发电机作为海上平台供电设备，是整个油田生产、生活最重要的设备，一旦发生故障将会带来重大的经济损失。根据美国电科院和中国清华大学的统计调查结果显示，旋转电机故障主要发生的部位为：定子绕组、转子、铁芯，其中定子绕组和转子故障占所有发电机故障的 56%。发电机定子绕组故障所导致的损失比起转子及铁芯导致故障的损失大很多，这些故障往往会引起发电机的不正常工作、停机，严重的甚至会烧毁发电机，给平台带来安全和经济上的庞大损失。辽东作业公司共有主发电机42 台，目前海上平台对于发电机组的维修是预防性的，此方式有利于提前消除一部分可能存在的故障隐患。自 2010 年开始此工作至 2017 年底，已完成 16 台主发电机抽芯维保工作。根据运行时间，2018 年往后每年预计 2~3台发电机需要进行预防性抽芯检查。但预防性抽芯维保的缺点是当设备不存在问题时，这种定期维修不但造成人力、财力的损耗，而且不必要的拆装对原本良好的设备也会造成损害。

经多方了解，最终锁定了定子局放、转子匝间短路的在线监测设备，它使海上平台能够实时掌握发电机转子以及定子的运行状态，对其发生事故的先兆进行实时的捕捉，用以支持海上平台发电机组预知性的维修。检修思路由“抽着看”向“准判断”进行转变，减少发电机组发生突发性事故造成的经济损失。技术介绍发 电 机 定 子 局 放 与 转 子 匝 间短路在线监测系统由耦合器、磁 通 探 头、 专 用 信 号 电 缆、 主机、上位机和分析软件 IAM(IrisApplication Manager) 组成。如图 2 所示：通过局放上位机系统预留的通讯接口，可实现与计算机监控系统的连接。其系统主要特点如下：可提供报警继电器信号和发电机的健康趋势；通过趋势局放图不仅能帮助发现问题，而且能评价发电机的维修效果；产品通过了 IEEE 相关标准认证，具有高度的安全可靠性；EMC 已有50,000 多只安装在世界各地的电机上，迄今无一例发生问题。局部放电是发生在高压绝缘空隙中或间隙中的小电火花，可通过测量导体中的电流脉冲来监测。

当电压应力超过了在这些空隙中存在的气体的电击穿强度时，局部放电就会发生。根据公式计算，局部放电脉冲的频率大约在50~250 兆赫之间。局部放电发生的原因是由于高压绝缘内部或附近的气隙的击穿（3kV/mm）电压要比完好的绝缘 （300kV/mm）低很多，因此局部放电是绕组绝缘故障的先兆，电压越高，放电强度越大；空隙越大，放电幅度越高。通过检测局放，即可判断定子绝缘好坏。局放耦合器实质上是 80 皮法的环氧云母电容器，简称 EMC，是 IRIS 局放监测技术的基础。可直接连接到高压母线出口端，因此称为母线耦合器。80 皮法电容器实际上相当于一个高频滤波器，极易高频信号通过，特别易于 40兆赫以上的局放信号通过。由 于 转 子 在 机 组 运 转 时 是高速旋转，因此采用通过安装在定子铁芯上的磁通探头来测量气隙中的磁通密度的方式，根据输出电压判断转子绝缘。磁通探头的输出电压值和槽内的有效匝数有关，输出电压值低，说明转子单槽内的有效匝数减少，表示有匝 间 短 路 发 生。 传 感 器 为 TF-Probe 全磁通探头，这种新型探头由许多层印刷电路板组成，印刷电路板的材料是柔性的。这种柔性探头按照在定子齿部上安装进行设计。

安装好的探头截面高度很低，足以适用气隙很小的电动机。探头尺寸为（L×W×H）25.4mm×13.46mm×3.26mm，在发电机转子抽芯时安装，安装完成后不会对发电机的运行造成任何影响。IRIS 公司现有上千台发电机的60,000 个测试结果可供比较，IRIS 公司每年都发布不同机型的Qm 统计值，统计成下图数据库。将检测到的局放 Qm 值与下表进行对比，如果某台发电机 Qm 值超过统计数据中 90% 的这一档，说明该发电机的定子绕组绝缘已经在恶化。将历次局放 Qm 值进行对比，如果局放参数较低且发展平稳，则绕组绝缘良好；如果局放参数值小于 25% 的增长，则绕组绝缘稳定；如果局放参数每隔 6~12个月呈现成倍增长，则绕组绝缘正在加速恶化。应用情况2017 年 7 月 24 日，对某油田透平 A 机发电机进行数据测试。数据显示转子与定子绝缘都处于良好的水平。转子绝缘测试。本次测试过程中，发电机 4 个磁极的磁通密度 幅 值 都 在 98%~115% 的 可 接受范围内，每个磁极的磁通量是对应相等的，差异不明显，说明没有磁极内部发生线圈匝间短路。通过软件分析，不同负载下多次测量，测量结果一致，未发现转子匝间短路现象。定子局放测试。

本次测试过程中，机组的局放峰值 QM 在小于 10 的 范 围， 通 过 与 IRIS 全球统计的百万台发电机组局放数据库进行比对：局放等级处于最良好状况一类。在局放测试统计表中，通过在不同时间段和不同带载下的数据测试分析，局放幅值 QM 基 本 一 致， 差 异 不 大，外部因素对发电机局放的影响基本可以忽略，说明机组绝缘状态非常好。2017 年 7 月 27 日，对某油田透平 B 机发电机进行数据测试。发现转子绝缘数据稍有异常，存在不明显的短路故障点。此种状况下短期内机组的性能并不受影响，但需继续保持对该发电机的密切关注。转子绝缘测试。本次测试在不同的负载下共采集数据 72 组，其中，异常数据 22 组，主要集中在磁极 1、磁极 3，异常数据说明磁极 1、磁极 3 的磁通密度不平衡，但异常数据并不连续，并非典型匝间短路的现象。造成这种情况的原因可能是磁极 1、磁极 3 中存在不明显短路故障点。此种状况下短期内机组的性能并不受影响，但需继续保持对该发电机的密切关注。定子局放测试。本次测试过程中，机组的局放峰值 QM 在小于 10 的范围，通过与 IRIS 全球统计的百万台发电机组局放数据库进行比对：局放等级处于最良好状况一类 。在局放测试统计表中，通过在不同时间段和不同带载下的数据测试分析，局放幅值 QM 基本一致，差异不大，外部因素对发电机局放的影响基本可以忽略，说明机组绝缘状态非常好。

技术推广价值发电机定子绕组及转子绝缘在线监测技术的应用，有效的弥补了机组定子 / 转子绕组的绝缘问题监控方面的缺口，为寻找发电机出现故障或异常震动、温度、声音的原因提供了可靠依据通过检测数据。探头及耦合器的安装伴随着抽芯的机组同步进行，探头及耦合器安装完毕的单元每年进行一次离线监测，对于参数异常的机组加密测试，出具监测报告，形成趋势，预防性指导后续。通过最小投入实现了发电机定子绝缘、转子绝缘的持续性在线监测与分析，预判发电机故障、指导机组运维保养、补充维修验收的手段等，同时也是电网大数据的补充。为推动从“计划维修”到“预知性维修”的转变，打下了坚实基础。从“计划维修”到“预知维修”。发电机绝缘在线监测技术的应用，可实时或定时在线监测、诊断潜伏性故障或缺陷，及时发现绝缘相关故障问题，为设备的“预知维修”提供了可靠的依据。从“定期检测”到“实时检测”。

以往对发电机进行绝缘检测是在大修后通过对发电机进行局部预防性试验来实现，试验项目和所需设备繁多，花费工时较长。而且当发电机的某一元件绝缘有缺陷时，此种试验往往无法反映真实的情况。发电机绝缘在线监测技术的应用，使发电机在正常带载情况下，即可持续性的获取绝缘监测数据，并且不影响发电机的稳定运行。数据分析难度降低。以往对发电机进行的定期试验后，产生大量的数据，需要极为专业的人员花费大量的时间进行分析。发电机绝缘在线监测系统产生的监测数据，非专业人员经过短至半天的培训即可根据这些数据客观的进行发电机绝缘状况分析。施工简易，工期短，所需人力少。在发电机实施抽芯清洗工作的间隙安装转子磁通探头，在发电机倒机后安装定子局放耦合器，安装施工一般 1~2 天，所需施工人员 2~3 人，无需额外的停产时间。可靠耐用。用于监测局放信号的电容耦合器和转子磁通探头经过了非常严格的测试，检验证书已经表明这些耦合器和传感器绝对不会对电机的正常运转产生任何影响。