1、 书书书 目 次 前言 范围 规范性引用文件 术语和定义 通用要求 在线监测项目 在线监测装置的试验、调试和验收 附录 （资料性附录） 发电机在线监测部位及特征 附录 （资料性附录） 汽轮发电机在线监测系统集成 附录 （资料性附录） 汽轮发电机组轴系扭振在线监测系统 附录 （资料性附录） 绝缘过热监测装置 附录 （资料性附录） 汽轮发电机定子绕组端部振动监测系统 附录 （资料性附录） 局部放电在线监测 附录 （资料性附录） 汽轮发电机转子绕组匝间短路在线监测 附录 （资料性附录） 汽轮发电机轴电压轴电流监测 附录 （资料性附录） 汽轮发电机冷却水系统漏氢监测 参考文献 犌犅 犜 前 言 本标准
2、按照 给出的规则起草。 本标准代替 汽轮发电机状态在线监测系统应用导则，与 相比，主要技术变化如下： 修改了范围（见第 章， 年版的第 章）； 删除了引言（见 年版的引言）； 删除了“标志、包装、运输和贮存”及“供应的成套性”两部分内容（见 年版的第 章、第 章）； 修改了第 章的标题，并对内容做了相应的修改（见第 章， 年版的第 章）； 修改了附录 、附录 、附录 、附录 、附录 、附录 的内容（见附录 、附录 、附录 、 附录 、附录 、附录 ， 年版的附录 、附录 、附录 、附录 、附录 、附录 ）； 增加了汽轮发电机在线监测系统集成（见附录 ）； 增加了汽轮发电机轴电压轴电流监测（见附
3、录 ）； 增加了汽轮发电机冷却水系统漏氢监测（见附录 ）。 本标准由中国电器工业协会提出。 本标准由全国大型发电机标准化技术委员会（ ）归口。 本标准起草单位：国网山东省电力公司电力科学研究院、山东齐鲁电机制造有限公司、国网上海市 电力公司电力科学研究院、哈尔滨大电机研究所、中国大唐集团科学技术研究院火力发电技术研究所、 华电电力科学研究院有限公司东北分公司、哈尔滨电机厂有限责任公司、中国大唐集团科学技术研究院 有限公司华东分公司、广东省粤电集团有限公司、山东明科电气技术有限公司、中国电力科学研究院有 限公司、华北电力科学研究院有限责任公司、北京北重汽轮电机有限责任公司、北京四方继保自动化股
4、份有限公司、北京华科同安监控技术有限公司、上海电气电站设备有限公司上海发电机厂、东方电气集 团东方电机有限公司、广州昊致电气自动化有限公司。 本标准主要起草人：孙树敏、张忠海、李福兴、孙玉田、王劲松、王健军、焦晓霞、盛明臖、叶国华、 唐宗华、曹志伟、程艳、阎春雨、雷雨、汪云山、刘全、朱玉良、王鹏、刘明行、万金平、王勇、李志成、何文伟、 周谧。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为： 。 犌犅 犜 汽轮发电机状态在线监测系统 应用导则 范围 本标准规定了汽轮发电机状态在线监测系统（以下简称监测系统）的通用要求、在线监测项目以及 在线监测装置的试验、调试和验收等要求。 本标准适用于汽轮发电机的状态
5、在线监测系统的设计、制造与运行管理。燃气轮发电机和调相机 的状态在线监测系统也可参照执行。 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 电工电子产品环境试验 第 部分：试验方法 试验 ：低温 电工电子产品环境试验 第 部分：试验方法 试验 ：高温 环境试验 第 部分：试验方法 试验 ：恒定湿热试验 电工电子产品环境试验 第 部分：试验方法 试验 ：交变湿热（ 循 环） 环境试验 第 部分：试验方法 试验 和导则：冲击 电工电子产品环境试验 第 部分：试验方法 试验
6、 和导则：碰撞 电工电子产品环境试验 第 部分：试验 ：振动（正弦） 电气控制设备 外壳防护等级（ 代码） 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验 电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌（冲击）抗扰度试验 电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验 电磁兼容 通用标准 工业环境中的抗扰度试验 电磁兼容 通用标准 工业环境中的发射 （所有部分） 电子设备机械结构 户外机壳 工业机械电气设备 绝缘电阻试验规范 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 犌犅 犜 汽轮发电机状态在线监测系统 狅狀
7、犾犻狀犲犮狅狀犱犻狋犻狅狀犿狅狀犻狋狅狉犻狀犵狊狔狊狋犲犿犳狅狉狋狌狉犫犻狀犲犵犲狀犲狉犪狋狅狉 实时在线监测汽轮发电机各种运行状态的装置的总称。 键相信号 犽犲狔狆犺犪狊犲狊犻犵狀犪犾 汽轮发电机状态在线监测系统在主轴上的基准位置信号。 预警 狑犪狉狀犻狀犵 当遇到选定的参数或其逻辑组合异常，用于通知相关人员加强监视而设计的运行信号或警告 信息。 报警 犪犾犪狉犿 当遇到选定的参数或其逻辑组合异常，用于通知相关人员采取纠正措施而设计的运行信号信息。 状态监测参量 犮狅狀犱犻狋犻狅狀犿狅狀犻狋狅狉犻狀犵狆犪狉犪犿犲狋犲狉狊 汽轮发电机所监测、控制的参量。 注：状态监测参量主要为常规电气量、振动
8、、漏水、漏氢以及局部放电等。 工况参数 狅狆犲狉犪狋犻狀犵狆犪狉犪犿犲狋犲狉狊 表征汽轮发电机各种运行工况特征的、与运行状态直接相关的参数。 注：工况参数主要为机组转速或频率、有功功率、无功功率、功率因数、定子电压、定子电流、励磁电压、励磁电流等。 次同步谐振 狊狌犫狊狔狀犮犺狉狅狀狅狌狊狉犲狊狅狀犪狀犮犲 ； 犛犛犚 采用串联电容补偿的交流输电系统出现扰动时，由于电气系统的固有频率可能与汽轮发电机轴系 的自然扭振频率形成谐振，汽轮发电机轴系产生的次同步频率功率交换，造成汽轮发电机组轴系扭振。 次同步振荡 狊狌犫狊狔狀犮犺狉狅狀狅狌狊狅狊犮犻犾犾犪狋犻狅狀 ； 犛犛犗 汽轮发电机轴系与电力系统
9、功率控制设备（例如高压直流输电系统、静止无功补偿系统等）发生相 互作用，在汽轮发电机组轴系产生的低于同步频率的扭转振荡。 汽轮发电机扭振监测 狋狅狉狊犻狅狀犪犾狏犻犫狉犪狋犻狅狀犿狅狀犻狋狅狉犻狀犵犳狅狉狋狌狉犫犻狀犲犵犲狀犲狉犪狋狅狉 对汽轮发电机的扭振现象进行连续监测，分析机组的扭振模态频率、扭振模态阻尼，实时计算机组 危险截面处的扭转功率、扭应力及扭振造成轴系的疲劳程度，同时根据需要发出扭振告警信号。 解读型在线监测装置 犪狀犪犾狔狊犻狊狋狔狆犲狅狀犾犻狀犲犿狅狀犻狋狅狉犻狀犵犱犲狏犻犮犲 装置获得的数据或趋势曲线需结合其他在线监测数据、发电机历史运行数据、离线试验数据等综合 判断，才能
10、给出发电机运行状态是否正常、缺陷或故障的程度、是否需要减负荷或停机等判断。 通用要求 测量的位置及安装 测量位置应选择在可能监测出故障的地方，具体测量位置参见附录 ，并应考虑以下因素： 犌犅 犜 ） 安全性； ） 状态参量变化的高灵敏性； ） 外部干扰； ） 测量的可重复性； ） 信号的衰减或损失； ） 可维护性； ） 环境影响（温度、湿度、油污、粉尘等）。 监测参数的准确度 用于发电机在线状态监测的性能参数所要求的准确度，应能准确反应故障特征并具有重复性。当 采用数值的趋势分析来诊断发电机的状态时，测量值的重复性更重要。 预警和报警准则 报警的依据可以是单值的或多参量的，为了尽早的指示故障的
11、发生，应设立初始的预警和报警准 则。状态监测参量的变化率、累计量是故障的重要信息，检测设备应具备监视测量值变化率以及累计值 的能力，某些故障特征值可能没有超过报警绝对值，但当其变化率超过一定值时，应发出预警。 监测参数的基准值变化 发电机检修后或运行方式的改变，某些参量的测量值和基准值可能会发生变化，运行时测量数值的 变化并不一定代表出现了故障，需要根据这些变化修改预警值。 应在发电机不同的运行工况（如起停机、空载等）下，建立测量数据的基准值，后续的测量值与基准 值比较，监视发生的变化。 在线监测测量的采样频率 根据要监测的故障类型及其产生、发展的速率（如相关参数的变化率），数据采样频率应满足
12、故障信 号的特征值提取和数据分析准确性的要求。 监测参数及相关信息记录 记录至少应包括如下相关信息： ） 测量值、单位； ） 日期和时间信息； ） 测量位置； ） 仪器及传感器类型； ） 测量的准确度； ） 测量装置的参数设定信息； ） 趋势图和变化曲线、历史数据、记录长度。 监测数据的分析处理 解读型在线监测装置应具有基本的故障分析功能，利用经验和运行结果，或通过统计分析、测量值 与所要求的最大或最小值比较、趋势分析等方法进行故障参数的识别。 状态监测过程可以指示现在和将来故障的预期进展，将测量结果与过去的历史趋势相比较，测量结 果异常时，应考虑在同一位置和（或）其他位置追加测量来确认结论或
13、预报的可信度，并进入维修或采取 犌犅 犜 预防措施。 通信接口 在线监测装置应具备与电厂分散控制系统 （ ）、透平控制系统 （ ）、发电厂厂级监控信息系统 （ ）、发电厂厂 用电监控系统 （ ）等系统的通信接口。 功能扩展和升级 监测系统应具有良好的扩展功能和系统升级功能，也可根据需要将监测数据按照约定格式集成到 统一平台中，监测系统集成参见附录 。 系统型式试验 监测系统应通过型式试验，试验项目应包括但不限于 所列内容。 在线监测项目 发电机运行参数 发电机运行参数监测项目包括： ） 常规电气参数（定子电压、定子电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数、转子电压、转子电流 等）； ） 负序电
14、流； ） 机组轴系扭振（可选项目）； ） 绝缘过热（可选项目）； ） 功角（可选项目）。 注：机组轴系扭振监测参见附录 ，绝缘过热监测参见附录 。 发电机定子 发电机定子监测项目包括： ） 铁心温度； ） 定子绕组温度； ） 铁心端部部件（如压指、磁屏蔽、铜屏蔽、压圈等）温度（可选项目）； ） 绕组端部振动（可选项目）； ） 局部放电（可选项目）。 注：绕组端部振动监测参见附录 ，局部放电监测参见附录 。 发电机转子 发电机转子监测项目包括： ） 绕组接地（含励磁机）； ） 绕组匝间短路（可选项目）； ） 绕组温度（可选项目）； ） 轴电流和轴电压（可选项目）； 犌犅 犜 ） 集电环装置温度（
15、可选项目）。 注：绕组匝间短路监测参见附录 ，轴电压和轴电流监测参见附录 。 密封油及润滑油系统 密封油及润滑油系统监测项目包括： ） 压力； ） 温度； ） 流量（可选项目）。 氢气冷却系统 氢气冷却系统监测项目包括： ） 湿度； ） 纯度； ） 温度； ） 压力； ） 泄漏（如出线盒、油水系统、端盖等）（可选项目）。 注：漏氢监测参见附录 。 内冷水系统 内冷水系统监测项目包括： ） 温度； ） 流量； ） 压力； ） 水质（如电导率、 值等）； ） 泄漏。 附属系统 附属系统监测项目包括： ） 轴承振动、温度； ） 冷却器压力、温度、漏水（液位报警）； ） 轴承励端对地绝缘（可选项目）；
16、 ） 冷却器入口流量（可选项目）； ） 碳刷温度（可选项目）。 励磁机和永磁机 励磁机和永磁机监测项目包括： ） 线圈温度（无刷励磁、旋转电枢除外）； ） 进风温度和出风温度。 静态励磁系统 静态励磁系统监测项目包括： ） 励磁电压； 犌犅 犜 ） 励磁电流； ） 励磁变压器温度（可选项目）。 在线监测装置的试验、调试和验收 试验 试验分类 在线监测装置的试验包括型式试验、出厂试验、交接试验和现场试验。 型式试验 型式试验是为了验证产品能否满足技术规范的全部要求所进行的试验。在线监测装置应送交 具有资质的第三方检测单位，由检测单位依据试验条目完成检验，并出具型式检验报告。 有以下情况之一时，应
17、进行型式试验： ） 新产品定型，投运前； ） 连续批量生产的装置每 年一次； ） 正式投产后，如设计、工艺材料、元器件有较大改变，可能影响产品性能时； ） 产品停产 年以上又重新恢复生产时； ） 试验结果与前次型式试验结果有较大差异时； ） 国家技术监督机构或受其委托的技术检验部门提出型式试验要求时； ） 合同规定进行型式试验时。 出厂试验 出厂试验是每台装置出厂前在正常试验条件下逐个按规定进行的例行检验，检验合格后，附有合格 证，方可允许出厂。 交接试验 交接试验是在装置安装完毕后、正式投运前，由运行单位开展的试验，装置试验合格后，方可运行。 现场试验 现场试验是现场运行单位或具有资质的检测
18、单位对现场待测装置性能进行的测试。现场试验一般 分两种情况： ） 定期例行校验，校验周期为 年 年； ） 必要时。 试验项目 在线监测装置试验项目分为型式试验、出厂试验、交接试验和现场试验四类，试验项目分类见 表 。 犌犅 犜 表 试验项目 序号检验项目 型式 试验 出厂 试验 交接 试验 现场 试验 标准依据 结构和外观检查 绝缘性 能试验 绝缘电阻试验 介质强度试验 冲击电压试验 电磁兼容 性能试验 静电放电抗扰度试验 射频电磁场辐射抗扰度试验 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 浪涌（冲击）抗扰度试验 工频磁场抗扰度试验 脉冲磁场抗扰度试验 电磁发射限值 环境适应 性能试验 低温试验 高温试验
19、恒定湿热试验 交变湿热试验 机械性能 试验 振动试验 冲击试验 碰撞试验 外壳防护 性能试验 防尘试验 防水试验 注 ：“”表示规定必检的项目；“”表示规定可不做的项目；“ ”表示根据客户要求选做的项目。 注 ：除以上项目外，其他试验项目由供需双方协商确定。 调试 调试主要针对在线监测系统各组成单元参数设定及其功能实现。具体调试包括两个部分，一是各 个装置或单元的功能调试，包括数据采集、存储、显示、分析、预警等；二是监测系统整体调试，主要检验 在线监测系统各层之间的信息交互情况，检验结果应符合设计要求。 验收 验收资料应包括完备的型式试验报告、出厂试验报告、交接试验报告、现场调试报告和现场验收
20、报 告，且均符合系统的技术要求。 犌犅 犜 附 录 犃 （资料性附录） 发电机在线监测部位及特征 发电机在线监测部位及特征见表 。 表 犃 发电机在线监测部位及特征 部位 特征 电压电流温度 局部 放电 扭振振动 匝间 短路 绝缘 电阻 压力压差湿度纯度水质泄漏流量 绝缘 过热 定子绕组 转子绕组 定子铁心 转子 轴承 氢气系统 内冷水系统 密封油及润滑油系统 励磁系统 集电环碳刷装置 励磁机 注：“”表示发电机不同监测部位对应的状态监测参量。 犌犅 犜 附 录 犅 （资料性附录） 汽轮发电机在线监测系统集成 犅 概述 汽轮发电机在线监测系统集成通过应用信息融合技术、大数据分析技术、物联网技术
21、和智能诊断技 术将目前各种孤立运行的在线监测装置的数据按照约定格式集成在统一的汽轮发电机在线监测系统应 用平台中，实现对汽轮发电机状态数据的集中存储和统一管理，实现汽轮发电机状态的集成监测和综合 分析诊断，对发电机及其附属设备运行状态进行全方位的监测分析、综合评估和智能诊断，发现设备故 障的早期征兆，并对故障原因、严重程度、发展趋势及时预警和报警。 犅 系统结构 犅 总则 汽轮发电机在线监测系统采用分布式网络结构布置，由就地在线监测装置、数据接口服务器、上位 机系统及状态监测分析诊断软件组成，能够实现对汽轮发电机运行状态参数的实时采集处理、数据集中 存储管理、在线监测与分析诊断，并可实现与 、
22、 等外部系统的数据共享。 图 是汽轮发电机状态在线监测系统集成的典型结构示意图。 图 犅 汽轮发电机状态在线监测系统集成的典型结构示意图 犅 就地在线监测装置 除实现相应的监测功能外，就地在线监测装置还具有满足在线监测系统集成所需的数据通信接口 犌犅 犜 或原始数据输出接口，并遵守一定的通信规约。 对于现场仅有传感器没有相应监测装置（比如很多发电机主机厂出厂时安装了匝间短路探头，但没 有配置相应的匝间短路监测装置）的机组，根据实际情况配置相应的采集监测装置。 犅 服务器及网络设备 每台发电机配置一台数据接口服务器，用于各种在线监测装置的数据集成、数据集中存储、就地监 测和分析诊断等功能。 全厂
23、配置一台数据服务器，用于管理全厂的发电机状态数据，实现统一软件平台下的数据集成和 发布。 全厂配置一台全球广域网 （ ）服务器，用于厂内数据发布，并具有与远程诊断 中心进行通信的能力。 数据接口服务器布置在电厂网络二区，数据服务器和 服务器布置在电厂网络三区；数据接口 服务器通过单向网络隔离装置向数据服务器单向发送数据； 服务器通过防火墙与电厂局域网相 连接。 网络设备指为满足电力系统二次安全防护要求所配置的单向网络隔离装置、硬件防火墙等网络 部件。 犅 通信规约 犅 通信接口可采用 以太网接口或标准串行接口。 犅 通信协议可采用传输控制协议 （ ）和用户数据报协议 （ ），推荐采用 协议。
24、犅 系统与各个在线监测装置通过标准通信规约或双方可通过协商制定专用规约进行数据通信。 犅 系统功能 犅 实时监测 系统能够对发电机的转轴相对振动、轴承绝对振动、局部放电、匝间短路、绝缘过热、轴电流、轴电 压、端部振动、定转子温度、集电环温度及相关附属系统状态参数的实时监测，并能以主监视图、部件结 构图、数据表格、波形、频谱、趋势曲线等形式进行显示。 犅 综合分析 系统能整合各个在线监测装置数据，通过各种专业分析工具对设备状态进行全方位、多维度分析； 能分析任意一个或者多个参数的发展变化趋势，对趋势的变化进行预判并进行预警，及时发现隐患，避 免破坏性事故的发生；能分析任意两个或多个测点之间的关联
25、关系，为查找故障原因提供直接依据。 犅 数据管理 系统支持多种数据的存储，机组稳定运行情况下可存储稳态数据、动态数据；机组启停机过程可进 行瞬态数据的存储，并保证瞬态数据的完整性；对异常工况能完整保存整个过程的所有数据。 系统可根据机组运行状态的变化形成实时数据库、历史数据库、黑匣子数据库、瞬态过程数据库、变 负荷数据库、样本数据库等不同功能和用途的数据库。 数据库具备自动检索功能，用户可通过输入检索条件快速获得满足条件的数据，并提供数据回放功 能，能对历史数据进行回放。 犌犅 犜 系统配置的本地存储空间可保证机组两年以上的所有运行信息都可以存储，且保证所存储数据不 失真，能够满足系统监测分析
26、和故障诊断的数据需求。 犅 状态评估 系统能利用采集到的各个系统的数据，结合离线试验数据、历史缺陷数据等，对设备状态进行综合 分析和判断，对设备健康状态进行评估，对风险程度及发展趋势进行评价，并给出评价结论。 犅 预警报警 系统能够提供二级报警功能，通过和系统设置的二级报警限值进行实时比较对照，系统可自动判断 各测点状态，并通过颜色和报警继电器输出进行报警。 系统还能够自动建立正常样本数据，并根据样本数据进行预警，及时发现故障的前期征兆。当系统 报警值没有越限，但振动幅值或相位变化量超过设定的变化限值时，系统可发出预警信号，并以醒目标 识提示用户关注。 系统提供实时的机组报警信息一览表，从中可
27、方便浏览到机组的预警报警信息；如需要预警报警信 息还能够通过即时信息的方式快速推送至专业人员，便于专业人员在第一时间内掌握机组异常信息。 犅 故障诊断 系统具备故障诊断功能，可以对常见的故障进行辅助诊断，能够分析判断故障原因、严重程度，并给 出处理建议。 犌犅 犜 附 录 犆 （资料性附录） 汽轮发电机组轴系扭振在线监测系统 犆 概述 大功率发电机组的轴系具有轻质、柔性、多支承、大跨距、高功率的特征，由于发电机材料利用系数 的提高，轴系截面功率密度相对增大，轴系的加长使扭转刚度下降，轴系固有频率谱相对较密，导致诱发 轴系发生扭振的能量较低。同时电网采用串联电容补偿（简称串补）或高压直流技术实现
28、远距离输电， 风电、光伏领域大量电力电子设备广泛应用，以及新型电网稳定控制和输配电技术的应用，诱发机组轴 系扭振的潜在因素日益增加，机组轴系扭振问题越来越突出。 犆 轴系扭振的起因 汽轮发电机组轴系扭振是指在发生机电扰动时，汽轮机驱动转矩与发电机电磁制动转矩之间失去 平衡，使轴系这个弹性质量系统产生一种运动形式扭转振动。引起扭振的原因来自两方面：机械扰 动与电气扰动。前者主要指不适当的进汽方式、调速系统晃动、快控汽门等，一般为正阻尼状态，不会引 起轴系扭振的等幅或发散等失稳状态。后者一般根据大小分为两类：一类是由电网结构中串联电容补 偿所引起的次同步谐振和有源电力设备及其控制系统（如高压直流输
29、电、电力系统静态稳定器、静止无 功补偿器、静止无功发生器、风机控制器等）引起的次同步振荡，有可能为负阻尼或欠阻尼状态，会引起 轴系扭振的失稳，会造成重大损失；另一类是指各种急剧扰动，例如短路、自动重合闸、误并列、甩负荷 等，一般为正阻尼状态，不会引起轴系扭振的等幅或发散等失稳状态。 犆 技术原理 进行轴系扭振分析的基础是轴系建模，其精确性和简单实用性将大大提高研究效率和研究结果的 可信度。目前有 种用于扭振分析的轴系模型：第 种是以 个集中惯性体和连接它们的理想弹簧 所组成的简单质量弹簧模型，这种模型对于频率较低的扭振模态具有一定的精度，因此在 分 析中应用较普遍。第 种是基于连续介质理论，采
30、用有限元方法建立的连续质量模型（也称分布质量模 型），采用偏微分方程形式可用数值方法求解，能准确计算较高阶扭振特性，但计算量大且易造成较大的 累积误差，不适于求解机电耦合系统状态方程组。第 种是多段集中质量模型，本质上与简单质量模型 相同，但是可根据轴系的结构特点使分段数依分析需要由几十段到几百段不等。它既可以求取简单质 量模型所无法确定的高阶扭振固有频率，又避免了采用连续质量模型计算时所需的庞大计算量，因此得 到了广泛的应用。 在建立轴系质量模型的基础上对汽轮机轴系角速度变化量连续监视和分析，对机端电气量进行连 续监测和分析，根据转速测点位置测量的角速度变化量和机端电气量分析机组的次同步模态
31、频率及其 特征量，达到对机组扭振模态频率、阻尼、危险界面疲劳累计的监测。同时在扭振模态弱阻尼及轴系疲 劳损伤时发出告警信号。 犌犅 犜 犆 监测方法 犆 转子扭振测量 扭振测量为宽带特性，充分覆盖机组扭振模态频率。频率范围依据所考虑的机组特性确定（例如不 同机组有不同扭振模态频率，同型号机组模态频率也存在不一致的情况，同一机组在大修前后有微小变 化）。 监测量包括： ） 转速测点位置测量的角速度变化量； ） 各扭振模态角速度变化量。 为了避免混淆并保证说明正确，在所有情况下标明测量单位（例如： ）。 犆 测点位置 选择对应机组轴系上能够较好响应固有模态频率扭振的位置并能表示机组整体特性的结构部
32、件上 进行测量（如汽轮发电机组轴系两端的测速齿盘）。 犆 测量精度 转速差准确度：不大于 输入转速，或不大于 。 犆 扭振监测系统数据分析 犆 基本数据分析 犆 实时监测：连续监测发电机的转速及机端电流、机端电压等电气量。 犆 实时计算：连续计算发电机危险截面处扭应力。 犆 在线分析：分析机组的扭振模态频率、扭振模态阻尼。 犆 疲劳计算：实时计算发电机危险截面处的疲劳程度。 犆 故障连续录波。 犆 数据诊断与报警 扭振值达到规定值或数值发生显著变化时，发出报警信息，提示需要采取措施避免机组发生扭振。 进一步进行数据诊断以确定扭振发生原因进而采取措施避免发生故障扩大。 犆 扭振监测装置的配置 犆
33、 及以上有扭振（包含次同步、超同步、暂态冲击等）风险的机组配置汽轮发电机扭振监 测装置。单机容量 以下的机组可根据运行环境的需要装设扭振监测装置。 犆 当扭振超过设定门槛后报警至中央控制室。 犆 扭振监测具有全过程录波、故障分析功能。 犆 对于弱阻尼情况的机组配置轴系扭振保护，并考虑配置机组轴系扭振阻尼控制装置。 犆 对于串补、高压直流输电送出系统及大规模风电接入近区的电厂可采用频域扫描法、复力矩系 数分析法、特征值分析法和时域仿真法等进行分析，根据分析结果装设扭振相关设备。 犌犅 犜 附 录 犇 （资料性附录） 绝缘过热监测装置 犇 概述 绝缘过热监测装置，也称为发电机工况监视仪 （ ），是
34、一种应用于 发电机的烟气探测装置，用于探测氢冷发电机内部出现的严重铁心绝缘过热，通过技术改进也可以应用 于空冷、氢冷发电机的定、转子及铁心的绝缘过热监测。 犇 监测原理 设计有专用气体管路构成与发电机内部连通的采样气体循环回路，装置通过连续采集发电 机内部冷却气体并进行烟气探测来进行过热报警。当发电机内部发生过热时，过热位置的有机物（如环 氧绝缘）会因热分解而产生大量直径 的凝结核微粒，即烟气。由于正常运行情况下 冷却气体中不存在该种微粒，因此，当 捕捉到这种烟气微粒时就表明发电机内部的有机物材料存 在过热情况。不论这种过热是发生在转子绕组、定子绕组还是定子铁心上，均会触发装置报警。 根据检测
35、原理， 分为离子电流型和云雾室型两类，目前国内常见的 多采用离子电流型。 离子电流型 内置有离子室，根据仪器型号的不同，采用钍 或者是镅 作低能放射源，持续 发出 射线。循环的冷却气体进入 的离子室后，受到 射线的轰击，会产生出大量的离子对，其 中负离子在磁场作用下被吸引到 收集器的电极上产生相应的离子电流，经放大后以百分率的形 式显示在 的前面板上。当流过离子室的气体中含有烟气微粒时，由于微粒的吸附效果会使 电极上收集到的离子数量减少，从而导致电流减小。由于电流的减少量与产生的微粒数成正比，从而可 以表示绝缘过热的严重程度。电流输出为 时说明没有微粒，可以认定此时电机中的有机绝缘材 料良好；
36、如果电流输出明显下降，表明可能电机某处绝缘出现了过热。由于气流量、气压以及温度的改 变都会影响到探测的电流，因此有必要保持这些参数的稳定。 需要注意的是， 不同于发电机温度监测系统，不是靠温度传感器感知安装位置的温度，而是 探查发电机内部任何有机材料发生热灼伤情况，因而不能立即指示具体的灼伤部位和过热温度，除非有 相应的辅助诊断手段，例如在绝缘的特定部位预先涂施在特定温度下释放烟气的标识化合物。 犇 标识化合物与 犌犆犕 的适用范围 一般情况下， 不能为定子绕组和转子绕组的绝缘过热问题发出很及时的报警，这是由于大多 数绝缘只在温度相当高时才会产生烟气微粒，而定子绕组和转子绕组中的主绝缘若处在如
37、此高的温度 下，很可能在几分钟或几小时内发生接地故障。与此不同，定子铁心在片间绝缘出现局部过热后，并不 意味着电机将很快出现停运故障。通常少数几片叠片的铁心短路对电机的威胁并不严重，因此 特别适用于定子铁心绝缘过热故障的早期报警。 为了满足对绕组绝缘的过热报警，可以与 配合使用具有较低分解温度的标识化合物，即一种 可涂在相应绝缘表面并在一定温度下释放特定微粒的化合物。通常，在同一台电机中使用几种不同种 类的标识化合物。当被涂表面发热到一定的温度时，会向冷却空气或氢气中释放特定化学性质的微粒， 并引发 报警。通过对 取样过滤器中截获的微粒进行化学分析，识别出标识化合物中的化学 犌犅 犜 成分就可
38、以判断具体过热点的位置以及过热温度。 标识化合物通常都是由微球形胶囊封裹的氯化物组成的，当微球胶囊达到了特定温度就会破裂，释 放出这种化学物质。微球胶囊破裂的临界温度高于绕组的正常运行温度，但又远低于绝缘的熔点或燃 点温度。通常有许多种略带差异的标识化合物，它们各有唯一的化学识别特征，对应某一特定的温度。 由于许多标识化合物都有一定的寿命，因此需要定期进行更新。 犇犌犆犕 报警处理 根据制造厂家的设定， 一般在电流下降幅度超过 时发出报警，由于引发 故 障报警的故障机理不同，装置输出电流的变化规律会有所差异。当装置发出报警后，安排进行以下 工作： ） 记录报警时刻发电机运行参数，检查测温元件的
39、显示温度、风温及发电机本体有无异常情况。 ） 就地核对电流是否下降并检查装置运行是否正常。 ） 若装置运行正常且电流有明显下降，查明装置管路内是否有油、气流量是否减小。 ） 若气流量正常且电流减小，则表明发电机可能存在绝缘有过热隐患。此外，可以将装置输出的 故障记录曲线与参考曲线进行比较，确认是否属于正确报警。 ） 判定装置正确报警后，进行取样工作，并对所取样品进行色谱分析。如果已采用标识化合物， 可通过化学成分分析以及标识化合物对应涂刷位置，分析得出具体过热位置和过热温度。 需要注意的是，由定子铁心过热故障而引起的报警通常会在几个小时后自动消失，不得将这种情况 视作“误报警”。这是由于定子铁
40、心叠片出现局部短路后，片间的故障电流会使短路位置发热，当短路位 置温度足够高时，该位置的绝缘发生分解从而触发 报警，而当受影响部位的绝缘被完全烧光后 又会返回到正常的读数。除此之外，过励磁也可能导致铁心轭部过热，从而在机组负荷或功率因 数变化时引发装置报警。 对于铁心故障而言，发电机绝缘过热报警为早期预报，一般初次报警并不代表发电机会在短期内发 生停机故障。但是随着铁心片间短路位置的增加，会引起 的频繁报警，并最终由于局部铁心温度 过高引发停机事故。由于铁心故障从初次报警到故障明朗化，存在一定的发展过程，因此要注意对报警 频次及相关运行数据的记录和分析。 当绝缘过热装置发出持续的、电流大幅下降
41、的或者频繁的报警信号时，可结合发电机局部放电在线 监测装置、转子接地保护、转子匝间短路在线监测装置或绕组端部振动在线监测装置的监测数据进行综 合分析。 犌犅 犜 附 录 犈 （资料性附录） 汽轮发电机定子绕组端部振动监测系统 犈 概述 发电机定子绕组端部承受正常运行时的交变电磁力作用和突然短路时的巨大电磁力冲击。长期过 大的振动不仅会造成发电机定子绕组端部紧固结构件松动、线棒绝缘磨损，还可能致使股线因机械疲劳 而断裂，严重的故障将引发端部相间短路事故。并且端部的振动状态不是一成不变的，在交变电磁力和 热应力的长期作用下，可能因绝缘的微缩作用及磨损或紧固件的局部松动，绕组端部模态参数会发生变 化
42、，投运时完全合格的发电机长期运行后，其固有频率可能落入在两倍频电磁力谐振范围内，造成振动 状态逐步或突然恶化。在线监测定子绕组端部的振动可以直接反映出这种危险的振动变化，避免突然 事故的发生。 犈 测点布置 每台发电机可根据发电机容量和结构特点选择布置每端不少于 个振动测点。 定子绕组端部振动测点可根据定子绕组端部模态试验结果，在振动磨损明显的部位或振动比较大 的位置布置，一般宜布置在汽励两侧定子绕组鼻端接头、定子绕组引出线或定子绕组端部紧固件的适当 位置上，或根据需要在线棒的其他位置上布置测点。可根据发电机结构特点选择径向布置或切向布置， 也可根据需要布置轴向测点。 犈 传感器的选择 发电机
43、定子绕组端部振动监测推荐采用不含有任何金属部件、耐高电压和抗强电磁、利用光学检测 原理和光纤传输信号的光纤加速度传感器。对光纤加速度传感器的基本要求如下： ） 采用光学检测原理，并采用光纤传输信号，在发电机内的部分不得含有任何金属部件； ） 传感器头及光缆防护层的材质采用耐高温高性能化学聚合材料，可承受高温，抗氢气腐蚀，不 易损坏和变形； ） 频响范围 （ ）； ） 传感器灵敏度不小于 或 ； ） 传感器共振频率大于 ，传感器不存在 噪声干扰； ） 满足现场 犝 耐压试验和局放试验要求； ） 工作压力大于 ，并满足发电机最大工作气体压力要求； ） 传感器头可承受的最高工作温度满足发电机对应绝缘
44、等级（ 级、 级和 级）对工作温度的要求； ） 传感器性能长期稳定可靠，不发生信号漂移现象； ） 传感器自带光纤长度尽量满足机内测点到机外的距离，如果自带光纤长度不能满足，可采用延 伸光纤，确保输出信号不发生漂移现象； ） 传感器自带光缆需要经过振动测试，确保光缆不因外力振动而导致输出信号漂移，避免误报警。 犈 传感器和密封法兰的安装要求 传感器的安装固定应保证振动信号的拾取正确无误，密封法兰的安装应确保发电机本体密封安全 犌犅 犜 可靠。 对传感器和密封法兰的基本安装要求如下： ） 应确定传感器布置位置和测量方向，可采用非金属绑扎带牢固绑扎在被测部位上，保证传感器 对振动的敏感方位与被测振动
45、的方位一致。 ） 应确定光缆走向和固定方式，沿光缆走向每间隔一段距离，采用非金属绑扎带牢固绑扎，确保 光缆走线安全、绑扎牢固。 ） 安装密封法兰前，应确认光缆绑扎牢固安全，多余的光缆盘缠固定好，每个传感器的光电转换 接头标识清楚，并确保与传感器编号对应一致，并拍数码照片存档。 ） 应设计加工专门的密封法兰用于安装传感器贯穿件，密封法兰设计经过强度校核，其本体通过 耐压和气密性型式试验。密封法兰上可加工与传感器数量相等的贯穿孔。 ） 密封法兰与发电机本体应采用焊接方式连接，传感器光电转换接头安装在密封法兰盖上，安装 时各接合面加密封垫和密封胶，确保密封安全可靠。 犈 数据采集处理单元的技术要求
46、每台发电机应配置 套端部振动数据采集处理单元（装置）。数据采集处理单元应能实时采集端部 振动传感器及相关工况参数的动态输出信号，并经计算处理分析后，得到定子绕组端部振动的通频位移 峰峰值和倍频振动位移峰峰值。 数据采集处理单元的基本技术要求如下： ） 应能接入一台发电机需要监测的全部端部振动监测信号； ） 应能接入 路键相信号，用于采集转速和控制振动信号采样； ） 应能接入至少 路 模拟量信号，用于接入有功功率等工况参数； ） 应能实时采样振动数据，采样频率不小于 ，采样点数不少于 点； ） 应具备频谱分析功能，频谱分辨率不低于 ； ） 应具备信号数字滤波处理功能和数据存储管理功能； ） 应配
47、置显示器，能以数值、图形和曲线方式对振动参量及其工况参数进行显示和分析； ） 应具有至少 路报警继电器输出，报警定值和报警逻辑可由用户自行设置修改； ） 应具有与其他系统数据通信的接口。 犈 软件功能要求 每台发电机应配置 套端部振动数据分析软件。振动数据分析软件应能够对定子绕组端部振动进 行实时在线监测和数据分析。 数据分析软件的基本功能要求如下： ） 应能够对定子绕组端部振动数据进行实时在线监测和分析，以表格、棒图、趋势、时域波形、频 谱等直观方式实时动态显示所监测的绕组端部振动。 ） 应具有波形分析、频谱分析、趋势分析、相关分析、瀑布图分析等多种专用分析工具，以分析发 电机线棒端部振动在稳态和瞬态运行过程中的状态变化。 ） 应自动地存储所采集到的端部振动数据，可长期保存历史数据。具有方便的数据检索功能，用 户可通过输入检索工况（时间、负荷等）方便地获取所需分析的数据进行分析。 ） 应能与电厂分散控制系统、管理信息系统、发电厂厂级监控信息系统等系统进行通信，实现数 据共享。 ） 应具备系统设置功能，用户可以对报
