【摘要】在水輪發(fā)電機運轉(zhuǎn)過程中，如果磁通失去平衡狀態(tài)，將會產(chǎn)生軸電壓以及軸電流，軸電流的不斷增大，繼而引發(fā)油料發(fā)生質(zhì)變、軸瓦燒損以及軸承振動等現(xiàn)象，對發(fā)電機的安全運行造成嚴重影響。本文通過對水輪發(fā)電機實際工作進行檢測、分析，對造成發(fā)電機軸電流產(chǎn)生故障的原因進行探究，最終得出電流故障正確處理的方法，以供其他同行類似問題的解決參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】水輪發(fā)電機；軸電流；故障原因；處理策略

在發(fā)電機安全運行中軸電流的產(chǎn)生是對軸電流給予保護的一種反映。軸電流的保護是以所測電流值為根據(jù)發(fā)出信號，可使軸承以及軸瓦受到電機軸電流的破壞降到最低。本文采取排除法對軸電流出現(xiàn)異常原因進行查找，發(fā)現(xiàn)一次軸電流沒有異?，F(xiàn)象，但是發(fā)現(xiàn)二次軸電流異?，F(xiàn)象的出現(xiàn)和機組轉(zhuǎn)速以及勵磁電流有很大關(guān)系。仔細分析發(fā)現(xiàn)，軸CT中，轉(zhuǎn)子上部勵磁空間的磁場電磁感應(yīng)的生成是電流異常的主要原因，然后通過系列措施使軸電流異?，F(xiàn)象得到有效解決。

1、實施軸電流保護的重要意義

在發(fā)電機組運轉(zhuǎn)中，轉(zhuǎn)子與定子之間存有不均勻的氣隙，以及定子鐵芯局部存在較大的電阻或者不對稱的磁路等等，致使定子磁場出現(xiàn)失衡狀態(tài)。此時，在發(fā)動機轉(zhuǎn)子會有和軸相交的軸向感應(yīng)電勢和交變磁通產(chǎn)生。軸承的絕緣性能較好時，所產(chǎn)生的軸電流較小，假如軸承某部位絕緣性能差或者軸電壓比油膜擊穿值較大時，軸電流會顯著增大，較大的軸電流會對軸瓦造成損傷、電蝕或者毀壞。同時軸承潤滑油老化變質(zhì)的速度加快。因此采取必要手段，實施軸電流保護措施，是確保水輪發(fā)電機組安全運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。

2、檢測分析軸電流異常的常用方法

2.1 常規(guī)檢測

檢測發(fā)動機主軸的對地電阻。接地碳刷的接線端子位置可用萬能表進行主軸對地電阻實施檢測。機組處于停機狀態(tài)，主軸的對地電阻趨于零；機組處于運行狀態(tài)，主軸的對地電阻不小于1MΩ。鑒于未有對機組下的軸承采取隔離絕緣措施，機組處于停機狀態(tài)時下導(dǎo)瓦與主軸之間直接接觸，致使電阻值趨近于零；在機組運轉(zhuǎn)中，軸承瓦面形成油膜，所以此時電阻值超過1MΩ。另外，檢測機組時可用500V的搖表，推力軸承與上導(dǎo)軸承也達到了絕緣要求。機組轉(zhuǎn)軸的對地絕緣情況并沒有出現(xiàn)異常。

檢測軸承透平油和軸承瓦面。機組經(jīng)過多年的投入運轉(zhuǎn)，對各部軸承透平油和軸承瓦面進行檢測，均無出現(xiàn)異常檢測結(jié)果。

檢測電磁干擾。為了實現(xiàn)對電磁感應(yīng)產(chǎn)生的原因，需要對軸CT二次端子與軸電流二次接線的回路部分的電磁干擾進行檢測。將CT二次端子與備用軸CT的二次回路直接連接造成短路，機組在運行狀態(tài)下，回路的開路電壓可在就地端子箱的位置測得，此時的電阻數(shù)值為零，所以可將軸電路的二次回路所產(chǎn)生的電磁干擾因素排除掉。

檢測性能參數(shù)。在針對機組進行檢修時，測量軸CT飽和的倍數(shù)以及變化發(fā)現(xiàn)變比沒有出現(xiàn)錯誤，并且在40A一次電流出現(xiàn)時，二次電流仍然保持良好的線性度。

檢測轉(zhuǎn)軸剩磁。機組停機狀態(tài)下，可用懸吊回形針的方法對1、2號機組的上下導(dǎo)軸的剩磁狀況進行檢測。在主軸上均發(fā)現(xiàn)有回形針被輕微吸附的現(xiàn)象。鑒于兩機組的主軸所產(chǎn)生的磁化現(xiàn)象比較微小，可以認為軸電流的一次現(xiàn)象并不是磁化因素造成的。

2.2 電壓電流波形檢測

為了對引起軸電流異常的原因進行深入分析，曾經(jīng)實測錄波1、2號機組的軸電流一、二次回路產(chǎn)生的信號，并觀察錄波器所記錄的機組電壓、轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)負荷時二次軸電流產(chǎn)生的波形發(fā)現(xiàn)，二次電流的頻率、大小都與機組的轉(zhuǎn)頻成正比，并且勵磁電流增加其值隨之增大，但是與機組負荷沒有多大關(guān)系。有檢測結(jié)果分析可知，當(dāng)2號機組空轉(zhuǎn)時，一次軸電流與軸電壓值均為零，二次軸電流為12.5mA，遠遠超過了報警值5mA，系統(tǒng)出現(xiàn)報警。當(dāng)2號機組空載時，一次軸電壓與軸電流的數(shù)值比較小，工頻50Hz的主頻二次軸電流與電壓值分別為20mA和5.2V，主頻轉(zhuǎn)頻為7.13Hz，兩頻率的大小相差較大。由此可得，一次軸電流沒有出現(xiàn)異常，二次軸電流出現(xiàn)異常的原因與一次軸電流沒有關(guān)系，與機組轉(zhuǎn)速和勵磁電流關(guān)系密切，其頻率和機組的頻率保持一致。

2.3 磁場檢測

為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的上下部空間存在磁場情況的檢測，將三個空心線圈加裝在1號機組的上機架下部的軸CT支架上，并將兩個空心線圈加裝在轉(zhuǎn)子的下導(dǎo)位置。由上部空間與下部空間的磁場檢測的結(jié)果可知，在機組處于停機狀態(tài)時，加裝的五個線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓基本為零；當(dāng)機組處于空載狀態(tài)時，軸CT位置的線圈產(chǎn)生的感應(yīng)壓頻率和機組的轉(zhuǎn)頻保持一致，產(chǎn)生的感應(yīng)電壓值與線圈的匝數(shù)為正比關(guān)系；當(dāng)機組處于空載狀態(tài)時，下導(dǎo)處線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電壓較小，主頻率也不明顯，沒有發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)頻成分。

3、異常原因處理對策以及應(yīng)急措施

3.1 加裝信號過濾設(shè)備

鑒于導(dǎo)致電流異常的信號不是工頻而是機組變頻，所以將低阻通的信號過濾設(shè)備安裝在發(fā)電機的保護柜里面，對發(fā)電機組的軸CT二次回路所產(chǎn)生的信息進行過濾，濾除低頻信號，保證高頻信號能夠順利進入信號裝置，可以解決軸電流的異常問題。

3.2 改變軸CT位置

由于在發(fā)動機的下導(dǎo)空間沒有干擾磁場，如果把位于發(fā)電機的轉(zhuǎn)子上面的軸CT安裝在發(fā)電機的下部與接地碳刷的中間，希望能夠使電流異常問題得到解決。

3.3 更新保護方式

用軸電壓檢測或者直接通過檢測軸絕緣的電阻對電阻的絕緣情況精進行檢測來取代傳統(tǒng)的軸電流保護形式，實現(xiàn)對軸電流的保護，也可以使電流異?，F(xiàn)象得到解決。

3.3 強化預(yù)防磁場干擾

對于大容量、高轉(zhuǎn)速的發(fā)電機組來說，在對軸CT實施軸電流保護措施時，應(yīng)充分考慮磁場干擾的預(yù)防措施；由于工頻為50Hz及其以上的高頻分量監(jiān)測是通過軸電流的保護設(shè)備實施，可在其設(shè)備中配置具有高通低阻濾波功能裝置，有效避免低速轉(zhuǎn)頻產(chǎn)生的干擾。

結(jié)束語

綜上所述，發(fā)電機的結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，引發(fā)機組故障的因素較多且故障位置難以確定，特別是反復(fù)、瞬時軸電流異?，F(xiàn)象是當(dāng)前水利發(fā)電工作亟待解決的重要難題。所以需要相關(guān)工作人員不斷加強對業(yè)務(wù)知識了解掌握，強化專業(yè)技能的培訓(xùn)學(xué)習(xí)，在軸電流出現(xiàn)異常情況時確保在思路清晰的情況下，能夠及時采取有效措施，將安全隱患及故障迅速排除，為發(fā)電機組的安全運行提供可靠保障。

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