發(fā)電機(jī)軸電流對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行的影響及對(duì)策研究

譚世海，石勝平，熊雋迪

(1.重慶電力高等?？茖W(xué)校，重慶400053;2.重慶市酉陽(yáng)供電有限責(zé)任公司，重慶酉陽(yáng)408000)

0 引言

重慶某自備發(fā)電廠在發(fā)電初期，1#、2#發(fā)電機(jī)(型號(hào) QF-25-2，額定容量 25000kW，額定電壓6.3kV，額定電流2860A，額定轉(zhuǎn)速3000r/min)的3#、4#、5#軸承出現(xiàn)多次不同程度的因發(fā)電機(jī)軸承承受軸電壓引起的軸電流而燒損，特別是2#發(fā)電機(jī)3#、4#、5#軸承損壞特別嚴(yán)重而引起了發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)、溫度超標(biāo)，從而導(dǎo)致被迫停機(jī)檢修。

1 軸電壓產(chǎn)生的原因［1-6］

發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中不可避免地會(huì)產(chǎn)生軸電壓，主要有以下四個(gè)方面原因:

(1)轉(zhuǎn)軸磁化而產(chǎn)生的單極電壓。

(2)發(fā)電機(jī)鐵芯不均衡疊壓而引起不對(duì)稱電壓。

(3)汽輪機(jī)內(nèi)部水滴撞擊引起的在轉(zhuǎn)動(dòng)部件上聚集的靜電荷所產(chǎn)生的靜電電壓。

(4)勵(lì)磁系統(tǒng)阻抗耦合產(chǎn)生的電壓。

根據(jù)QF-25-2型發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行規(guī)程可知，25MW汽輪發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的軸電壓 ＜4V時(shí)，發(fā)電機(jī)組為正常狀態(tài)。

2 軸電流產(chǎn)生的原因［7-15］

發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行中軸電壓的產(chǎn)生是不可避免，但在規(guī)程允許范圍內(nèi)不應(yīng)產(chǎn)生軸電流，因此產(chǎn)生軸電流可能有以下兩種情況:

(1)發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)絕緣的軸承座絕緣損壞;應(yīng)絕緣的軸承座有導(dǎo)體與地接觸，軸承座的絕緣受潮、臟污;應(yīng)絕緣的軸承座油管絕緣因各種原因損壞，導(dǎo)致軸電壓產(chǎn)生軸電流I1。

(2)接地碳刷上由于各種原因使觸膜電阻增大，軸電壓也隨之提高，當(dāng)高于底板接地點(diǎn)電位時(shí)，導(dǎo)致軸承內(nèi)部產(chǎn)生軸電流I2。

軸電流如圖1所示(以汽輪發(fā)電機(jī)為例)。

圖1 汽輪發(fā)電機(jī)軸電流示意圖

3 軸電流對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行的影響

一般情況下，軸電壓高于幾伏時(shí)會(huì)產(chǎn)生軸電流，但有時(shí)在1±0.2V低電壓時(shí)也可能產(chǎn)生軸電流，這是因?yàn)榛芈冯娮韬苄?，軸電流數(shù)值可達(dá)數(shù)百安，引起軸承電弧，軸承的巴氏合金材料因電弧失去維持正常油膜的能力，以致軸瓦上出現(xiàn)凹凸不平的芝麻狀小點(diǎn)，也就是常說(shuō)的電腐蝕，由于發(fā)電機(jī)是在運(yùn)行中，電腐蝕的累計(jì)作用，惡性循環(huán)，軸電流會(huì)很快燒壞油膜和軸承表面，甚至熔化軸瓦和軸套，造成發(fā)電機(jī)的停運(yùn)。

4 運(yùn)行規(guī)程對(duì)發(fā)電機(jī)軸承絕緣和軸電壓的要求

發(fā)電機(jī)在交接試驗(yàn)和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程中規(guī)定:測(cè)軸承座的絕緣電阻用1000V兆歐表，絕緣電阻值大于0.5MΩ，并且是在油管接好后。對(duì)軸電壓的要求是，軸承油膜被短接時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩端軸上的電壓一般應(yīng)等于軸承與機(jī)座間的電壓，汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子對(duì)地軸電壓一般應(yīng)小于12V。

5 軸電壓及油膜壓降的測(cè)量方法

5.1 軸電壓測(cè)量

測(cè)量前應(yīng)將軸上原有的接地碳刷提起，發(fā)電機(jī)兩側(cè)軸與軸承用銅刷短路，用高內(nèi)阻(大于100kΩ/V)交流電壓表測(cè)量發(fā)電機(jī)軸的電壓U1，然后將發(fā)電機(jī)軸承與軸經(jīng)銅刷短路，消除油膜壓降，在勵(lì)磁機(jī)側(cè)，測(cè)量軸承座與地之間的電壓U2。測(cè)量接線如圖2所示。

圖2 軸電壓測(cè)量接線示意圖

應(yīng)在四種運(yùn)行工況下進(jìn)行測(cè)量:

(1)發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速(無(wú)勵(lì)磁)

(2)空載額定電壓;

(3)短路額定電流(發(fā)電機(jī)在做短路試驗(yàn)時(shí)進(jìn)行);

(4)發(fā)電機(jī)分別帶1/2負(fù)載和額定負(fù)載等二種負(fù)荷狀態(tài)下測(cè)量。

試驗(yàn)結(jié)果的判斷:

(1)當(dāng)U1≈U2，絕緣墊絕緣良好;

(2)當(dāng)U1＞U2(U2低于U1的10%)，絕緣墊絕緣不良;

(3)當(dāng)U1＜U2，測(cè)量不準(zhǔn)確，檢查測(cè)量方法。

5.2 油膜壓降的測(cè)量

測(cè)量接線如圖3所示。

試驗(yàn)結(jié)果判斷:

汽輪機(jī)側(cè)油膜壓降ΔU=U1-U3;

勵(lì)磁機(jī)側(cè)油膜壓降ΔU=U1-U4。

當(dāng)油膜壓降較高時(shí)，對(duì)地絕緣的軸承應(yīng)做好軸承的絕緣維護(hù)，防止絕緣的擊穿，出現(xiàn)軸電流，損壞軸承。

6 軸承絕緣電阻的測(cè)量方法

發(fā)電機(jī)軸承絕緣的測(cè)量由于它的特殊性，只能在軸承檢修的過(guò)程中進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量分兩步進(jìn)行:

圖3 油膜壓降測(cè)量接線示意圖

第一步:軸承座絕緣的測(cè)量;

第二步:上好進(jìn)、出油管后的測(cè)量。

在測(cè)量時(shí)必須吊起轉(zhuǎn)軸，取出軸承的下瓦方能測(cè)量。

7 防止軸電流損壞軸瓦的具體措施

(1)改造發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸的接地電刷，由原來(lái)的二個(gè)增加到四個(gè)，用專用的銅線(大于10mm2)作為接地線，接觸部位搪錫。

(2)定期對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸接地電刷部位清潔，以降低觸膜電阻，保證轉(zhuǎn)軸接地點(diǎn)的零電位。

(3)定期對(duì)4#、5#軸承座絕緣，油管絕緣部位進(jìn)行清潔，保證其絕緣良好。

(4)定期測(cè)量運(yùn)行中的軸電壓，判斷其4#、5#軸承的絕緣情況。

(5)4#、5#軸承檢修后，要保證軸承絕緣合格。

8 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)防止軸電流損壞軸瓦的具體措施，該自備電廠改造發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸的接地電刷，由原來(lái)的二個(gè)增加到四個(gè)，用專用的銅線(大于10mm2)作為接地線，接觸部位經(jīng)過(guò)搪錫處理后，再未發(fā)生軸電流燒壞軸承的情況，加上定期的清潔和定期測(cè)量，該自備電廠改造后的發(fā)電機(jī)運(yùn)作正常，證明該方法切實(shí)有效。

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