发电机轴电流的预防

姜小龙

（杭州杭发发电设备有限公司浙江杭州311200）

摘要：发电机在正常运行中很多情况会产生轴电流，发电机的绝缘体被破坏会产生轴电流，发电机的功率变化会影响轴电流的大小，轴电流会随着发电机无功功率的增大而增大，相反轴电流会随着发电机有功功率的增大而变小。而产生发电机轴电流会对发电机的正常运行造成很大影响，比如发电机产生轴电流会带动整个发电机组发生强烈震动，会损害镜板和轴承，会使发电机温度升高，以及影响发电机的正常运行等等。本文主要以水轮发电机为例来介绍发电机轴电流形成的原因、发电机轴电流对发电机产生的危害，以及预防和解决措施。以此，对发电机轴电流进行简要介绍。

关键词：发电机；轴电流；产生原因；预防措施

引言：

不同种类的水轮机轴承有着不同程度的电压耐受度，如果运行中产生的轴电压超过轴承的最大电压承受值，就会产生轴电压，轴电压会在轴瓦和轴承处产生小孔，严重时会烧坏瓦面以及轴颈和轴承，甚至影响发电机的正常运行。因此，对发电机轴电流进行研究和预防是十分重要的。

一、产生轴电流的原因

转轴在各种情况下都会带有磁性，即为转轴的磁化效应，旋转磁场通过与导体接触碰撞，会在机组的部分零件内产生一定的电位，随着电位不断升高会发生击穿油膜的情况，就会产生电流回路。这种电流回路可能在轴承或其他零件中形成局部电流，这种局部电流又会产生新的磁场来磁化其他的零件。因此，这种磁电经过不断的转化，会在机组内形成很强的磁场和很高的电流，即为发电机轴电流。

二、在发电机运行过程中轴电流产生的危害

发电机产生轴电流首先是对轴径和轴瓦产生损害，严重时会影响电机的正常运行。水轮发电机一般会用滑动轴承，滑动轴承必须要用油进行润滑，发电机轴承在快速转动的时候形成一层油膜在轴承与轴瓦之间，这样可以减少轴瓦和轴承的相互摩擦，降低机组温度。油膜的绝缘作用在电压较低时会保证油膜不被击穿。只有在旋转过程中电压不断升高，将油膜击破，在轴与轴瓦接触的瞬间会产生比较大的轴电流，这时的轴电流可能会高达上千安，就可以烧坏轴径和轴瓦。另外，运行过程中的不断摩擦会在轴上产生静电，进而导致轴上的电压上升，大轴在旋转的过程中只要接触其他的部件，就会对该部件进行放电，否则通过不断积累会在大轴上产生过高的电压，当电压超过轴承上油膜的绝缘承受范围时，会在较短的时间内快速放电，这种情况不断发生，就会损害大轴和瓦面，甚至是导致大轴和轴瓦变形，严重的时候会影响发电机的正常运行。

在水电站正常安装完成后，需要对电机组进行振摆和瓦温测试，测试通过后发电机组才能正常运转，如果在测试过程中增加机组电压和负荷时出现瓦温和振摆上升较快时，应该立刻停止运行并进行检查。

三、测量轴电压的方法

轴电压上升是导致轴电流上升的前提条件，因此怎么测量轴电压是预防轴电流的重要条件。测量轴电压主要有以下两个情况：

（一）借用高内阻交流电压表，分别在发电机组空载和负载的情况下，测量非接地端对地电压，就可以测出发电机空载时候的电压值和满载时候的电压值，即为轴电压；

（二）在运行过程中测量，每隔一段时间对轴电压测量一次，正常情况下轴电压应该低于满负荷时的电压，如果轴电压大于满负荷时的电压值，就需要缩短时间进行反复测试，如果电压值不断升高，就说明存在电压过高会击破绝缘体对电机产生损害的情况，就需要及时停止运作，对电机进行检查和维修。

四、测量轴电流的方法

采用测量轴电压来判断是否存在电压过高会击破绝缘体的情况，需要在电机正常运转时不断的进行测试，会耗时不方便，同时也会比较危险。而采用在线监测发电机轴电流的情况，相比之下，会比测量电压安全和便捷。测量轴电流的方法是，可以采用高性能的单价片作为控制部件来组成控制器，然后在下导轴承与大轴接地碳刷之间安装空心环形电流互感器，来作为电流传感器，发电轴产生的电流变化可以通过控制器进行处理，来反映电流是否超过安全值。

这种实时监测轴电流的方法优点是，能实时监控电流发生的变化，及时发现异常情况，及时采取措施以防止异常情况恶化。

五、预防发电机轴产生轴电流的方法

要预防发电机电轴产生电流，要从发电机轴电压方面入手，尽可能的减少产生轴电压的因素：①在生产安装发电机定转子的方面，在要求的范围内增高定子铁芯合缝的平整度，减小定子硅钢片的缝隙；②在发电机负荷侧的轴上安装接地碳刷来解决由摩擦产生静电而产生的轴电压，这种情况对接地碳刷有一定的要求，接地碳刷必须可靠，才能释放电压阻止大轴电荷的不断累积，能有效防止大轴因充电而升高电位，也能避免电压过高冲破绝缘层瞬间产生的高电流；③在发电机各个轴承座下面安装绝缘垫，这样可以通过绝缘垫来隔断各个轴之间产生的电流回路，以阻止轴电流产生；④要注意磁场中心与轴中心不一致的问题，要注意转子与定子之间空气间隙是否均匀，要防止大轴的摆度和转子匝间短路的情况；⑤选择正确的电缆，要选择对称的多芯电缆，接地线也要对称排列；因为铜有这较好的导电性能和屏蔽功能，因此要选择屏蔽层是铜编制带的电缆；电缆两边要做三百六十度的接头，并分别与电机内接地端和变频柜相连接。⑥安装高频滤波器，变频器上的高频谐波器可以产生电流，如果可以很好的削弱高频电流，就可以在源头上阻止轴电流的产生，安装高频滤波器可以发挥这样的作用。

要对轴电压和轴电流的产生进行预防，首先要重视轴瓦绝缘体的安装和测量，在安装过程中采用1000v绝缘电阻测试仪进行测量，每块瓦与地之间的绝缘电阻值不小于1兆欧，如果小于1兆欧就说明绝缘情况不好，必须进行改善，直到到达要求为止。在轴瓦绝缘情况测量过程中，要注意发电机的各路进出油管连接处螺栓是否有配套的绝缘体，绝缘情况是否良好，绝缘电阻是否能够满足要求。

发电机轴瓦的损坏程度受轴电流的大小和作用时间的长短影响，要预防发电机轴产生轴电流对电机运行的影响，一定要做好对发电机轴电流进行实时监测的工作，这样才能及时发现异常，及时解决异常，以延长电机组件的使用寿命，维持电机正常运转。

结束语：

发电机正常运行过程中会造成轴电流产生的情况很多，对发电机轴电流进行实时监测是预防发电机产生轴电的主要办法。因此，在实际的工作中一定要重视对轴电流的实时监测。轴电流在几毫安到几百毫安的时候，看似变化不大，但是如果忽视了这一情况，可能会导致很严重的结果，而影响发电机的正常运行。所以，在轴电流逐渐变大的情况下，一定要提高警惕，及时的采取措施，比如停机检查维修等，以防情况不断恶化而带来严重的后果。另外，要对电机进行定期的检查、维修，特别是绝缘体的电阻值，一旦发现电阻值异常要立刻更换绝缘体。总之，在正常的运行过程中，应该持有严谨的态度，敏锐的观察各种异常情况，重视轴电流值的变化情况和绝缘体的电阻值情况，发现异常立即解决，以保证发电机的正常运行。

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