转载--发电机局部放电介绍（发电机局部放电在线监测系统）

来源：电力知识论坛

1、局部放电介绍

在绝缘体中，只有局部区域发生放电，而没有贯穿施加电压的导体之间，这种现象称之为局部放电。

局部放电是通常出现在多种中高压电力设备绝缘内部或者表面的小火花放电。随着时间推移，局部放电将损坏设备的绝缘，最终导致绝缘系统崩溃（完全击穿放电）通常局部放电造成绝缘损坏要花上几个月甚至几年的时间。

因此，监测电机的异常局放情况，提出预警，可以安排计划性停机检修，避免绝缘系统的损坏。

2、电机线棒绝缘系统局放模型

在实际的绝缘系统中，绝缘材料的构成是多种多样的。不同材料中的电场强度不同，而且击穿场强也不同。

当绝缘体某种材料中局部区域的电场强度达到击穿场强时，就会出现局部放电。有的绝缘系统虽然是由单一的材料做成，但由于在制造中残留的，或在使用中绝缘老化而产生的气隙、裂纹或其他杂质，在这些绝缘的缺陷中往往会首先发生放电。

其中最常发生的是气隙的放电，因为气体的介电常数很小，在交流电场中，电场强度是与介电常数成反比的。

所以气隙中的电场强度要比周围介质中高得多，而气体击穿场强，一般都比液体或固体低得多，因而很容易在气隙中首先出现放电。经验表明，许多绝缘损坏都是从气隙放电开始的。

对于绝缘介质和气隙，其电气特性都可以用一个电阻和一个电容的并联电路来等效。

对于电机来说，其绝缘系统及其等效电路可用图1所示的模型来描述。当然，在这个等效电路中，各个等效电阻和电容的值是不同的。

在电机中，局部放电可能在铜棒和电机接地的铁芯磁钢之间的任何气隙中产生。

这些气隙包括：铜棒和绝缘体之间的气隙、绝缘材料内部的气隙、绝缘体与接地铁芯之间的气隙。

此外，在电机中，线棒的绝缘外层并非都与铁芯连接，所以局部放电还会在绕组端部区域发生。

对于这些区域来说，当绝缘受潮或表面污染时，会发生表面放电或闪络现象。

3、发电机局部放电类型

根据上面的讨论，我们可知电机中的局部放电主要有绕组绝缘体内部放电、端部放电、槽放电以及导体和绝缘体间放电四种。

(一) 内部放电

由于制造工艺上的原因或在长期运行中的电、热、化学和机械力的作用，高压电机定子绕组绝缘体不可避免地会在层间出现气隙。

在运行电压作用下，气隙中的场强很容易达到击穿场强，出现绝缘体内部放电。

内部放电会产生大量能量很大的带电粒子，这些高能带电粒子以很高的速度碰撞气隙壁，能够打断绝缘体的化学键，造成绝缘材料的表面侵蚀，局部放电产生的局部过热，会造成高温聚合物裂解而使绝缘损坏。

通常在运行电压的作用下，气隙首先击穿，形成局部放电，内部局放的电、热、化学和机械力的联合作用，又进一步使气隙扩大，造成绝缘有效厚度减少，使击穿电压进一步降低，最终导致绝缘击穿。

(二) 端部放电

发电机定子绕组端部的连接处，是绝缘的薄弱环节，尽管采取了一系列的措施（如防晕漆涂层和分级防晕层等），仍是绝缘事故的多发区。

通常发电机绕组端部采用绑扎或压板结构固定，在运行中由于振动和摩擦使防晕层损坏时，会引起端部表面放电。

由于发电机端部电场局部集中，一旦发生端部放电，将对发电机的绝缘产生很大的破坏作用。

(三) 槽放电

槽部放电是指线圈主绝缘表面、线棒表面和槽壁之间的放电。

其产生的原因是线圈的绝缘体在运行温度下，受热膨胀较小使槽部表面不能和铁芯槽壁完全接触，存在间隙。

在运行中因振动或摩擦使槽部防晕层脱落，当间隙中的电场超过间隙的击穿场强时，即发生槽放电。

槽放电是比电晕放电能量大数百倍的间隙火花放电。槽放电的局部温度可达数百至上千度，放电所产生的高能加速电子对线槽表面产生热和机械力的作用，在短期内可造成1mm以上深度的麻坑。

放电使空气电离产生臭氧、氮及其氧化物与气隙中的水分子起化学反应，产生腐蚀性很强的硝酸等，引起线棒表面的防晕层、主绝缘、槽楔、垫条等烧损和腐蚀。

(四) 导体和绝缘体间放电

与内部放电类似，由于制造工艺上的原因或在长期运行中的电、热、化学和机械力的作用，高压电机定子绕组不可避免地会在导体(铜棒)和绝缘间出现气隙，在运行电压作用下，气隙中的场强很容易达到击穿场强，使导体和绝缘间出现局部放电现象。

这种放电产生的能量使绝缘碳化，逐渐出现树状放电轨迹，最终导致绝缘击穿。

除上述四种放电类型外，还有由定子线圈股线断裂引起的电弧(火花)放电。

当发电机定子绕组在运行中受到电、热、机械力的作用，引起定子线棒股线的疲劳断裂。

断裂股线两端由于振动时断时续，形成火花放电，并且随工频电流过零而不断熄灭、重燃，形成电弧放电。

这种由断股引起的电弧故障，由于有足够的热量(能量)，可使导线熔化，对地绝缘烧毁，一直发展到绝缘破口、导线接地。

因此，故障解剖往往找不到断股的证据。断股电弧故障在发展过程中，只要熔化的铜液未喷出，发电机主保护装置就无法感知支路间的电流差，不能动作，因而故障时间长，危害大。

因此，电弧放电的机理虽然与局部放电(其它四种放电)的机理有所不同，但其产生的危害也不可忽视。

以上五种放电统称为故障放电，大型发电机的故障放电是加速绝缘老化和损坏，导致事故的主要原因。