风力发电机绝缘状态检测方法研究

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风力发电机的安全、稳定运行影响到电网的可靠性和电能的质量,由于风力发电机通常处于野外环境恶劣,在长期的盐蚀、极端温度等环境和机械应力的共同作用下,发电机内部的绝缘材料很容易发生劣化,造成局部放电,如果不能早期发现,当局部放电不断持续发展下去,最终将导致发电机内部绝缘击穿,甚至短路事故。因此,能检测出发电机内部早期的局部放电,有计划地进行检修,对风力发电机组稳定可靠的运行具有非常重要的意义。本文根据风力发电机检修特点,针对现有设备检测方法单一,且体积过于庞大,不便于携带,不能多角度全方位进行判断的缺点,开发了一套多功能的风力发电机绝缘状态检测仪。该风力发电机绝缘状态检测仪设备集超声波检测法、特高频检测法、高频电流检测法、红外热成像法于一体,能多角度快速地对现场运行的风力发电机绝缘状态进行检测。为此,本文进行了以下几个方面的研究:(1)首先,研究了风力发电机内部绝缘故障的几种典型的特征,并分析了每种故障的产生机理、发展过程及危害,针对这些故障特征,研究了四种检测方法:超声波法、特高频法、高频电流法、红外热成像法,分析了这四种检测方法的基本原理、系统安装结构以及检测时的优缺点。(2)然后,开发了一套集超声波检测法、特高频检测法、高频电流检测法、红外热成像法于一体的风力发电机绝缘状态检测的便携仪,其中,包括硬件和软件系统设计。设计的硬件电路含有局放信号放大电路、传感器选型、滤波电路、数据采集电路、通信电路;软件系统设计包括数据通信、图形显示以及数据存储等功能模块。(3)最后,为了验证本风力发电机绝缘状态检测的便携仪设备的可靠性和有效性,以双馈风力并网发电实验系统为平台,通过模拟风力发电机绝缘缺陷和实际发热现象,验证本设备检测系统的可靠准确性。通过双馈风力并网发电实验系统平台的测试,结果表明:(1)超声波检测法具有明显的方向性,检测到信号的强度跟传感器与放电点的角度也有着密切关系;(2)特高频检测检测法灵敏度非常高,但特高频信号方向性差辐射面广,因此特高频检测系统适用于快速巡检,对发电机就行全身快速巡检,当检测到特高频信号后,可以采用超声波检测方法来具体定位检测排除;(3)高频电流检测系统灵敏度较高,能够准确地检测出中性点和出口母线的放电信号,而且能较好的滤除噪声干扰;(4)红外热成像检测方法能非常明显的显示出发电机的热分布状态,能显示发电机整体的最高温、最低温以及平均温度,快速地发现局部发热点,便于现场快速巡检。
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