趙峰++劉建+崔旭東

摘 要：本文闡述了汽輪發(fā)電機組軸電壓異常的原因、預防措施、處理方法。同時介紹了現(xiàn)場工作中遇到的轉子軸電壓測量數(shù)據(jù)異常及處理的過程。

關鍵詞：軸電壓；軸電流；軸承絕緣；預防措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.143

1 引言

燃煤汽輪發(fā)電機組由于在安裝或運行期間采取的防范措施不足或不當，沒能有效地將由電磁、蒸汽靜電等多種因素形成的軸電壓進行釋放。當該電壓升高到一定值時就會擊穿大軸與軸承間的潤滑油膜，發(fā)生擊穿放電現(xiàn)象，使?jié)櫥唾|(zhì)逐漸劣化，嚴重者會使軸瓦燒壞，造成被迫停機事故的發(fā)生。

2 產(chǎn)生軸電壓的原因

軸電壓是指發(fā)電機在全速旋轉時在其轉子大軸兩端期間之間或轉軸與軸承座之間所產(chǎn)生的電壓。產(chǎn)生軸電壓大致有以下原因：

（1）由于發(fā)電機的定子鐵芯材質(zhì)導磁率及安裝工藝、轉子同心度等方面原因致使磁路不平衡，在轉子大軸上產(chǎn)生感應電勢，并在轉子汽勵兩側大軸端產(chǎn)生電壓差，形成軸電壓。該電壓一般為十伏以下，如果沒有采取響應的有效措施，就會使大軸、軸承和基礎臺板之間中形成的交變電磁鏈通路且產(chǎn)生較大的軸電流。這個軸電流會造成潤滑油質(zhì)迅速劣化，導致設備轉軸表面的電蝕以及軸承鎢金的磨損，進而會加速軸承的機械磨損、嚴重的會造成軸瓦燒損的重大設備損壞事故。

（2）高速蒸汽產(chǎn)生的靜電。高溫高壓的水蒸氣從管道高速噴射出時，汽流中往往帶有大量的靜電荷，靜電荷在轉軸上聚集產(chǎn)生感應電勢形成軸電壓。這種軸電壓如不采取措施將該靜電電荷導入大地，它在汽機側油膜上聚集也有可能發(fā)生放電現(xiàn)象破壞油膜和軸瓦。

（3）靜態(tài)勵磁系統(tǒng)產(chǎn)生的軸電壓。由于勵磁裝置電壓源或轉子繞組不對稱等因素作用在轉子繞組上的外部電壓使軸產(chǎn)生電動勢。

（4）剩磁引起的軸電壓。當發(fā)電機運行中發(fā)生轉子繞組不對稱匝間短路時，造成磁路不對稱，使得在轉軸上剩磁形成的單極電勢急劇增大、大軸上的軸電壓升高，形成很大的軸電流，造成大軸、軸瓦的燒損和轉子等部件的嚴重磁化。

3 軸電壓的危害

（1）接地電刷接觸不良時，不能有效地抑制或消除軸電壓及軸電流危害，進而會導致潤滑油質(zhì)老化、軸頸表面電蝕和軸瓦磨損現(xiàn)象的發(fā)生。（2）軸電壓直接影響轉子接地保護的正常工作，由于大軸接地不良產(chǎn)生感應電勢、引發(fā)轉子一點接地保護誤動。

4 預防措施

（1）發(fā)電機轉子大軸接地電刷裝置接觸良好。在發(fā)電機汽側的大軸上安裝接地電刷，將靜電荷導入大地。大軸接地電刷在運行中容易受到油污和灰塵的污染，會降低接地電刷的接地效果，進一步會影響轉子軸電壓的分布和轉子一點接地保護的正常工作。因此需定期開展大軸接地電刷的檢查、清掃和維護工作，保證大軸接地可靠。

（2）保證軸承絕緣強度（軸承座對地、油管路法蘭盤之間的絕緣墊片）。汽輪發(fā)電機組在設計安裝中通常采用在發(fā)電機勵磁機側軸承座下加墊絕緣板、軸承座的定位銷釘和地腳螺栓應加裝絕緣套管、與軸承系統(tǒng)連接的各油管路、水管路的法蘭盤等部位應加裝絕緣墊片（要求必須要做到完全隔離），用以防止在大軸、軸承座、基礎臺板間形成電流通道。

（3）定期開展軸電壓測量工作。發(fā)電機轉子接地電刷是用來將轉軸本體良好接地，是能夠有效抑制或消除軸電壓及軸電流危害的專門裝置。在實際運行中，該裝置往往出現(xiàn)由于安裝工藝不良、或運行環(huán)境的惡化、磨損等原因造成轉子接地不好、軸電壓上升、軸電流增大，導致轉軸和軸承的機械磨損、嚴重的會造成軸瓦燒損的重大設備事故。因此，定期開展軸電壓檢查測量工作對改善發(fā)電機運行情況是十分必要的。

軸電壓測量時通常采用高內(nèi)阻的交流電壓表，用來消除測量儀器造成的誤差。

首先測量發(fā)電機轉子汽勵兩端之間的電壓（U1）。然后將發(fā)電機軸瓦與大軸經(jīng)碳刷短路，來消除軸瓦與大軸間潤滑油膜上的電壓降，再測量勵端軸承與大地間的電壓（U2）。最后通過U1和U2數(shù)值的大小來分析判斷勵端軸承對地絕緣的是否正常。若U1≈U2，說明絕緣墊絕緣情況良好；U1>U2，說明絕緣套管或絕緣墊板絕緣被破壞；U1

5 故障處理實例

某發(fā)電公司2號發(fā)電機，運行中測量軸電壓數(shù)據(jù)為U1=8.3V，U2=0.7V。

從測量結果分析：U1>U2，說明勵側軸瓦絕緣不良，存在絕緣套管或絕緣墊板臟污或損壞情況，導致軸電壓完全作用在了軸承潤滑油膜上，并形成了很大的軸電流?，F(xiàn)場通過對勵側軸瓦各部絕緣測試（用500V絕緣電阻表），發(fā)現(xiàn)絕緣墊板絕緣測試數(shù)據(jù)小于0.5MΩ，說明絕緣墊板絕緣異常情況。同時還檢查發(fā)現(xiàn)汽側密封瓦存在漏油嚴重的情況，轉軸上油污較多，影響到接地電刷的正常接地。在2號機組停運檢修期間發(fā)現(xiàn)勵側軸承座絕緣板臟污形成接地通道，使絕緣板失去作用。清理絕緣板復裝后測試絕緣電阻大于100MΩ。

缺陷處理全部處理完畢機組啟動后在同等負荷下測試軸電壓數(shù)據(jù)為U1=，4.7V，U2=4.6V，明顯看出U1≈U2，說明絕緣已恢復。

6 結束語

軸電壓過高對發(fā)電機正常運行有著很大的影響，機組運行中應加強對發(fā)電機接地電刷的日常檢查維護工作，保證大軸接地碳刷處無油污、且與接地可靠。同時還要加強發(fā)電機設備檢修過程質(zhì)量控制，做好密封瓦間隙調(diào)整及各部位絕緣墊片（絕緣套管）安裝的清潔工作。

參考文獻：

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[2]高壓電氣設備絕緣技術監(jiān)督規(guī)程[S].DL/T1054-2007.

[3]李勇，劉侃.發(fā)電機軸電壓的形成與測量方法[J].工業(yè)儀表與自動化裝置，2010（01）：90-91.

作者簡介：趙峰（1971-），男，天津人，本科，高級工程師，從事火力發(fā)電廠電氣一次設備技術管理工作。