IRIS-ELCID发电机定子铁损检测仪

IRIS-ELCID发电机定子铁损检测仪

1.  ELCID检测目的

机械应力，电应力和环境应力会导致电动机、发电机定子铁心叠片间的绝缘恶化。

绝缘的恶化将会引起如图所示的故障电流。这些故障电流产生热点从而进一步加速铁心的老化，在个别案例中，足够热量就可融化铁芯的小部分，而与绕组相邻的铁芯温度升高,更会导致绕组绝缘的早期损坏。很明显的，在电机进行大修检查时应检测出这些热点并将其修复。如果不管不顾，将会导致对定子绕组的破坏和整台机组的破坏。

     设备的正常连续运转，需要一种简单，节约的预防性维护工具，用于准确检验铁心叠片的完整性，希望借助该检测工具达到以下目的：

--评估机组状况

--确定故障位置

--评估故障的严重性

--检测和验证维修

1. 应用方案介绍

ELCID 是一种用电磁方法检测铁心叠片绝缘的方法（电磁铁芯故障检测仪），能对定子铁芯层间故障进行可靠和安全的检测

    这种方法由英国中心电力委员会（现在更名为RWE npower plc）研发出来。

这个方法仅仅使用额定励磁的一小部分（4%）用于在铁芯内部诱导产生故障电流，然后由拾取线圈感应。这就避免了通常使用额定环流检测的高励磁测试法（LOOP 检测法或通常所称谓的电机铁损检测法）带来的诸多问题（例如操作繁琐，检测工作量大，无法准确定位缺陷深度，施加额定励磁对设备带来的二次损伤等），能够准确的发现故障区域，无论故障区域在铁齿表面还是深埋在表面之下。

该系统称为电磁铁芯故障检测仪（ELCID）。该技术权利由 ADWEL 国际公司获得，并持续对该产品进行提升。ADWEL 国际公司后来与 IRIS 电力公司合并，现由 IRIS 公司生产并提供一系列电磁铁芯故障检测仪产品。

2004年度的 CIGRE会议中，已确定电磁式定子铁心缺陷探测仪（简称EL CID）能对定子铁心层间故障进行可靠和安全的检测，此方法已被国际电力行业广泛地采用。 

            加拿大艾瑞斯（IRIS）电力有限公司的定子铁芯缺陷探测仪ELCID Evolution)

ADWEL公司和IRIS POWER公司于2007年5月份合并后，IRIS POWER公司推出了全新一代产品，并命名为ELCIDEvolution。 ELCID Evolution是第三代测试仪器，能可靠和方便地进行检测定子铁心。该仪器比起它早期型号使用更少时间和更低成本来检测定子铁心的状况。

   ELCID Evolution同样适用于检测汽轮发电机、水轮发电机和大型马达定子铁心。

1. 技术应用介绍

ELCID是采用额定值4%的磁通量，并由快速安装的励磁系统来产生。在定子铁心层间绝缘层的任何缺陷会产生故障电流，而该电流会被Chattock绕组线圈检测到，并由ELCID信号处理器来分析。检测结果将被储存到电脑中，作为分析之用和制作检测报告，铁心的故障就能被精确得到定位。也能和以前的趋势分析进行比较。

1. 铁芯故障引起的电流磁场会在铁芯表面产生磁位梯度，通过一种特别绕制的线圈：Chattock 电位计来量测磁势差。Chattock 电位计输出的 AC 讯号大小等比于他两端的磁势差。磁势差的检测包括两部分。

a. 励磁部分提供了一个在铁芯表面相当恒定的磁场.

b. 铁芯内任何故障电流会因强度的比例在铁芯表面形成磁势差。这两种讯号都会被 Chattock 检测到。

2. 通过对铁芯表面，沿铁芯导体绕槽进行纵向扫描，每一次对每个槽和其相邻 2 个铁齿进行检查，以达到覆盖铁芯内全部表面的目的。Chattock 固定于每两个相邻槽的外缘，其输出讯号将包括励磁磁场及任何感应的故障电流。

1. 电磁铁芯故障检测仪ELCID 接收 Chattock 讯号，并将他与取自励磁电流的参考讯号进行分析。检测讯号与参考讯号同相的部分主要是来自励磁产生的磁场。该相位成分相对较大，且无论铁芯有无故障存在，他都会存在铁芯各部位。
2. 因故障所引起的电流与励磁电流有 90°相位差，这就是 QUADRATURE 电流。讯号处理主机通过参考讯号 (透过电流传感器取自励磁电流 )及同步侦测器分离 Chattock 讯号内的 QUADRATURE 成分。这两种讯号可被显示及记录，并且用于随后的分析中。讯号处理主机已被校正能直接显示故障电流值。
3. 讯号处理主机会记录 Chattock 检测来自每二个相邻铁芯齿的讯号, 以给出每个槽的QUAD 曲线。这些曲线会显示故障位置及故障电流幅值，通过手持小型的Chattock 对铁芯齿面和线槽内壁（在定子线棒取出的情况下）进一步量测可进一步确认故障点位置。

   4. ELCID 是一种高敏感度的检测技术，对不影响电机可靠度的一些微小损坏也可以被检测出。这种高敏感度对是否对电机进行维修提供可靠的依据。从数十年的经验及众多的实际案例显示, 如果 QUAD 电流（使用 4%额定励磁）超过 100mA时, 就需要进一步对铁芯进行检查。这个准则对应到采用额定环流检测法对相同的故障时, 有 5-10°C 的温差。

               技术优势

--低励磁能量- 4%，具有高灵敏度可以检测微小故障。

--高速，便携，不需其它高额设备，在仪器设置及检测方面，可大幅缩短检测时间

--低人力要求， 

--降低对检测结果的主观判定

--立刻解读测试结果

--自动且永久的保持测试记录。

--维护期间进行重复测试

--有无绕组都能进行测试

--能确定是表面、线棒下、还是在表面下的故障

--更有效地进行深层次故障检测

--能对铁心局部重复检测，并能合并数据来获取完整铁心状况的图形.

   安全特性

-- 仅使用120/230V电源来加励磁和操作

-- 双重绝缘降低操作人员的风险

-- 低励磁磁通水平能减少对层间绝缘进一步损坏，避免铁芯在没有冷却系统的情况下

,因采用额定环流检测法，而导致铁芯进一步的损坏。

                         系统构成

本标准检测仪每套检测仪所包含附件可能不尽相同, 在此仅对主要主配件简单阐述如下：

1. ELCID 讯号处理主机：
2. 该讯号处理主机（SPU）位于一个塑料外壳中以避免 ELCID 检测系统在测试的时候，在具有诱导电压的场所和被测机器发生偶然的电气连接。

图示为处理主机前部控制板，面板上配备有下列连接插头和控制器。左边区域为全部连接插头，右边为主控制器。用户可以通过查看 LCD 显示屏并使用底部菜单按钮对仪器进行操作，使用右下角的大的旋转纽来进行调整。

3.  相位参考传感器：

1. 带敞开式钳口的相位参考传感器用于钳住励磁电源的输入电流，该线圈属于电压检测类型（ Rogowski 线圈）。其接头（蓝色）需连接到讯号处理主机的参考输入端子 Reference Input。

采用电流互感器检测励磁电源的输入电流而获取参考讯号是另一种选择, 但必须使用适当低阻抗的终端。同时提供一条延长线, 用于相位参考传感器与讯号处理主机距离过远时（含 3 接点的连接器）。

1. 校准单元和参考讯号输出回路：
2. 该校准单元可提供精确的一安培电流讯号，作为 Chattock 线圈电流幅值量测和相电流校准用。将 Chattock 线圈的感应探头置入内建校正通道的校准单元，使感应探头与校正通道的底部接触。同相位的参考讯号可由钳住插入校准单元参考讯号输出端的参考讯号输出回路获得。校正讯号可通过内部设定为 50Hz 或 60Hz。 校准单元所需的直流电源透过一条短的电源线连接讯号处理主机的辅助电源插座(auxiliary power socket)获得。
3. Chattock 线圈：
4. 一系列从 10 到 40 厘米不同规格长度的 Chattock 线圈包含在内，这些线圈可能是手持式，或可以放置在不同形式的检测车上(手动或自动)，直接或通过延长线连接到讯号处理主机。该连接线经掩蔽并适用一个内含 5 端子的 Lemo 连接器，连接器本身为绝缘体。
5. 手动检测小车：
6. 手动小车使得 Chattock 线圈能在铁芯表面来回移动, 手动小车可以通过底部的磁铁紧紧的吸附在铁芯表面，握住小车上方的把手轻推小车，就可带动小车底部的滚轮使得小车前进，具轻微弹力的 Chattock 线圈固定器，使得小车行进时Chattock 线圈二边的端部可与铁芯表面有良好的接触.用所附的扳手松开 4 个 3 毫米的六角螺丝，依据电机的槽宽调整小车的宽度。位于小车每一侧前端有二个 3 毫米的六角螺丝，调整他们就可调整小车的弯曲度。小车上内建的跟踪编码器滚轮可提供距离信息，其输出讯号经由可插拔的讯号线连接到讯号处理主机。该讯号线同时传送控制按钮及显示灯的讯号到讯号处理主机，通常使用于单人检测铁芯时。当按下按钮时，会将距离重置为零。小车顶部把手可拆卸，将讯号电缆收整在此。电缆是屏蔽的并且使用 6 针的圆形插头（黑色封套），插头本身也是屏蔽的。
7. 励磁线圈：
8. 额定电流和长度都适合作为励磁用途的电缆已被包含在本系统的标准供货范围内，使用这些电缆比起另外自行取得的电缆要便利许多。该励磁绕组系统为切换式励磁系统，其具体说明参见励磁系统操作手册。标准励磁电缆长度为 10 米 及 20 米，可依测试需要进行串联增加长度。电缆内包括 6 条并联的导线，每条导线的额定电流为 20A（因现场周温和冷却条件而有所不同），切换控制盒上包含了一个感应电压的输出端子，如果励磁电压不足，励磁绕组会自动切换将导线并联成 2 匝或 3 匝，使得每匝电流达到 32A。对于长度较短的定子铁芯, 足够长的励磁电缆可重复多次缠绕。如果使用标准的励磁电缆并选择多匝，对感应电压的要求需有一个容许值。励磁切换控制盒连接励磁电缆与励磁电源，并提供感应电压的输出端子。
9. 测试系统连接

 图. 铁芯故障检测仪系统连接

1. 系统软件
2. ：系统所提供软件称为 ELAN 软件，通过安装所提供的软件光盘即可正常安装该软件。