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發電機作為海上平臺供電設備，是整個油田生產、生活最重要的設備，一旦發生故障將會帶來重大的經濟損失。根據美國電科院和中國清華大學的統計調查結果顯示，旋轉電機故障主要發生的部位為：定子繞組、轉子、鐵芯，其中定子繞組和轉子故障占所有發電機故障的 56%。發電機定子繞組故障所導致的損失比起轉子及鐵芯導致故障的損失大很多，這些故障往往會引起發電機的不正常工作、停機，嚴重的甚至會燒毀發電機，給平臺帶來安全和經濟上的龐大損失。遼東作業公司共有主發電機42 臺，目前海上平臺對于發電機組的維修是預防性的，此方式有利于提前消除一部分可能存在的故障隱患。自 2010 年開始此工作至 2017 年底，已完成 16 臺主發電機抽芯維保工作。根據運行時間，2018 年往后每年預計 2~3臺發電機需要進行預防性抽芯檢查。但預防性抽芯維保的缺點是當設備不存在問題時，這種定期維修不但造成人力、財力的損耗，而且不必要的拆裝對原本良好的設備也會造成損害。

經多方了解，最終鎖定了定子局放、轉子匝間短路的在線監測設備，它使海上平臺能夠實時掌握發電機轉子以及定子的運行狀態，對其發生事故的先兆進行實時的捕捉，用以支持海上平臺發電機組預知性的維修。檢修思路由“抽著看”向“準判斷”進行轉變，減少發電機組發生突發性事故造成的經濟損失。技術介紹發 電 機 定 子 局 放 與 轉 子 匝 間短路在線監測系統由耦合器、磁 通 探 頭、 專 用 信 號 電 纜、 主機、上位機和分析軟件 IAM(IrisApplication Manager) 組成。如圖 2 所示：通過局放上位機系統預留的通訊接口，可實現與計算機監控系統的連接。其系統主要特點如下：可提供報警繼電器信號和發電機的健康趨勢；通過趨勢局放圖不僅能幫助發現問題，而且能評價發電機的維修效果；產品通過了 IEEE 相關標準認證，具有高度的安全可靠性；EMC 已有50,000 多只安裝在世界各地的電機上，迄今無一例發生問題。局部放電是發生在高壓絕緣空隙中或間隙中的小電火花，可通過測量導體中的電流脈沖來監測。

當電壓應力超過了在這些空隙中存在的氣體的電擊穿強度時，局部放電就會發生。根據公式計算，局部放電脈沖的頻率大約在50~250 兆赫之間。局部放電發生的原因是由于高壓絕緣內部或附近的氣隙的擊穿（3kV/mm）電壓要比完好的絕緣 （300kV/mm）低很多，因此局部放電是繞組絕緣故障的先兆，電壓越高，放電強度越大；空隙越大，放電幅度越高。通過檢測局放，即可判斷定子絕緣好壞。局放耦合器實質上是 80 皮法的環氧云母電容器，簡稱 EMC，是 IRIS 局放監測技術的基礎。可直接連接到高壓母線出口端，因此稱為母線耦合器。80 皮法電容器實際上相當于一個高頻濾波器，極易高頻信號通過，特別易于 40兆赫以上的局放信號通過。由 于 轉 子 在 機 組 運 轉 時 是高速旋轉，因此采用通過安裝在定子鐵芯上的磁通探頭來測量氣隙中的磁通密度的方式，根據輸出電壓判斷轉子絕緣。磁通探頭的輸出電壓值和槽內的有效匝數有關，輸出電壓值低，說明轉子單槽內的有效匝數減少，表示有匝 間 短 路 發 生。 傳 感 器 為 TF-Probe 全磁通探頭，這種新型探頭由許多層印刷電路板組成，印刷電路板的材料是柔性的。這種柔性探頭按照在定子齒部上安裝進行設計。

安裝好的探頭截面高度很低，足以適用氣隙很小的電動機。探頭尺寸為（L×W×H）25.4mm×13.46mm×3.26mm，在發電機轉子抽芯時安裝，安裝完成后不會對發電機的運行造成任何影響。IRIS 公司現有上千臺發電機的60,000 個測試結果可供比較，IRIS 公司每年都發布不同機型的Qm 統計值，統計成下圖數據庫。將檢測到的局放 Qm 值與下表進行對比，如果某臺發電機 Qm 值超過統計數據中 90% 的這一檔，說明該發電機的定子繞組絕緣已經在惡化。將歷次局放 Qm 值進行對比，如果局放參數較低且發展平穩，則繞組絕緣良好；如果局放參數值小于 25% 的增長，則繞組絕緣穩定；如果局放參數每隔 6~12個月呈現成倍增長，則繞組絕緣正在加速惡化。應用情況2017 年 7 月 24 日，對某油田透平 A 機發電機進行數據測試。數據顯示轉子與定子絕緣都處于良好的水平。轉子絕緣測試。本次測試過程中，發電機 4 個磁極的磁通密度 幅 值 都 在 98%~115% 的 可 接受范圍內，每個磁極的磁通量是對應相等的，差異不明顯，說明沒有磁極內部發生線圈匝間短路。通過軟件分析，不同負載下多次測量，測量結果一致，未發現轉子匝間短路現象。定子局放測試。

本次測試過程中，機組的局放峰值 QM 在小于 10 的 范 圍， 通 過 與 IRIS 全球統計的百萬臺發電機組局放數據庫進行比對：局放等級處于最良好狀況一類。在局放測試統計表中，通過在不同時間段和不同帶載下的數據測試分析，局放幅值 QM 基 本 一 致， 差 異 不 大，外部因素對發電機局放的影響基本可以忽略，說明機組絕緣狀態非常好。2017 年 7 月 27 日，對某油田透平 B 機發電機進行數據測試。發現轉子絕緣數據稍有異常，存在不明顯的短路故障點。此種狀況下短期內機組的性能并不受影響，但需繼續保持對該發電機的密切關注。轉子絕緣測試。本次測試在不同的負載下共采集數據 72 組，其中，異常數據 22 組，主要集中在磁極 1、磁極 3，異常數據說明磁極 1、磁極 3 的磁通密度不平衡，但異常數據并不連續，并非典型匝間短路的現象。造成這種情況的原因可能是磁極 1、磁極 3 中存在不明顯短路故障點。此種狀況下短期內機組的性能并不受影響，但需繼續保持對該發電機的密切關注。定子局放測試。本次測試過程中，機組的局放峰值 QM 在小于 10 的范圍，通過與 IRIS 全球統計的百萬臺發電機組局放數據庫進行比對：局放等級處于最良好狀況一類 。在局放測試統計表中，通過在不同時間段和不同帶載下的數據測試分析，局放幅值 QM 基本一致，差異不大，外部因素對發電機局放的影響基本可以忽略，說明機組絕緣狀態非常好。

技術推廣價值發電機定子繞組及轉子絕緣在線監測技術的應用，有效的彌補了機組定子 / 轉子繞組的絕緣問題監控方面的缺口，為尋找發電機出現故障或異常震動、溫度、聲音的原因提供了可靠依據通過檢測數據。探頭及耦合器的安裝伴隨著抽芯的機組同步進行，探頭及耦合器安裝完畢的單元每年進行一次離線監測，對于參數異常的機組加密測試，出具監測報告，形成趨勢，預防性指導后續。通過最小投入實現了發電機定子絕緣、轉子絕緣的持續性在線監測與分析，預判發電機故障、指導機組運維保養、補充維修驗收的手段等，同時也是電網大數據的補充。為推動從“計劃維修”到“預知性維修”的轉變，打下了堅實基礎。從“計劃維修”到“預知維修”。發電機絕緣在線監測技術的應用，可實時或定時在線監測、診斷潛伏性故障或缺陷，及時發現絕緣相關故障問題，為設備的“預知維修”提供了可靠的依據。從“定期檢測”到“實時檢測”。

以往對發電機進行絕緣檢測是在大修后通過對發電機進行局部預防性試驗來實現，試驗項目和所需設備繁多，花費工時較長。而且當發電機的某一元件絕緣有缺陷時，此種試驗往往無法反映真實的情況。發電機絕緣在線監測技術的應用，使發電機在正常帶載情況下，即可持續性的獲取絕緣監測數據，并且不影響發電機的穩定運行。數據分析難度降低。以往對發電機進行的定期試驗后，產生大量的數據，需要極為專業的人員花費大量的時間進行分析。發電機絕緣在線監測系統產生的監測數據，非專業人員經過短至半天的培訓即可根據這些數據客觀的進行發電機絕緣狀況分析。施工簡易，工期短，所需人力少。在發電機實施抽芯清洗工作的間隙安裝轉子磁通探頭，在發電機倒機后安裝定子局放耦合器，安裝施工一般 1~2 天，所需施工人員 2~3 人，無需額外的停產時間。可靠耐用。用于監測局放信號的電容耦合器和轉子磁通探頭經過了非常嚴格的測試，檢驗證書已經表明這些耦合器和傳感器絕對不會對電機的正常運轉產生任何影響。