发电机轴电流危害预防措施分析

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编者按：本论文主要从推力头对导瓦及镜板绝缘破坏是形成轴电流通路的主要原因、为了了解轴电流大小与发电机有功、无功之间的关系、要预防发电机的轴电流产生，就要避免轴绝缘被破坏、如果轴绝缘被破坏，在一定负荷条件下尽可能减小无功功率等进行讲述，详细资料请见：

摘要：发电机产生轴电流会使发电机机组产生强烈振动，使轴承及镜板受损，瓦温升高，将严重影响发电机的安全运行。轴电流产生的主要原因是轴绝缘被破坏，另外同步交流发电机的轴电流大小与负载的性质有关，发电机的无功功率增大，其轴电流也增大，相反有功功率越大，则轴电流反而越小。

关键词：轴电流；预防；瓦温升高；同心度；机械磨损；振动；绝缘破坏；有功功率；无功功率；满载；试验；气隙磁场；励磁磁场；电枢磁场；磁轭

黑龙江省逊克县库尔滨河流域先后建起了四座水电站，属于典型的梯级开发方式。其中库尔滨水电建成已经25年，装有三台完全相同的1600千瓦的发电机，近来发现三号机组强烈振动，瓦温升高，经过多次更换轴承这种现象仍重复出现。但重新调整水平和同心度后仍然没有解决问题。后经详细观察轴承和镜板的损坏情况，发现并非是一般的机械磨损，而是接触面形成了波纹引起发电机振动。我们想到了可能是受轴电流的影响所致。经过细致检查，发现推力头与镜板及导瓦之间的绝缘为零，使轴电流流经轴承及镜板，造成轴承和镜板被腐蚀。经处理以后已经运行二年没有发生类似现象。

事实说明以上分析和处理方法是正确的。

为了进一步掌握发电机轴电流的形成及规律，我们作了如下观察及试验：

（1）推力头对导瓦及镜板绝缘破坏是形成轴电流通路的主要原因，这些部位原设计为绝缘隔离，轴电流是无法形成的。但在运行实践中，由于润滑油油质变坏，这其中主要有两方面因素，第一，油中含有轴瓦研磨带来的金属粉沫。第二，北方地区室内外温差可达50℃这样冷却水进入冷却装置后由于温差过大造成冷却器出汗，久而久之使润滑油中含水量过大。以上两种原因使其绝缘水平急聚降低。另外由于种种原因轴承密封端盖碰轴都会使绝缘下降，轴电流直接流通。

（2）为了了解轴电流大小与发电机有功、无功之间的关系，我们作了四个实验：

①使发电机的有功功率为零，改变其无功功率，在不同的无功条件下测量发电机的轴电流变化情况，测量结果见表1和曲线1。

②使发电机的无功功率为零，改变其有功功率，在不同的有功条件下测量发电机的轴电流变化情况，其测量结果见表2及曲线2。

③使发电机的无功功率固定在1000千瓦，改变其有功功率，在不同的有功条件下测量发电机的轴电流变化情况，其结果见表3和曲线3。

④使发电机的有功功率满载（1600千瓦）不变，在不同的无功条件下测量发电机的轴电流变化情况，其结果见表4和曲线4。

从以上的试验我们可以知道：同步交流发电机的轴电流大小与其负载的性质有关，发电机的无功功率增大，其轴电流也增大，相反有功功率越大，则轴电电流反面越小。根据电磁学理论可知，发电机的气隙磁场∮t是电枢磁场∮l和电枢磁场∮d组成的，产生轴电流主要是电构磁场：根据发电机的负载性质，电枢磁场又可分解为纵坐标轴磁场和横坐标磁场。当发电机的负载为纯电感时，即其无功电流增大，此时电枢磁场为纵轴磁场，纵坐标磁场与转子（磁轭）是垂直交的，所以在转子轴上感应电势也大，这就是无功增在使轴电流增加的原因。当负载为纯电阻时，即有功电流增大，电枢磁场为横坐标磁场，横坐标磁场与转子（磁轭）是平行的所以在轴电势也小，这就是有功越大轴电流反而越小的原因。

所以我们可以得出以下结论：

（1）要预防发电机的轴电流产生，就要避免轴绝缘被破坏。

（2）如果轴绝缘被破坏，在一定负荷条件下尽可能减小无功功率。