察窗142可以較大，或者在某些情況下檢測導(dǎo)電元件152和153與電源線102之間的距離可以較短。假設(shè)靜電耦合高達(dá)10pF。為了將來自阻抗變換器154的輸出信號的截止頻率設(shè)為大約3MHz，將阻抗變換器154的輸入阻抗設(shè)為5,000Ω或更大。為了將來自阻抗變換器155的輸出信號的截止頻率設(shè)為300kHz或者更大，可以將阻抗變換器155的輸入阻抗設(shè)為50,000Ω或更大。
作為傳輸線167和168通常使用特征阻抗為50Ω或75Ω的同軸電纜。為了阻抗匹配，將阻抗變換器154和155的輸出阻抗設(shè)為50Ω或75Ω。
如上所述，在本發(fā)明的第11實施例中，局部放電檢測裝置包括兩個檢測導(dǎo)電元件152和153，它們與連接到旋轉(zhuǎn)電機的定子繞組的電源線或中性點引線具有10pF或更低的靜電耦合，并且不與電源線或中性點引線接觸；具有5,000Ω或更大的輸入阻抗值以及50Ω或75Ω的輸出阻抗值的阻抗變換器154；以及具有50,000Ω或更大的輸入阻抗值(即輸入阻抗值大于阻抗變換器154)且輸出阻抗值為50Ω或75Ω的阻抗變換器155。檢測導(dǎo)電元件152電連接到阻抗變換器154的輸入端。其他檢測導(dǎo)電元件153電連接到阻抗變換器155。將從阻抗變換器155的輸出端與阻抗變換器154的輸出端處的脈沖信號的峰值檢測時刻同時產(chǎn)生的脈沖信號確定為局部放電信號。這使得能夠以較高的檢測靈敏度和精確度進行局部放電檢測。
即使在該實施例中，如上所述，可以通過提供兩個電容器代替檢測導(dǎo)電元件152和153來除去噪聲并精確接收局部放電波形。
圖43是示出根據(jù)本發(fā)明第17實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的示圖。
參見圖43，設(shè)置靜電耦合到電源線或中性點引線102的導(dǎo)電元件103，所述電源線或中性點引線連接到旋轉(zhuǎn)電機的定子繞組101。如圖28所示，阻抗變換器105的輸入端106經(jīng)由引線104電連接到導(dǎo)電元件103。信號處理器160從傳輸線108的輸出端109接收局部放電脈沖信號，所述傳輸線108連接到阻抗變換器105的輸出端107以便匹配阻抗。
另外，設(shè)置磁耦合到電源線或中性點引線102的線圈157。輸出電壓的電流檢測器158，例如電阻器，連接到線圈157。電流檢測器158的輸出端通過傳輸線連接到信號處理器160的輸入端159。
如圖44所示，信號處理器160具有以下功能根據(jù)從連接到導(dǎo)電元件103的阻抗變換器105的輸出端107獲得的脈沖信號峰值(1)的極性與在連接到線圈157的電流檢測器158中感應(yīng)的脈沖信號峰值(2)的極性的乘積是正還是負(fù)，來區(qū)分從旋轉(zhuǎn)電機傳播的信號與從相反側(cè)傳播的信號。
圖45A示出從旋轉(zhuǎn)電機的定子繞組通過圖43所示的電源線102流向外部的局部放電信號的脈沖電壓波形161，在阻抗變換器105的輸出端107處的脈沖電壓波形(P1)162，以及在線圈157的電流檢測器158中感應(yīng)的脈沖電壓波形(P2)163。
在線圈157中感應(yīng)的波形163具有通過對電源線102的波形161進行微分而得到的形狀。脈沖峰值的極性等于第一波的極性。將線圈157設(shè)置在這樣的方向上，使得當(dāng)正脈沖信號從旋轉(zhuǎn)電機流向外部時，脈沖峰值具有正極性。
圖45B示出從外部通過圖43所示的電源線102流向旋轉(zhuǎn)電機的定子繞組的局部放電信號的脈沖電壓波形164，在阻抗變換器105的輸出端107處的脈沖電壓波形(P1)165，以及在線圈157的電流檢測器158中感應(yīng)的脈沖電壓波形(P2)166。
如圖45A和45B所示，在線圈中感應(yīng)的電壓的極性根據(jù)局部放電信號的流向而發(fā)生反轉(zhuǎn)。
當(dāng)負(fù)脈沖信號流向電源線時，在線圈中感應(yīng)的信號的極性與當(dāng)正脈沖信號流向電源線時的相反。也就是說，如圖44、45A和45B所示，當(dāng)阻抗變換器105的輸出端107處的脈沖電壓波形(P1)162或165的極性與在線圈157的電流檢測器158中感應(yīng)的脈沖電壓波形(P2)163或166的極性的乘積為正時，流向電源線的局部放電信號能被估計到從旋轉(zhuǎn)電機流向外部。從外部流向旋轉(zhuǎn)電機內(nèi)部的信號被確定為噪聲。因此，利用圖44所示的方法可以進行檢測同時除去外部噪聲。
如上所述，在本發(fā)明的第12實施例中，設(shè)置至少一個靜電耦合到連接到定子繞組101的電源線或中性點引線102的導(dǎo)電元件以及至少一個磁耦合到電源線或中性點引線的線圈。根據(jù)來自連接到導(dǎo)電元件的阻抗變換器的輸出信號峰值的極性與在線圈中感應(yīng)的輸出信號峰值的極性的乘積是正還是負(fù)，將從旋轉(zhuǎn)電機傳播的信號與從旋轉(zhuǎn)電機外部傳播的信號區(qū)分開來。不必改變旋轉(zhuǎn)電機的內(nèi)部。可以僅僅通過改變旋轉(zhuǎn)電機的電源線或中性點引線周圍的金屬架而相對容易地將非接觸式傳感器安裝到高壓部件。另外，可以精確檢測局部放電。
在第12實施例中，可以提供電容器來代替導(dǎo)電元件103。可以提供電阻器來代替阻抗變換器105。
圖46是示出根據(jù)本發(fā)明第13實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的示圖。
參見圖46，將對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電機的三相(圖46示出了一相)中的一相的定子繞組101保存在形成在定子鐵芯中(未示出)的狹槽中，將所述定子鐵芯安裝到定子架100的內(nèi)表面。電源線102連接到每一相的定子繞組101。或者，中性點引線102可以連接到三相定子繞組的中性點。支撐構(gòu)件(未示出)支撐非接觸式導(dǎo)電元件103，該元件由銅或鋁制成并靜電耦合到電源線或中性點引線102。
具有靜電電容Co的電氣元件169連接到元件103，并且阻抗變換器105的輸入端106經(jīng)由引線104電連接到導(dǎo)電元件103，在所述阻抗變換器105中至少輸入阻抗Zin大于輸出阻抗Zout。通過將檢測信號從傳輸線108(特征阻抗Z0)的輸出端109輸入到信號處理器110，來檢測局部放電脈沖信號。輸出端109連接到阻抗變換器105的輸出端107，以便匹配阻抗。
作為傳輸線108通常使用特征阻抗為50Ω或75Ω的同軸電纜。因此，Zout通常為50Ω或75Ω。
接下來將對具有上述設(shè)置的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置的功能進行說明。
圖47示出從圖46中的電源線或中性點引線102觀察的等效電路。電源線或中性點引線102與靜電電容C和一個并聯(lián)電路串連連接，該并聯(lián)電路包括在導(dǎo)電元件103與地111之間的靜電電容Co以及接地到接地點111的阻抗變換器105的輸入阻抗Zi。阻抗變換器105的輸出端107的輸出Vo與電源線或中性點引線102處的AC電壓峰值Vi的比率由下式給出Vo/Vi=1/{(1+Co/C)2+[1/(2πfCZin)]2}---(4)]]>圖48示出圖46和圖47中的頻率特性170[20*Log(Vo/Vin)]，該頻率特性是通過使用輸入阻抗Zin大于Zout的阻抗變換器并設(shè)定C＝1pF，Co＝10pF，Zin＝50kΩ和Zout＝50kΩ而獲得的，圖48還示出了圖30和圖31中的頻率特性116，該頻率特性是通過設(shè)定C＝1pF和Z0＝50Ω而不使用阻抗變換器而獲得的。
正如從圖48中可以明顯看出的那樣，在如圖38所示的幾MHz或更高的局部放電信號頻帶中，與在圖30所示的檢測方法中相比，在圖46所示的檢測方法中輸出增益更大，其中圖30所示的方法沒有使用阻抗變換器，而圖46所示的方法使用阻抗變換器105和連接到導(dǎo)電元件103的靜電電容Co。
圖33示出從圖28中的信號處理器110觀察的等效電路。等于特征阻抗Z0的電阻值(Z0)118終結(jié)傳輸線108的兩端，以防止在傳輸線108中傳播的信號在端子107和109處反射。
也就是說，當(dāng)圖28所示的阻抗變換器105的輸出阻抗Zout、傳輸線108的特征阻抗Z0、以及信號處理器110的輸入阻抗相等(Zout＝Z0)時，可以精確地將波形傳送到信號處理器110。
在上述實施例中，在非接觸狀態(tài)下設(shè)置靜電耦合到電源線或中性點引線102的導(dǎo)電元件，所述電源線或中性點引線102連接到旋轉(zhuǎn)電機的定子繞組。即使通過提供連接到電源線或中性點引線102的電容器來代替導(dǎo)電元件，也可以如上所述檢測局部放電。
在根據(jù)第13實施例的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置中，導(dǎo)電元件103或者連接到電源線或中性點引線102的電容器的一端連接到輸入阻抗大于輸出阻抗的阻抗變換器的輸入端，其中所述導(dǎo)電元件靜電耦合到電源線或中性點引線102且相對于電源線或中性點引線102處于非接觸狀態(tài)下以具有靜電電容，所述電源線102連接到對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電機的三相中的一相的定子繞組，所述中性點導(dǎo)線102被連接到三相定子繞組的中性點。可以從阻抗變換器的輸出端或連接到阻抗變換器的輸出端以便匹配阻抗的傳輸電路的輸出端檢測局部放電脈沖信號。不必改變旋轉(zhuǎn)電機的內(nèi)部?？梢詢H僅通過改變旋轉(zhuǎn)電機的電源線或中性點引線周圍的金屬架而相對容易地將非接觸式傳感器安裝到高壓部件。另外，能夠以較高的檢測靈敏度和精確度檢測局部放電。
工業(yè)實用性根據(jù)本發(fā)明的局部放電檢測裝置和檢測方法可以促進非接觸狀態(tài)下的安裝，并且精確執(zhí)行局部放電檢測和絕緣診斷，有助于制定合適的高壓旋轉(zhuǎn)電機的維護計劃并提高它的可靠性。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置，其特征在于包括連接到所述旋轉(zhuǎn)電機的定子架的金屬架；連接到對應(yīng)于所述金屬架中的三相中的一相的一個定子繞組的電源線，或連接到設(shè)置在所述金屬架中的三相定子繞組的中性點的中性點引線，用于傳播由所述定子繞組的退化產(chǎn)生的局部放電信號；包括安裝在所述金屬架中的所述電源線或中性點引線周圍的天線的傳感器，用于靜電和磁感應(yīng)傳播到所述電源線或中性點引線的所述局部放電信號；以及檢測器，其經(jīng)由信號引線接收在所述傳感器中產(chǎn)生的信號并通過信號處理來檢測局部放電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置，其特征在于所述天線包括桿狀天線和環(huán)形天線的其中之一。
3.一種旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置，其特征在于包括連接到所述旋轉(zhuǎn)電機的定子架的金屬架；電源線或中性點引線，該電源線連接到對應(yīng)于所述金屬架中的三相中的一相的一個定子繞組，該中性點引線連接到三相定子繞組的中性點，并且該電源線或該中性點引線設(shè)置在所述金屬架中以傳播由所述定子繞組的退化而產(chǎn)生的局部放電信號；包括多個桿狀天線的傳感器，每個所述桿狀天線具有被電連接的一端并且每個桿狀天線設(shè)置在所述金屬架中的所述電源線或中性點引線的周圍，以便靜電和磁感應(yīng)傳播到所述電源線或中性點引線的所述局部放電信號；以及檢測器，其經(jīng)由信號引線接收在所述傳感器中產(chǎn)生的信號并通過信號處理來檢測局部放電。
4.一種旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置，其特征在于包括連接到所述旋轉(zhuǎn)電機的定子架的金屬架；電源線或中性點引線，該電源線連接到對應(yīng)于所述金屬架中的三相中的一相的一個定子繞組，該中性點引線連接到三相定子繞組的中性點，并且該電源線或中性點引線設(shè)置在所述金屬架中以傳播由所述金屬架中的所述定子繞組的退化而產(chǎn)生的局部放電信號；包括多個環(huán)形天線的傳感器，所述多個環(huán)形天線串聯(lián)連接并設(shè)置在所述金屬架中的所述電源線或中性點引線的周圍，以便靜電和磁感應(yīng)傳播到所述電源線或中性點引線的所述局部放電信號；以及檢測器，其經(jīng)由信號引線接收在所述傳感器中產(chǎn)生的信號并通過信號處理來檢測局部放電。
5.一種旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置，其特征在于包括連接到所述旋轉(zhuǎn)電機的定子架的金屬架；電源線或中性點引線，該電源線連接到對應(yīng)于所述金屬架中的三相中的一相的一個定子繞組，該中性點引線連接到三相定子繞組的中性點，并且該電源線或該中性點引線設(shè)置在所述金屬架中以傳播由所述定子繞組的退化而產(chǎn)生的局部放電信號；圍繞所述金屬架中的所述電源線或中性點引線同心設(shè)置并且靜電耦合到所述電源線或中性點引線的圓柱或圓形電極；連接在所述電極與所述金屬架之間或所述電極與地之間的電阻器；以及檢測器，其在所述局部放電信號傳播到所述電源線或中性點引線時接收從所述電極流過所述電阻器的高頻電流，并且通過信號處理來檢測局部放電。
6.一種旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置，其特征在于包括連接到所述旋轉(zhuǎn)電機的定子架的金屬架；電源線或中性點引線，該電源線連接到對應(yīng)于所述金屬架中的三相中的一相的一個定子繞組，該中性點引線連接到三相定子繞組的中性點，并且該電源線或該中性點引線設(shè)置在所述金屬架中以傳播由所述定子繞組的退化而產(chǎn)生的局部放電信號；圍繞所述金屬架中的所述電源線或中性點引線同心設(shè)置并且靜電耦合到所述電源線或中性點引線的圓柱或圓形電極；設(shè)置在連接在所述電極與所述金屬架之間或所述電極與地之間的連接線上的高頻變流器；以及檢測器，其在所述局部放電信號傳播到所述電源線或中性點引線時從所述高頻變流器接收流過所述連接線的高頻電流，并且通過信號處理來檢測局部放電。
7.一種旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測方法，其特征在于包括在連接到所述旋轉(zhuǎn)電機的定子架的金屬架中，設(shè)置對應(yīng)于三相定子繞組的電源線以及連接到三相定子繞組的中性點的中性點引線的其中之一，所述電源線或中性點引線傳播由所述金屬架中的所述定子繞組的退化而產(chǎn)生的局部放電信號；安裝兩個傳感器，每一個所述傳感器包括桿狀天線、環(huán)形天線或各自有一端被電連接的多個桿狀天線，同時對于所述電源線或中性點引線的每一相，至少在兩個點上使所述傳感器分開預(yù)定的距離；以及通過比較經(jīng)由兩條長度相同或長度差已知并連接到同相的所述兩個傳感器的信號引線而獲得的輸出信號波形的到達(dá)時間延遲，來檢測由所述定子繞組的退化而產(chǎn)生的所述局部放電信號。
8.一種旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測方法，其特征在于包括在連接到所述旋轉(zhuǎn)電機的定子架的金屬架中，設(shè)置對應(yīng)于三相定子繞組的電源線以及連接到三相定子繞組的中性點的中性點引線的其中之一，所述電源線或中性點引線傳播由所述金屬架中的所述定子繞組的退化而產(chǎn)生的局部放電信號；安裝兩個傳感器，每一個所述傳感器包括圍繞所述電源線或中性點引線的環(huán)形天線，同時使所述傳感器分開預(yù)定的距離，并且設(shè)置所述傳感器或者從所述傳感器連接信號引線，以便使得來自連接到所述傳感器的所述信號引線的輸出脈沖波形的峰值具有相反的極性；調(diào)節(jié)所述傳感器的所述信號引線的長度，以便使得由沿進入所述旋轉(zhuǎn)電機的方向傳播到所述電源線或中性點引線的電脈沖信號所感應(yīng)并輸出到連接到遠(yuǎn)離所述定子繞組的所述傳感器的信號導(dǎo)線端子的脈沖信號，與由流向所述電源線或中性點引線的脈沖信號所引起的并輸出到連接到所述定子繞組的一側(cè)上的所述傳感器的信號引線端子的脈沖信號在相同的時刻到達(dá)；并通過經(jīng)由所述兩條信號引線而得到的脈沖波形之和，來檢測由所述定子繞組的退化而產(chǎn)生的所述局部放電信號。
9.一種旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測方法，其特征在于在所述旋轉(zhuǎn)電機的定子架的內(nèi)表面或外表面上，或者在金屬架的內(nèi)表面或外表面上，安裝一側(cè)連接到終結(jié)器并且包括導(dǎo)電板、絕緣板以及傳輸線的微帶天線，所述金屬架連接到所述旋轉(zhuǎn)電機的所述定子架并且包括連接到對應(yīng)于三相中的一相的定子繞組或三相定子繞組的中性點的電源線或中性點引線；當(dāng)由于所述定子繞組的退化而產(chǎn)生局部放電時，通過根據(jù)經(jīng)過所述定子繞組和所述定子架之間的空間或所述電源線或中性點引線和所述金屬架之間的空間傳播的電磁波處理從所述微帶天線輸出的電流信號來檢測所述定子繞組的局部放電。
10.一種旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置，其特征在于包括導(dǎo)電元件，靜電耦合到電源線或中性點引線，并且不與所述電源線或中性點引線接觸，所述電源線連接到對應(yīng)于所述旋轉(zhuǎn)電機的三相中的一相的定子繞組，所述中性點引線連接到三相定子繞組的中性點；阻抗變換器，具有電連接到所述導(dǎo)電元件的端子的輸入端并具有大于輸出阻抗的輸入阻抗；以及信號處理裝置，用于處理從所述阻抗變換器的輸出端得到的檢測信號以檢測局部放電脈沖信號。
11.一種旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置，其特征在于包括電容器，連接到所述旋轉(zhuǎn)電機的三相中每一相的定子繞組或者連接到對應(yīng)于所述三相中一相的定子繞組的電源線或中性點引線；阻抗變換器，具有連接到所述電容器的另一端的輸入端并具有大于輸出阻抗的輸入阻抗；以及信號處理裝置，用于處理從所述阻抗變換器的輸出端得到的檢測信號以檢測局部放電脈沖信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置，其特征在于傳輸電路連接到所述阻抗變換器的所述輸出端以便匹配阻抗，并且所述信號處理裝置接收從所述傳輸電路的輸出端得到的檢測信號。
13.一種旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置，其特征在于包括至少兩個導(dǎo)電元件，所述導(dǎo)電元件靜電耦合到電源線或中性點引線以具有相同或不同的電容，所述電源線連接到對應(yīng)于所述旋轉(zhuǎn)電機的三相中的一相的定子繞組，所述中性點引線連接到三相定子繞組的中性點，并且所述導(dǎo)電元件不與所述電源線或中性點引線接觸；至少兩個具有不同輸入阻抗值的阻抗變換器，每個阻抗變換器具有電連接到所述導(dǎo)電元件中的相應(yīng)一個的輸入端并具有大于輸出阻抗的輸入阻抗；以及信號處理裝置，用于接收從所述阻抗變換器得到的檢測信號，并且將與從所述阻抗變換器中的具有較低輸入阻抗值的阻抗變換器得到的脈沖檢測信號的峰值檢測時刻同時從具有較高輸入阻抗值的阻抗變換器得到的脈沖信號確定為局部放電信號。
14.一種旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置，其特征在于包括至少兩個電容器，其具有相同或不同的電容且連接到電源線或中性點引線，所述電源線連接到對應(yīng)于所述旋轉(zhuǎn)電機的三相中的一相的定子繞組，所述中性點引線連接到三相定子繞組的中性點；至少兩個具有不同輸入阻抗值的阻抗變換器，每個阻抗變換器具有電連接到所述電容器中的相應(yīng)一個的另一端的輸入端，并且具有大于輸出阻抗的輸入阻抗；以及信號處理裝置，用于接收從所述阻抗變換器得到的檢測信號，并且將與從所述阻抗變換器中的具有較小輸入阻抗值的阻抗變換器得到的脈沖檢測信號的峰值檢測時刻同時從具有較大輸入阻抗值的阻抗變換器得到的脈沖信號確定為局部放電信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求10或13所述的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置，其特征在于所述導(dǎo)電元件和所述阻抗變換器由絕緣板支撐，所述絕緣板可拆卸地安裝到設(shè)置在中空的導(dǎo)電架中的觀察窗上，將所述導(dǎo)電架設(shè)置在所述電源線或中性點引線的周圍。
16.根據(jù)權(quán)利要求11或14所述的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置，其特征在于所述電容器和所述阻抗變換器由絕緣板支撐，所述絕緣板可拆卸地安裝到設(shè)置在中空的導(dǎo)電架中的觀察窗上，將所述導(dǎo)電架設(shè)置在所述電源線或中性點引線的周圍。
17.根據(jù)權(quán)利要求10或13所述的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置，其特征在于還包括對應(yīng)于所述導(dǎo)電元件磁耦合到所述電源線或中性點引線的線圈，并且所述信號處理裝置通過基于來自所述阻抗變換器的輸出信號峰值的極性與在所述線圈中感應(yīng)的輸出信號峰值的極性的乘積是正還是負(fù)，區(qū)分從所述旋轉(zhuǎn)電機傳播的信號與從所述旋轉(zhuǎn)電機外部傳播的信號，來檢測所述局部放電信號。
18.根據(jù)權(quán)利要求11或14所述的旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置，其特征在于還包括對應(yīng)于所述電容器磁耦合到所述電源線或中性點引線的線圈，并且所述信號處理裝置通過基于來自所述阻抗變換器的輸出信號峰值的極性與在所述線圈中感應(yīng)的輸出信號峰值的極性的乘積是正還是負(fù)，區(qū)分從所述旋轉(zhuǎn)電機傳播的信號與從所述旋轉(zhuǎn)電機外部傳播的信號，來檢測所述局部放電信號。
19.一種旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測方法，其特征在于包括將與電源線或中性點引線的靜電耦合不超過10pF的導(dǎo)電元件的輸出端電連接到輸入阻抗不小于500Ω且輸出阻抗為50Ω到75Ω的阻抗變換器的輸入端，所述電源線連接到對應(yīng)于所述旋轉(zhuǎn)電機的三相中的一相的定子繞組，所述中性點引線連接到三相定子繞組的中性點，并且所述導(dǎo)電元件不與所述電源線或中性點引線接觸；以及通過處理從傳輸電路的輸出端得到的檢測信號來檢測局部放電信號，所述傳輸電路具有50Ω到75Ω的特征阻抗并且連接到所述阻抗變換器的所述輸出端以便匹配阻抗。
20.一種旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測方法，所述旋轉(zhuǎn)電機包括兩個導(dǎo)電元件，每一個所述導(dǎo)電元件與電源線或中性點引線的靜電耦合不超過10pF，所述電源線連接到對應(yīng)于所述旋轉(zhuǎn)電機的三相中的一相的定子繞組，所述中性點引線連接到三相定子繞組的中性點，并且所述導(dǎo)電元件中的每一個不與所述電源線或中性點引線接觸；第一阻抗變換器，具有不小于500Ω的輸入阻抗值以及50Ω到75Ω的輸出阻抗值；以及第二阻抗變換器，具有不小于50,000Ω的輸入阻抗值以及50Ω到75Ω的輸出阻抗值，所述第二阻抗變換器的輸入阻抗值大于所述第一阻抗變換器的輸入阻抗值；該方法的特征在于將一個導(dǎo)電元件電連接到所述第一阻抗變換器的輸入端，并且將另一個導(dǎo)電元件連接到所述第二阻抗變換器的輸入端；以及，將與從所述第一阻抗變換器輸出的脈沖信號的峰值檢測時刻同時從所述第二阻抗變換器輸出的脈沖信號確定為局部放電信號。
21.一種旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測方法，其特征在于包括設(shè)置至少一個靜電耦合到電源線或中性點引線的導(dǎo)電元件或電容器以及至少一個磁耦合到所述電源線或中性點引線的線圈，所述電源線連接到對應(yīng)于所述旋轉(zhuǎn)電機的三相中的一相的定子繞組，所述中性點引線連接到三相定子繞組的中性點；以及通過基于來自連接到所述導(dǎo)電元件或所述電容器的電阻器和所述阻抗變換器之一的輸出信號峰值的極性與在所述線圈中感應(yīng)的輸出信號峰值的極性的乘積是正還是負(fù)，區(qū)分從所述旋轉(zhuǎn)電機傳播的信號與從所述旋轉(zhuǎn)電機外部傳播的信號，來檢測局部放電信號。
22.一種旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置，其特征在于包括導(dǎo)電元件，靜電耦合到電源線或中性點引線且不與所述電源線或中性點引線接觸，所述電源線連接到對應(yīng)于所述旋轉(zhuǎn)電機的三相中的一相的定子繞組，所述中性點引線連接到三相定子繞組的中性點；包括電氣元件和阻抗變換器的并聯(lián)電路，所述電氣元件具有靜電電容且其輸入端電連接到所述導(dǎo)電元件的另一端，所述阻抗變換器具有大于輸出阻抗的輸入阻抗；以及信號處理裝置，用于通過處理從所述阻抗變換器的輸出端得到的檢測信號來檢測局部放電脈沖信號。
23.一種旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置，其特征在于包括連接到電源線或中性點引線的電容器，所述電源線連接到對應(yīng)于所述旋轉(zhuǎn)電機的三相中的一相的定子繞組，所述中性點引線連接到三相定子繞組的中性點；包括電氣元件和阻抗變換器的并聯(lián)電路，所述電氣元件具有靜電電容且其輸入端電連接到所述電容器的另一端，所述阻抗變換器具有大于輸出阻抗的輸入阻抗；以及信號處理裝置，用于通過處理從所述阻抗變換器的輸出端得到的檢測信號來檢測局部放電脈沖信號。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)電機的局部放電檢測裝置，包括連接到旋轉(zhuǎn)電機的定子架(7)的金屬架(5)；連接到對應(yīng)于金屬架中的三相中的一相的定子繞組(6)和連接到三相定子繞組的中性點的中性點導(dǎo)線之一且設(shè)置在金屬架(5)中的電源線(4)，用于傳播由定子繞組(6)的退化產(chǎn)生的局部放電信號；包括桿狀天線(2)的傳感器，將其安裝在金屬架(5)中的電源線或中性點引線(4)周圍，以便靜電和磁感應(yīng)傳播到電源線或中性點引線(4)的局部放電信號；以及檢測器(3)，經(jīng)由信號引線(2)接收在傳感器中產(chǎn)生的信號并通過信號處理來檢測局部放電。
文檔編號G01R31/12GK101044410SQ20058002795
公開日2007年9月26日 申請日期2005年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月20日
發(fā)明者金巖浩志, 酒井正弘, 井上良之, 關(guān)戶忍 申請人:株式會社東芝