汽轮发电机转子轴电压产生原因及应对措施

来源:用户上传      作者: 崔 峰

　　1、引言
　　
　　随着近年来我国电力事业的蓬勃发展，火力发电的机组数量越来越多，发电机转子轴电压高的问题也日趋增多。汽轮发电机在运行中，由于某些原因导致发电机组大轴上产生了电压，称之为轴电压。发电机的轴电压一直是存在的，但一般不高，通常不超过几伏～十几伏，但轴电压的数值超过一定值时，有可能会击穿轴承油膜，在转轴、轴瓦、端盖、大地之间形成轴电流。轴电流能破坏维持轴颈安全运行油膜的稳定，还会在轴颈表面放电，形成电蚀点，从而影响机组的安全稳定运行。
　　
　　2、轴电压的产生原因
　　
　　通过对发电机的生产制造、安装调试及运行等方面的研究，轴电压的产生可能有以下几个原因：
　　低阻抗电压源：
　　1)磁路不对称――发电机在制造中在定子铁芯接缝、转子偏心，定、转子之间气隙不均等都会产生磁路不对称或出现磁场畸变等现象。旋转的转子切割这些不对称的磁通，会在转子一轴承一座板回路上感应生成轴电压。
　　2)轴向磁通一转子上的剩磁、转子绕组不对称等都会在发电机集电环、串激绕组连接线等部位，造成磁势不能抵消，在转子上产生剩余磁势，从而在转子两端感应出轴电压。
　　
　　高阻抗电压源：
　　
　　1)静电荷――汽轮发电机运行时，高温高压蒸汽冲刷汽轮机叶片，在叶片中产生静电荷，由于轴承的良好绝缘和汽轮机转轴与发电机转子的连接，在转子上产生静电势，形成轴电压。
　　2)有源装置――外部静止励磁装置、外部电压源，外部有源转子绕组保护装置。发电机的定子铁芯与转子绕组之间存在分布电容，电流的脉动分量在分布电容上产生电容电流，就会在转子与地之间产生电势差，即轴电压。同样外部电压源也可使转子产生电势，形成轴电压，且其为高频分量。励磁系统容抗偶合也可以产生轴电压。
　　
　　3、轴电压危害
　　
　　轴电压的大小随机组情况的不同而不同，一般说来机组容量越大，其气隙磁通和结构的不对称性也越大。而磁场中谐波分量和铁芯饱和程度以及定子的不平整度也越大，轴电压峰值就越高，轴电压的波形具有复杂的谐波分量，采用静止可控整流励磁的机组，其轴电压波形中有很高的脉冲分量，对油膜绝缘特别有害，当轴电压达到一定值后，如不采取适当措施，油膜会被击穿而产生轴电流。当发电机的轴电流大到一定程度时，会破坏油膜造成发电机轴承的过热、轴承或轴径出现伤疤或斑点，甚至烧坏轴承，并可产生细小的金属颗粒进入轴承润滑油中，使轴承磨损。当轴瓦绝缘损坏或发电机轴瓦异常接地时，将引起大轴磁化甚至连同汽轮机整体磁化。
　　
　　4、轴电压的测量：
　　
　　Ul：励磁端轴承对地电压
　　u2：大轴两端电压
　　测量时先测u2，再测ul。测量ul时应把轴承外壳与轴用铜刷短路，否则，因轴承与轴之间的油膜电阻影响测量结果，通常Ul=U2。
　　若u1与u2相差10％以上，则表示绝缘垫等绝缘不良，而当出现绝缘不良时，通常U1
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