發(fā)電機(jī)軸電壓的測(cè)量與保護(hù)探討

摘 要：文章主要闡述了發(fā)電機(jī)軸電壓的產(chǎn)生原因，并就軸電壓對(duì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行危害進(jìn)行了相關(guān)探究，以此說(shuō)明對(duì)軸電壓進(jìn)行測(cè)量和保護(hù)的必要性，并提出了集體測(cè)量發(fā)電機(jī)軸電壓的方法，及測(cè)量軸電壓時(shí)須要注意的技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)軸電壓；測(cè)量與保護(hù)；接地炭刷；軸承絕緣

引言

發(fā)電機(jī)軸在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，受諸多因素影響會(huì)產(chǎn)生一定的軸電流和軸電壓。如果在組裝過(guò)程或是日常運(yùn)行時(shí)，沒(méi)有對(duì)軸電壓進(jìn)行必要的防護(hù)措施，軸電壓會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)組內(nèi)的組建造成燒損，影響發(fā)電機(jī)的正常使用和使用安全。

1 發(fā)電機(jī)軸電壓產(chǎn)生的原因及它對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行的危害

1.1 發(fā)電機(jī)軸電壓產(chǎn)生的原因

發(fā)電機(jī)內(nèi)的軸電壓會(huì)因?yàn)榄h(huán)繞在軸四周的磁路出現(xiàn)不對(duì)稱情況、轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)偏離整體中心或是感生脈動(dòng)磁通等等原因而產(chǎn)生。軸電壓常會(huì)出現(xiàn)在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子兩端、軸和軸承之間或是軸和軸承座之間等位置。具體軸承的耐電壓程度是與軸承的種類相關(guān)的，如果軸電壓超出了該軸承的承受范圍，就會(huì)產(chǎn)生油膜漏電或?qū)щ姷默F(xiàn)象，生成軸電流。而這種放電情況產(chǎn)生的軸電流會(huì)在軸承和軸瓦的連接處造成點(diǎn)狀的微小孔，并逐漸燒壞軸瓦表面，最終導(dǎo)致軸頸或是軸承被損壞。通過(guò)分析軸電壓的產(chǎn)生原因我們發(fā)現(xiàn)，避免軸電壓產(chǎn)生的關(guān)鍵在于阻絕發(fā)電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生軸電流。簡(jiǎn)而言之，只要避免發(fā)電機(jī)內(nèi)兩個(gè)軸承之間形成軸電流的回路，就可以減少發(fā)電機(jī)整體絕緣的工作量，即不必對(duì)每個(gè)軸承進(jìn)行絕緣處理。發(fā)電機(jī)的軸電壓主要可被分為兩大部分：一種是軸處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下產(chǎn)生不平衡現(xiàn)象導(dǎo)致垂直軸與向交鏈出現(xiàn)磁通現(xiàn)象產(chǎn)生軸電流和軸電壓。另一種則是因?yàn)檩S向漏電磁通使得轉(zhuǎn)軸兩端位置出現(xiàn)軸電壓。此外，分?jǐn)?shù)槽的繞組出現(xiàn)電樞反應(yīng)也會(huì)使轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生軸電壓。為了避免發(fā)電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生軸電壓并確保發(fā)電機(jī)能夠安全運(yùn)作，安全生產(chǎn)的規(guī)章制度明確規(guī)定，要在發(fā)電機(jī)勵(lì)側(cè)的軸承座上做好對(duì)地絕緣工作，防止出現(xiàn)發(fā)電機(jī)內(nèi)有軸電流產(chǎn)生。與此同時(shí)，為了在轉(zhuǎn)軸位置產(chǎn)生懸浮電位，還須要在轉(zhuǎn)軸上裝配接地電刷。

1.2 發(fā)電機(jī)軸電壓對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行的危害

當(dāng)軸承的底座絕緣因?yàn)榘惭b不當(dāng)或出現(xiàn)油污、老化、損壞等情況，就會(huì)失去絕緣性能。如果此時(shí)發(fā)電機(jī)的軸電壓已增強(qiáng)至能夠擊穿轉(zhuǎn)軸和軸承之間的油膜時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)放電現(xiàn)象。軸電壓導(dǎo)致的軸電流則會(huì)使間隙中的潤(rùn)滑油逐漸劣化，而且電弧會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的軸頸及軸瓦出現(xiàn)麻點(diǎn)，甚至燒毀瓦面。此時(shí)發(fā)電機(jī)若繼續(xù)運(yùn)作，就很可能發(fā)生安全事故?？梢哉f(shuō)，軸電壓對(duì)于發(fā)電機(jī)的使用壽命以及運(yùn)行環(huán)境內(nèi)的安全生產(chǎn)，都是存在很大負(fù)面影響的。但是卻很可能因?yàn)楹鲆暥磳?duì)軸電壓進(jìn)行必要防護(hù)，而給發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行埋下了安全隱患。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)軸電壓的測(cè)量方法

為了避免發(fā)電機(jī)內(nèi)出現(xiàn)軸電壓，生產(chǎn)操作規(guī)程都曾明確規(guī)定，須要在發(fā)電機(jī)的勵(lì)側(cè)軸承座的下方安裝絕緣墊板。絕緣墊的具體安裝方法有三種，常見(jiàn)的則包括以下兩種：一是在發(fā)電機(jī)勵(lì)側(cè)軸承的底座與地面之間安裝一層絕緣墊板；另一種則是在發(fā)電機(jī)勵(lì)側(cè)的軸承座和地面之間安裝兩層絕緣墊板，即在這兩層絕緣墊板之間加裝一層鐵板。為了證明發(fā)電機(jī)勵(lì)側(cè)的軸承座和地面之間已經(jīng)絕緣，主要可采用以下兩種測(cè)量辦法。

（1）測(cè)量軸電壓法，測(cè)量發(fā)電機(jī)內(nèi)的軸電壓時(shí)，簡(jiǎn)單的軸系統(tǒng)可以參照?qǐng)D1。測(cè)量軸電壓的時(shí)候，可以將軸電壓具體理解為一股電勢(shì)E，將間隙內(nèi)的油膜理解為等值的可變電阻RC（即汽側(cè)）和RL（即勵(lì)側(cè)），將軸瓦的對(duì)地絕緣墊視作絕緣電阻（即RJ），那么測(cè)量發(fā)電機(jī)內(nèi)軸電壓的等效電路圖就可以參照?qǐng)D2。具體方法如下：（1）在發(fā)電機(jī)組帶載或空載的情況下，調(diào)試員使用高內(nèi)阻的電壓表（即3-10V的交流電壓表）測(cè)量轉(zhuǎn)軸兩端的電壓（即b點(diǎn)和c點(diǎn)），將測(cè)得的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸電壓記為U1。（2）將發(fā)電機(jī)勵(lì)側(cè)的油膜短接（即將a點(diǎn)和b點(diǎn)進(jìn)行短接），再將發(fā)電機(jī)汽側(cè)的油膜短接處理（即將c點(diǎn)和d點(diǎn)進(jìn)行短接），調(diào)試員繼續(xù)使用電壓表測(cè)取勵(lì)側(cè)的軸瓦對(duì)地電壓（即ae點(diǎn)）記為U2。具體的判定絕緣墊與地面是否有效絕緣的規(guī)則為，當(dāng)U2的測(cè)得值少于U1測(cè)得值的10%時(shí)，絕緣墊的絕緣情況則可判定為絕緣不良，須要及時(shí)處理。

（2）測(cè)量絕緣電阻法，將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子吊起，使用500V（舊版規(guī)程的規(guī)定額）或1000V（新版規(guī)程的規(guī)定額）的搖表，檢測(cè)發(fā)電機(jī)的勵(lì)側(cè)軸承座到夾層鐵板再到地面之間是否確實(shí)絕緣。生產(chǎn)操作規(guī)程嚴(yán)格規(guī)定，所測(cè)得的絕緣電阻不得低于1MΩ，若低于底線規(guī)定值，即可判定為絕緣不良，必須及時(shí)處理。

（3）軸電壓測(cè)量時(shí)應(yīng)注意的技術(shù)措施，第一，測(cè)量時(shí)所用的交流電壓表必須符合相關(guān)的操作標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)量使用的連接線必須使用專用電刷與轉(zhuǎn)抽連接。測(cè)量軸承部位及底座部位的電壓式應(yīng)對(duì)軸承外殼與轉(zhuǎn)軸進(jìn)行導(dǎo)線短路處理，以免軸承與轉(zhuǎn)軸之間殘存油膜影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。第二，應(yīng)確保電刷和轉(zhuǎn)軸表面是良好接觸的。為了確保測(cè)量準(zhǔn)確應(yīng)多次重復(fù)測(cè)量，觀察每次的測(cè)量結(jié)果是否一致。若軸承座和底座之間安置的是雙重絕緣片，還須要分別測(cè)量軸承與鐵片之間及鐵片與底座之間的具體絕緣電阻。第三，為了切實(shí)保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，還應(yīng)當(dāng)測(cè)量發(fā)電機(jī)的汽端大軸和地面之間的電壓，這個(gè)測(cè)量結(jié)果應(yīng)當(dāng)接近0V。如果實(shí)際測(cè)量值較高，須要及時(shí)清理大軸的接地碳刷。第四，為了避免測(cè)量過(guò)程中對(duì)轉(zhuǎn)子接地的干擾，應(yīng)當(dāng)申請(qǐng)短時(shí)間呃逆暫時(shí)退出發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子接地保護(hù)，待測(cè)量結(jié)束后再恢復(fù)接地保護(hù)。第五，在測(cè)量過(guò)程中還應(yīng)時(shí)刻注意各項(xiàng)電氣參數(shù)的變化，如果發(fā)生異常則立即停止測(cè)量。

3 防止軸電壓產(chǎn)生的措施

（1）在轉(zhuǎn)軸端部裝配接地碳刷，并確保接地碳刷確實(shí)接地并與轉(zhuǎn)軸切實(shí)連接。確保轉(zhuǎn)軸的電位為零，并可以實(shí)時(shí)將電機(jī)軸上產(chǎn)生的靜電荷引入大地，從而解決軸電流。（2）為了避免因磁路不平衡而產(chǎn)生軸電流，可在轉(zhuǎn)軸的非延伸端處的軸承座與軸承支架安裝絕緣隔板，避免軸電流生成回路。（3）除了被測(cè)量的某一軸承座外，其他的軸承座以及發(fā)動(dòng)機(jī)外殼上的儀表外殼等金屬類部件都須要事先進(jìn)行對(duì)地絕緣，無(wú)法絕緣處理的則應(yīng)安裝接地電刷避免靜電充電。（4）對(duì)于因軸交鏈出現(xiàn)交變磁通現(xiàn)象產(chǎn)生的軸電壓，應(yīng)在一側(cè)的軸承座下面安裝絕緣墊板，避免轉(zhuǎn)軸和軸瓦之間生成回路而產(chǎn)生軸電流。軸承座的實(shí)際絕緣強(qiáng)度須要定期使用搖表進(jìn)行測(cè)量，如果測(cè)得值低于0.5MΩ則須要盡快處理。（5）必須確保轉(zhuǎn)軸和軸瓦之間的用于潤(rùn)滑和絕緣的介質(zhì)油符合純度標(biāo)準(zhǔn)，若出現(xiàn)油中帶水的情況必須及時(shí)過(guò)濾處理，避免因油質(zhì)不達(dá)標(biāo)而容易出現(xiàn)電壓擊穿現(xiàn)象。（6）測(cè)量過(guò)程中發(fā)電機(jī)勵(lì)端、汽端及大軸的電壓數(shù)據(jù)也須要測(cè)量對(duì)比，如果條件允許還可以進(jìn)行發(fā)電機(jī)的半負(fù)荷狀態(tài)和空載狀態(tài)下的數(shù)據(jù)測(cè)量，以備提供全面數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章所述的幾種方法均可以有效減少或阻絕軸電壓產(chǎn)生，避免軸電壓對(duì)發(fā)電機(jī)造成不必要的損害。

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作者簡(jiǎn)介：劉茂東（1982-），男，廣東梅州人，中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣東火電工程有限公司，工程師。