一起水轮发电机轴电流超标故障的分析与处理过程
水轮发电机组轴电流异常原因分析及处理
水轮发电机组轴电流异常原因分析及处理摘要：本文简要介绍了轴电流保护的功用和原理；通过采用排除法找到了轴电流异常超标的原因，得出了机组一次轴电流并无异常，而其以转频为主的二次轴电流异常问题与机组励磁电流和机组转速有关，其产生原因系转子上部的励磁空间磁场在轴CT中产生电磁感应所致；提出了行之有效的处理对策解决了机组轴电流异常超标问题。
关键词：水轮发电机组轴电流空间磁场原因分析处理对策引言闽东水电开发公司周宁水电站位于福建省周宁县境内，是穆阳溪梯级开发的第二级电站，装有2台设计水头为400m的混流式水轮发电机组，其单机容量为125MW，额定转速为428.6r/min。
其发电机型号为SF125-14/5380，采用具有上下两个导轴承的立轴悬式结构，其推力轴承位于转子上方并布置在上机架中心体上部，上导轴承布置在上机架中心体内。
轴CT采用哈尔滨市华新电力电子设备厂生产的专用穿心式轴电流互感器，其变比为2/0.005，饱和倍数为10倍，二次输出绕组共有2组，分别为工作绕组和试验绕组。
轴CT安装在上机架中心体下部，亦即转子和上机架中心体之间。
据发电机组厂家推荐，轴电流二次输出报警整定值为5mA，即对应一次轴电流为2A。
轴电流保护作为水轮发电机的一套后备保护，对机组的安全运行起着不可或缺的作用。
周宁水电站两台机组自2005年4月投产以来，一直存在轴电流严重超标问题。
轴电流保护装置一直在误发报警信号，根本无法起到轴电流保护作用。
1 轴电流保护的原理由于定、转子之间的气隙不均匀以及定子铁芯的局部磁阻较大、磁路不对称等原因，导致发电机的定子磁场存在不平衡，这会使得水轮发电机的转子上产生与轴相交的交变磁通和轴向的感应电势即轴电压。
在轴承绝缘良好时，轴电流是相当小的，而当轴承某一部位绝缘不良或轴电压大于油膜的击穿值时，轴电流将明显增大，该轴电流将使轴瓦发生电蚀而损伤甚至毁坏，并加速轴承润滑油的变质老化。
轴电流保护装置由轴CT和轴电流信号装置组成，主要用于监测轴电流中的工频基波50Hz 分量及其三次谐波150Hz分量。
一起水轮发电机轴电流超标故障的分析与处理过程
一起水轮发电机轴电流超标故障的分析与处理过程1.故障原因分析：（1）负载过大：负载过大可能导致发电机转子转速下降，从而引起轴电流升高。
（2）机械故障：例如轴承损坏、轴瓦磨损、轴向力不平衡等，可能导致转子不平衡，引起轴电流超标。
（3）电气故障：例如发电机绕组短路、绝缘故障等，可能导致轴电流升高。
（4）水轮进口管道堵塞：如果水轮进口管道堵塞或受阻，会导致水流速度变慢，从而减少了水轮发电机的转动速度和输出功率，引起轴电流升高。
2.处理过程：（1）检查和清理水轮进口管道：检查水轮进口管道是否存在堵塞或受阻情况，并清理异物。
确保水流畅通，保证水轮发电机的正常运转。
（2）检查负载情况：检查负载是否超过了发电机的额定负载能力。
如果负载过大，需要调整负载使其在可控范围内。
（3）检查机械部件：检查轴承、轴瓦、轴向力是否正常。
如果发现损坏或不平衡的机械部件，需要及时修理或更换。
（4）检查电气部件：检查发电机绕组的绝缘状况，是否存在短路或绝缘故障。
如果发现电气故障，需要及时修复或更换损坏的部件。
（5）定期维护保养：定期进行水轮发电机的维护保养，如润滑油的更换和轴承的清洗等。
保持机械部件的正常工作状态，避免机械故障引起轴电流超标。
（6）监测和报警系统：安装监测和报警系统来实时监测轴电流情况。
一旦轴电流超过设定的阈值，系统将发出报警信号，及早采取适当的措施。
在处理过程中，需要注意安全问题，避免因为操作不当导致事故的发生。
同时，定期的检测和维护保养工作也是至关重要的，可以提前发现和解决潜在故障，确保发电机的安全稳定运行。
总之，一起水轮发电机轴电流超标故障的处理过程需要综合考虑负载、机械和电气等多个方面的问题，并进行逐一排查和修复。
只有保证各个环节的正常运行，才能保证水轮发电机的正常发电和稳定运行。
一起水轮发电机轴电流超标故障的分析与处理
乌 江彭水水 电站水 轮发 电机组单 机容 量 ３０ ５
Ｍ Ｗ，采用天津阿尔斯通水 电设备有 限公司生产 的 三相立轴双导半伞式、单路径向密闭 自循环无风扇 空冷同步发 电机。发 电机转子轴分为三段 ，即上端 轴、 转子 中心体 、 下端轴 ， 上端轴 由轴身 、 滑转子组 成， 下端轴为三段焊接而成。 由于发电机上端轴采用 阿尔斯通新型滑转子结构 ， 有别于常见的轴领结构 ， 运行 ， 由此带来的直接和间接经济损失巨大。 从 而对 发 电机 轴 电流 的防护 提 出 了新 的课 题 。 产生轴电流的前提是要产生轴 电压 ，而产生轴 电压 的原 因主要 有 以下几 种 ： １ 电机轴 电流情况描述 发 （ ） 电荷产生的轴 电压。发 电机转动时 ， １静 润滑 彭水水 电站 自２ ０ 年 ２ ０８ 月机组陆续投产 以来 ， 油与轴瓦相互摩擦 ， 产生静 电荷 ， 对转子充 电， 产生 ３ 号和 ５ 号发电机在运行期间均有不同程度的轴 电 轴 电压 ， 当电势逐渐增大时 ， 油膜被击穿 ， 形成轴 电 流存在 。经观察 ， 空载工况下 即有轴 电流存在 ， 且电 流 。 种轴 电流 的特 点是 随机性 较 强 ， 这 没有 固定 的频 流大小随发 电机输出功率的增加而增大。在输出功 率。对于水轮发电机来说 ， 这种 电荷积累不会太大 ，
表１ ３号发 电机轴电流记录
并且能量较小 ，因此它对地放 电而产生的轴电流也 很小 ， 仅为几个毫安。 （ ）发电机制造安装或运行 中因磁路不对称引 ２ 起的轴电压。 由于发电机定子与转子不同心 ， 即气隙 不均匀 ， 转子的硅钢片厚度 、 位置不合理 ， 转子绕组 匝间短路等原 因，可能在转子 一轴承 一 外壳的环路 中感应出交流 电势。除 了转子绕组 匝间短路外这种 交流 电势一般不大 ， 产生的轴 电流也不大 ， 但在转子 匝间短路 ， 或发电机推力瓦承座、 导瓦承座 、 油管、 地 脚螺栓、销钉等对外壳之间由于某种原因绝缘损坏 时， 就会产生很大的轴电流。 这种轴 电压的特点是有 相对 比较固定的频率 ， 可以用示波器观察到。 （） ３静止励磁系统脉动分量引起的轴 电压。 这种
分析水轮发电机组轴电流异常原因及应急处理
分析水轮发电机组轴电流异常原因及应急处理在水轮发电机运转过程中，如果磁通失去平衡状态，将会产生轴电压以及轴电流，轴电流的不断增大，继而引发油料发生质变、轴瓦烧损以及轴承振动等现象，对发电机的安全运行造成严重影响。
本文通过对水轮发电机实际工作进行检测、分析，对造成发电机轴电流产生故障的原因进行探究，最终得出电流故障正确处理的方法，以供其他同行类似问题的解决参考借鉴。
标签：水轮发电机；轴电流；故障原因；处理策略在发电机安全运行中轴电流的产生是对轴电流给予保护的一种反映。
轴电流的保护是以所测电流值为根据发出信号，可使轴承以及轴瓦受到电机轴电流的破坏降到最低。
本文采取排除法对轴电流出现异常原因进行查找，发现一次轴电流没有异常现象，但是发现二次轴电流异常现象的出现和机组转速以及励磁电流有很大关系。
仔细分析发现，轴CT中，转子上部励磁空间的磁场电磁感应的生成是电流异常的主要原因，然后通过系列措施使轴电流异常现象得到有效解决。
1、实施轴电流保护的重要意义在发电机组运转中，转子与定子之间存有不均匀的气隙，以及定子铁芯局部存在较大的电阻或者不对称的磁路等等，致使定子磁场出现失衡状态。
此时，在发动机转子会有和轴相交的轴向感应电势和交变磁通产生。
轴承的绝缘性能较好时，所产生的轴电流较小，假如轴承某部位绝缘性能差或者轴电压比油膜击穿值较大时，轴电流会显著增大，较大的轴电流会对轴瓦造成损伤、电蚀或者毁坏。
同时轴承润滑油老化变质的速度加快。
因此采取必要手段，实施轴电流保护措施，是确保水轮发电机组安全运转的关键。
2、检测分析轴电流异常的常用方法2.1 常规检测检测发动机主轴的对地电阻。
接地碳刷的接线端子位置可用万能表进行主轴对地电阻实施检测。
机组处于停机状态，主轴的对地电阻趋于零；机组处于运行状态，主轴的对地电阻不小于1MΩ。
鉴于未有对机组下的轴承采取隔离绝缘措施，机组处于停机状态时下导瓦与主轴之间直接接触，致使电阻值趋近于零；在机组运转中，轴承瓦面形成油膜，所以此时电阻值超过1MΩ。
贯流式水轮发电机组轴电流升高分析及处理
贯流式水轮发电机组轴电流升高分析及处理摘要：介绍黄河海勃湾水电站2号机组轴电流升高分析及处理过程，总结贯流式水轮发电机组轴电流升高的一些处理方法和具体步骤。
关键词：贯流式水轮发电机组；轴电流；受油器；绝缘1引言黄河海勃湾水电站位于内蒙古乌海市境内，是黄河干流上的第级水电站，全站安装四台灯泡贯流式水轮发电机组，单机容量22.5MW，采用2回110KV出线，接入内蒙古蒙西电网。
2016年7月3日，海勃湾水电站2号机组并网运行时，2号机组轴电流升高报警，调整负荷过程中，轴电流出现大幅度的波动（0.3A-4A），负荷调整结束后轴电流波动时间持续约3分钟，然后稳定在1A左右。
2分析专业人员查阅2号机组相关数据和曲线，分析造成机组轴电流升高的原因可能有4方面。
1.机组集电环、刷架碳粉较多，造成对地绝缘下降，轴电流升高。
2.机组大轴接地碳刷接触不可靠，电荷积聚使轴电压升高，造成轴电流增大。
3.轴电流检测互感器或轴电流测试装置故障，造成测量误差。
4.受油器绝缘下降，形成轴电流回路，轴电流增大。
3 处理步骤1、2号机组停机清理集电环碳刷。
检查确认集电环处碳粉较少。
清理完碳刷后，轴电流平均值由1.5A下降至0.8A，负荷调整结束后轴电流波动时间持续约3分钟。
2、2号机组停机检查大轴接地碳刷。
海勃湾湾公司大轴接地与转子一点接地保护共用一个接地，检查发现接地碳刷接地不良，工作人员对接地碳刷进行了调整，对接地线两侧端子进行了紧固。
重新开机，调整负荷后轴电流波动时间明显减小，波动约2个周期（15S）,轴电流回复稳定值，经试验带有功负荷20000KW以上时，轴电流稳定在0.3A左右，带有功负荷10000-20000KW时，轴电流稳定在0.8A左右。
但机组运行20小时后，轴电流又逐步升高。
3、对2号机组轴电流检测互感器或轴电流测试装置进行检测。
1号、2号机组停机。
将1号机组轴电流检测互感器和轴电流测试装置拆除，安装于2号机组，开2号机组进行试验。
水轮发电机轴电流的形成和分析处理
水轮发电机轴电流的形成和分析处理水轮发电机是一种利用水能转换成机械能并进一步转换成电能的设备。
它在水力发电中扮演着重要角色，通过捕捉水流的动能，并将其转化为机械能，进而产生轴电流。
本文将探讨水轮发电机轴电流的形成原理，并对其进行分析和处理。
首先，让我们来了解水轮发电机轴电流的形成过程。
在水轮发电机中，水流通过导水管进入导叶，然后通过机翼叶轮的作用形成高速旋转。
这种旋转运动使轴连带发电机旋转，进而将水流的机械能转化为电能。
轴电流是由旋转的发电机轴导电构件导电而产生的。
接下来，我们将对水轮发电机轴电流进行分析和处理。
首先，我们要控制轴电流的大小，以保证水轮发电机的安全运行。
若轴电流过大，可能会导致设备过热、电机损坏甚至火灾等危险情况的发生。
因此，引入瞬变抑制电阻和保护装置可以有效地降低轴电流的峰值。
此外，还可以通过调整导叶、机翼叶轮的角度和形状，以及增加缓冲仓等措施来控制水流的流速和流量，从而调节轴电流的大小。
其次，我们可以利用轴电流的特性来进行故障诊断和负载监测。
轴电流的大小和频谱可以反映水轮发电机的工作状态。
例如，当机组内部存在绝缘故障时，会导致轴电流的波动或异常增大；而负载的大小和功率因数等参数的变化也会影响轴电流的输出。
因此，通过对轴电流的监测和分析，可以及时发现设备故障，并采取相应的处理措施。
最后，为了提高水轮发电机的效率和稳定性，我们可以对轴电流进行优化处理。
例如，可以通过调整水轮发电机的工作参数，如转速、叶片形状和间隙等，来降低轴电流的损耗和波动。
此外，还可以采用电磁场补偿措施，如增加磁场补偿绕组和磁场补偿装置等，来消除轴电流的非线性特性。
综上所述，水轮发电机轴电流的形成和分析处理是水力发电领域中的重要课题。
合理控制轴电流的大小，利用其特性进行故障诊断和负载监测，以及优化处理轴电流，可以提高水轮发电机的效率和稳定性，保证其可靠运行。
我们应不断深入研究该问题，并探索更多创新性的解决方案，以应对日益增长的能源需求，为可持续发展做出贡献。
一起水轮发电机轴电流超标故障的分析与处理
一起水轮发电机轴电流超标故障的分析与处理水轮发电机是一种将水流能转化为电能的发电设备。
在运行中，如果发现轴电流超标，可能会引起设备损坏甚至危险。
因此，及早分析和处理轴电流超标故障是非常必要的。
首先，要明确轴电流超标的原因。
轴电流的增加可能是由以下几个原因引起的：1.电磁线圈短路或接地：检查电磁线圈是否存在短路或接地问题。
可以通过仪器测量电磁线圈的绝缘电阻来判断是否存在此类问题。
2.磁场偏移：检查磁铁是否松动或磁铁与转子之间的间隙是否过大。
如果磁铁松动，应及时进行调整或紧固。
3.转子不平衡：检查转子的平衡性，如果转子不平衡，则会导致轴电流异常增加。
可以通过动平衡仪进行检测和调整。
4.荷载变化：过大的荷载变化可能会导致轴电流异常增加。
这可能是由于输水管道堵塞、水位突然下降或发电机负载突变等原因引起的。
应及时调整荷载以降低轴电流。
一旦确定了轴电流超标的原因，可以采取以下措施进行处理：1.修复电磁线圈短路或接地问题：如果发现电磁线圈存在短路或接地问题，应及时修复或更换受损的线圈。
同时要加强对电磁线圈的绝缘保护。
2.调整磁铁位置和间隙：如果发现磁铁松动或与转子之间的间隙过大，应及时调整磁铁位置和间隙，保证磁场的均匀分布。
3.进行转子平衡调整：如果发现转子不平衡，可以通过动平衡仪进行调整。
按照仪器的操作说明进行平衡调整，使转子达到平衡状态。
4.调整荷载平衡：如果轴电流超标是由于荷载变化引起的，应及时调整荷载平衡。
可以通过水位调节系统、阀门控制等方式来控制荷载的变化。
在处理过程中，需要注意以下几点：1.安全第一：在进行任何维修和调整工作时，必须确保工作现场的安全。
遵守相关的操作规程和安全操作标准，佩戴必要的个人防护装备。
2.详细记录：在处理过程中，要详细记录相关数据、操作步骤和结果。
这将有助于后续的故障分析和工作总结。
3.常规检查和维护：定期对水轮发电机进行常规检查和维护，预防故障的发生。
包括检查电磁线圈的绝缘状况、转子平衡状态、磁铁位置和间隙等。
水轮发电机上导摆度超标原因分析及处理
水轮发电机上导摆度超标原因分析及处理某水电厂装有6台由GE公司设计的550MW混流式水轮发电机组。
额定水头165m，机组转速为142.9r/min，发电机型号：SF550-42/12782。
上导轴承安装在上机架中心体内，采用分块扇形瓦结构，瓦块数量12块，上导瓦相对瓦间隙和：0.32+0.05/-0mm，相临瓦间隙差：不大于0.025mm。
瓦块合围在上端轴轴领外圈，座放于下部瓦架上，瓦背抵靠在抗重螺栓上，机组运行过程中的径向荷载通过抗重螺栓和上导支撑传递至上机架。
标签：水轮发电机；导摆度超标；原因；处理1、上导摆度超标原因分析1.1水力因素分析影响机组振摆的水力因素有：尾水管内低频涡带；尾水管中频、高频压力脉动；水轮机止漏环间隙不均；蜗壳、导叶、转轮水流不均；压力管道中水流脉动；水头变化；负荷变化。
水力不平衡引起的机组振摆变化首先体现在水导摆度的变化。
将2012年5月至2014年11月期间水导摆度、上导摆度、水头、负荷绘制成变化趋势图，发现水导摆度、负荷、水头的变化趋势与上导摆度的变化趋势并不一致，由此可排除水力因素是导致上导摆度变化的原因。
1.2机械因素分析1.2.1盘车检查机组轴线2014年度机组检修期间，对上导摆度进行了盘车测量。
（1）在下导轴领、上导轴领处沿圆周划8等分线。
（2）在下导轴领、上导轴领对应位置固定部件上+X、+Y方向架设百分表，测针垂直指向转动部件被测表面。
（3）百分表调零，启动高压油润滑系统，盘车测量（盘三圈，记录第二、三圈数据）并记录0°、180°方位下导轴领、上导轴领各测点的百分表读数。
（4）根据测量数据，利用矢量分解法计算上导摆度。
根据计算结果，上导盘车摆度为47um，满足要求，确定上导摆度超标并非由机组轴线变化引起。
1.2.2转子质量不平衡检查质量力相对于旋转中心线的对称状况是影响机组稳定性的重要因素之一，可通过变转速试验检查机组转动部件的质量平衡状态对机组各部位振动和摆度的影响。
分析水轮发电机组轴电流异常原因及应急处理
分析水轮发电机组轴电流异常原因及应急处理水轮发电机组轴电流异常的原因可能有以下几方面：1.设备故障：水轮发电机组的电机或发电机转子可能存在问题，例如绕组断线、转子磁力不平衡等故障情况，导致轴电流异常。
2.轴承故障：水轮发电机组的轴承可能存在磨损或损坏情况，导致轴电流异常。
轴承磨损会增加摩擦力，使得轴电流增加。
3.输电线路问题：输电线路中可能存在接触不良、绝缘损坏等情况，导致电流异常。
4.调整控制系统不当：水轮发电机组的调整控制系统中可能存在误操作、参数设置不当等情况，导致轴电流异常。
针对水轮发电机组轴电流异常的应急处理措施如下：1.立即停机：一旦发现轴电流异常，应立即切断发电机组的电源，停机检查，以防止进一步的损坏。
2.检查设备故障：对发电机组的电机或发电机转子进行细致的检查，查找是否存在断线、磁力不平衡等故障情况。
若发现故障，应及时进行修复或更换。
3.检查轴承状况：检查水轮发电机组的轴承是否存在磨损或损坏情况。
若发现轴承故障，应及时更换。
4.检查输电线路：对输电线路进行全面检查，查找接触不良、绝缘损坏等问题。
必要时更换或修复线路。
5.检查控制系统：对水轮发电机组的调整控制系统进行检查，查找是否存在误操作、参数设置不当等情况。
若发现问题，应及时调整相关参数，确保其正常运行。
6.预防措施：建立定期检查和维护机制，定期对水轮发电机组进行检查，排除潜在问题，预防轴电流异常的发生。
7.备用机组启动：若发现轴电流异常无法立即修复，在确保安全的情况下可以启动备用机组，以保障供电的连续性。
总之，及时发现和处理水轮发电机组轴电流异常问题对于发电系统的正常运行和设备寿命的延长非常重要。
通过适当的应急处理措施，可以保证设备运行的可靠性和稳定性。
水轮发电机组轴电流保护误报警分析与处理
30科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N动力与电气工程随着发电机组单机容量的逐渐增大,轴电压成为大型发电机采用静止自并励磁系统后一个不容忽视的问题。
轴电压的波形具有复杂的谐波脉冲分量,对机组轴承油膜的绝缘很不利。
当轴电压未超过轴承油膜的破坏值时,轴电流非常小;若轴电压超过轴承油膜的击穿电压时,则在轴承上形成很大的轴电流,即轴电流电弧将烧蚀轴承部件并使轴承的润滑油老化,从而加速轴承的机械磨损,严重时会烧坏轴瓦,造成机组非计划停运。
轴电压的产生原因有很多,如磁路不对称、单极效应、电容电流、静电效应、静态励磁系统、外壳或轴的永久性磁化等。
因此加强对机组轴电压的测量或设置轴电流保护对发电机安全运行的是非常重要的。
1 轴电流保护及配置简介某电厂水轮发电机轴电流保护原理是监测发电机上端轴与上导轴领之间的绝缘电阻,即在发电机轴和上导轴领之间夹着内绝缘层、中间的铜片和外绝缘层。
如果轴电压足够大并同时击穿内、外绝缘层,就会形成自发电机轴、中间的铜片、上导轴领、轴瓦、轴承支架到机组底座的轴电流回路,此时轴电流引起的电弧会烧蚀轴承部件并使轴承的润滑油老化从而加速轴承的机械磨损,同时轴电流会使发电机轴承等部件强烈磁化。
因此只有内、外绝缘层同时击穿后才能形成轴电流回路。
为了监测发电机轴与铜片、铜片与轴领的之间绝缘电阻,共设有三把供发电机轴电流保护使用的碳刷。
第一把碳刷安装在发电机滑环室内,与上导轴领相接触;第二把碳刷安装在发电机滑环室内,与上导轴领处的内、外绝缘层间铜片相接触;第三把碳刷即大轴接地碳刷安装在水车室内,与发电机大轴相接触。
该厂轴电流保护装置采用德国进口SINEAX V604型可编程通用变送器检测轴承绝缘损伤程度,间接地起到轴电流保护作用,有别于常规的轴电流保护。
SIN EAX V604可编程通用变送器能够根据测量范围自动注入幅值为60～380μA自适应的恒定电流信号,测量端口电压来计算回路绝缘情况,实测装置开路电压≤3.7V。
水轮发电机组运行过程中故障实例分析
水轮发电机组运行过程中故障实例分析当水电站处于正常运行状态时，其水轮发电机组必须要具备足够的安全性与稳定性，这对于水电站而言，即是生产安全的基本保障，又对水电站创造的经济效益多少起着决定性的影响，同时还能够对电网的运行状态是否安全、是否稳定起到很大的影响。
故而在水电站正常运行期间，对其水轮发电机组的具体运行状态，必须安排专门的工作人员实施严格监控，文中围绕水轮发电机组的几种常见故障，结合水电站运行实例展开了分析，并阐述了具有针对性的维护对策，仅供相关维修管理工作参考。
标签：水轮发电机组;常见故障;处理与维护1水电站水轮发电机常见故障分析1.1电气类故障1.1.1发电机超荷就水轮发电机来讲，当其定子处的实际电流比其额定电流值高出10%时，发电机即处于超荷状态，过载保护就会直接被打破，这个时候就会发出警示信号，必须把故障问题处理好方可确保发电机组能够被正常使用。
而且在水轮发电机组未产生故障之前，也就是正常运行期间，也可把发电机所产生的无用功率跟励磁电流适当减小。
因发电机组在正常运行时的适用电流不大，这样一来必须对发电机组自身的功率因数展开严格控制，确保其保持在正常的阈值范围内，以降低发电机的功率。
从发电机组的具体运行状态来看，要是定子电流还是降不到其额定工作电流，通过以上方法也可以达到调整效果。
1.1.2转子接地故障对于水轮发电机组而言，其转子接地故障包含两种类型，一类故障是转子一点接地，另一类故障是转子回路中存在两个接地点。
在转子回路当中产生两个接地故障点时，其故障点大多都在电机运转回路内，且故障位置也存在电流。
不过要是接地故障属于一点接地，又被分成三种不同状态，第一种是瞬时接地、第二种是永久性接地，最后一种是间歇性接地，在发电机运行期间，发生一点接地故障的转子并不会产生电流，同时也不会有电流从故障位置经过。
这样一来发电机还是可以依靠励磁系统在一段时间内继续运行。
不过水轮发电机还是有一点接地，最终会促使发电机转子内部的正负极出现变化，继而出现第二个接地故障点。
一起水轮发电机轴电流超标故障的分析与处理过程
一起水轮发电机轴电流超标故障的分析与处理过程————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：一起水轮发电机轴电流超标故障的分析与处理过程金华峰1，2，伏虹润1（1.大唐国际彭水水电开发有限公司，重庆市彭水县，409600；2.重庆大学电气工程学院）概要：观察分析了彭水水电站3#发电机轴电流的变化特点，推断出故障原因后，经返厂处理后消除缺陷。
目前天津阿尔斯特水轮发电机组在国内投运的较多，可供同类型机组在处理轴电流时参考。
关键词：轴电流；超标；分析；处理0 引言乌江彭水水电站设计单机容量350MW，水轮发电机组采用天津阿尔斯通公司生产的三相立轴双导半伞式、单路径向密闭自循环无风扇空冷同步发电机。
发电机转子轴分为三段，即上端轴、转子中心体、下端轴，上端轴由轴身、滑转子组成，下端轴为三段焊接而成。
由于发电机上端轴采用阿尔斯通公司新型滑转子结构，有别于常见的轴领结构，从而对发电机轴电流的防护提出了新的课题。
1 发电机轴电流运行情况描述彭水水电站自2008年2月机组陆续投产以来，3#和5#发电机在运行期间有不同程度的轴电流存在。
轴电流的大小随发电机输出功率的增加而增大，且在零功率输出加励磁工况下即有轴电流存在,此时3#机轴电流为0.42A,5#机轴电流为0.42A。
在输出功率为300MW时3#机轴电流为1.36A,5#机轴电流为1.05A.在输出功率相同工况下,不存在轴电流的大小随发电机运行时间的增加而增大的现象。
严重影响机组安全运行。
针对3号机组进行现场机验，发现3号机组轴电流与发电机定子磁场关系密切，定子电流越大轴电流越大，再从机组状态监测数据发现，3号机组上导摆度超标，达到0.35mm，以上两因素表明3号机组存在定转子磁场旋转中心严重偏移缺陷，并且3号机组投产以来转子绝缘一直偏低，500V绝缘测试表测试绝缘值为0，因此需进一步采取综合措施限制轴电流的上升，保证机组的安全运行。
一起水轮发电机组推力轴承烧瓦事故分析与处理建议
迎合 镜板 形成完 全面 接触 ， 还 有就 是在 重压的 作用下 瓦与镜 板网全面 接触 ， 但 在瓦和托 盘 之间出现了点接触 或线接 触， 运 行后在 振动 和摩擦
由以 上的现象 ， 推力轴承烧瓦有 两种可能 的作用下， 点 接触或 线接 触逐步 变成面接 触 ， 抗 振螺 栓球 面损坏 ， 从而 （ １ ） 推 力轴承 绝缘损坏 ， 形成 轴电流 ， 烧伤瓦 面和镜 板摩 擦面 ， 另 破坏 镜板 水平 ， 使得 推 力瓦 受力严重不均 匀， 最 后导致 烧瓦 ， 此 次推 力 外在 轴电流 的的作用下润滑 油被 电解 ， 油润 滑能力降低 ， 瓦面 与镜 板摩 瓦事故发 展流程 如图ｃ 所 示。 擦 系数增大 ， 导 致瓦温升 高而烧瓦。 ４ ． 处 理 建议 （ ２ ） 推 力轴 承 本 身缺 陷 导致 烧 瓦 ， 烧 瓦 后瓦 金 属部 分与镜 板 摩 根据对 该 电厂推力轴承 烧瓦事 故的分 析和拆 卸发现 的情况有 以下 擦， 摩擦 生成物 导致 推力轴 承绝缘 损坏 ， 形成轴 电流， 从而烧伤 推力轴 处理建议 ： 承的 相关连 接面。 （ １ ） 更 换整套推 力瓦 ；（ ２ ） 修复推 力轴承抗 振螺 栓球面 ， 修 复托盘 发 电机轴 电压是 避免 不 了的 ， 但推 力轴承 要形成 轴 电流首先 的条 受损部 分 ；（ ３ ） 修 复镜板 ， 对修 复好 的镜 板应进行 严格的检 查 ， 发现 凹 件 是轴承 绝缘损 坏。 导致 轴承绝 缘损坏的 因素有几种可能 ： 轴承 绝缘材 点等缺 陷应 引起 重视 ， 严 重者 应 重新进行 修 复；（ ４ ） 安装 抗重块 ， 安装 料 缺陷、 透平油内存在导 电物质、 绝 缘材料 绝缘击穿。 时应认真检 查 ， 有些抗 重块 在进行 热处 理时会出现裂纹 ， 承受重力容易 在做进 一步检查 分析 时将推 力轴承座拆 开， 将绝 缘垫 、 绝缘 套、 绝 破碎 ， 发现有裂 纹的抗 重块不 能使用 ；（ ５ ） 安装时严格 控制安 装工艺和 缘 垫 圈进行 清洗 后重新 安装 ， 用ｌ Ｏ ０ ０ ｖ ￣ 殴表 测量绝 缘 电阻， 测量 值 为 质量 ， 精心调 整推 力瓦受 力， 保证 推 力轴 承各块瓦 上的载荷 分配均 匀度 １ ７ ６ ０ ￣ 殴， 由此可以确 定轴承 绝缘 材料不存 在缺 陷， 也没有绝缘 击穿。 尽量精 确至 １ ０ ％ 范 围；（ ６ ） 鉴于相 关零件 有电弧烧 伤情况 ， 建 议镜板与 用１ Ｏ Ｏ ０ ｖ 兆 殴表 对 发电机导 轴承 （ 没有 拆卸 ） 进行 绝 缘检 查， 每块 瓦 的 推力头联 接螺栓 加绝缘 套和绝 缘垫 圈， 定位销 不再使用金属销 ， 改用绝 绝 缘 电阻均在 １ ２ ０ ０ ￣ ｇ 殴以 上 ， 推力轴承 所用润 滑油 和导轴 承所 用润滑 缘销 ， 提 高推力轴承 绝。 油 是 同一 罐 油 ， 由此可 以确定 透平油 原先 不存在导 电物 质。 另外 ， 弹性 ５ ． 结 束语
水轮发电机轴电流的形成和分析处理
水轮发电机轴电流的形成和分析处理摘要：轴电压一直是水轮发电机难以消除和避免的问题。
产生轴电流的原因有很多，基于此，主要介绍水轮发电机轴电流的形成原因，分析其危害以及处理方法。
关键词：感应电势；轴电压；轴电流；危害；处理方法1.引言根据水轮机轴承的种类不同，其耐受电压程度不同，形成的轴电压若超过轴承最大允许电压值，会通过油膜放电或者导电形成轴电压，它将在轴瓦和轴承处产生点状微孔，甚至烧坏瓦面，严重时会造成轴颈和轴承的损坏。
因此，转子上下端各道轴承瓦必须加装绝缘垫使其对地绝缘，这是防止水轮发电机组产生轴电流的关键。
2.轴电流产生的原因轴的磁化效应是转轴由于各种原因而带有磁性，旋转磁场切割导体，会在这些零件内感应起一定电位，当电位升高到足以击穿油膜时，就形成电流回路。
这种电流回路可能穿过整个转子，也可能仅在轴承中或浮环密封中形成局部的短路电流，轴承或浮环中的短路电流又会产生新的磁场，磁化转轴或其他零件。
因此，这种磁电相互转换，会在机组内形成很强的磁场，并出现很高的电流。
由运行摩擦在大轴上产生的静电荷，使轴的电位因被充电而升高。
当运转的轴接触到旋转体以外的任何部件时，便通过该部件进行放电，否则就要继续积累电荷，最后产生过高的电压。
轴电流的产生如图1-1所示为了防止转轴形成悬浮点位，一般在转轴下端还要安装一组接地碳刷接地。
发电机组轴电压主要可分为两部分：一是轴在旋转时切割不平衡垂直轴向交链磁通产生的轴电压和轴电流；二是由于存在轴向漏磁通而在转轴两端产生是轴电压。
3.轴电流对发电机运行的危害水轮发电机轴与轴瓦采用滑动轴承，滑动轴承必须通过稀油润滑，发电机轴承在高速转动时，轴承与轴瓦之间会形成油膜，以尽量减小轴承与轴瓦之间的摩擦，降低轴瓦的温度。
在轴电压较低时，油膜的绝缘是不会被击穿的。
只有轴和轴承在旋转过程中，造成油膜破裂击穿，导致轴与轴瓦形成金属性接触的瞬间，便产生相当大的轴电流，这种轴电流可达到几百安甚至上千安，它足以把轴颈和轴瓦烧坏。
【word】 一起水轮发电机轴电流超标故障的分析与处理
【word】一起水轮发电机轴电流超标故障的分析与处理一起水轮发电机轴电流超标故障的分析与处理第34卷第4期水电站机电技术2011年8月Mechanical&ElectricalTechniqueofHydropowerStation V01.34No.4Aug.201157一起水轮发电机轴电流超标故障的分析与处理金华峰,伏虹润,谢卓健(重庆大唐国际彭水水电开发有限公司,重庆409600)摘要:观察分析了彭水水电站3号发电机轴电流的变化特点,推断出故障原因后,经返厂处理消除缺陷.供同类型机组在处理轴电压,轴电流问题时参考.关键词:水轮发电机;轴电流;超标;处理;彭水水电站中图分类号:TM312文献标识码:B文章编号:1672—5387(20l1)04—0057-04 乌江彭水水电站水轮发电机组单机容量350MW,采用天津阿尔斯通水电设备有限公司生产的三相立轴双导半伞式,单路径向密闭自循环无风扇空冷同步发电机.发电机转子轴分为三段,即上端轴,转子中心体,下端轴,上端轴由轴身,滑转子组成,下端轴为三段焊接而成.由于发电机上端轴采用阿尔斯通新型滑转子结构,有别于常见的轴领结构,从而对发电机轴电流的防护提出了新的课题.1发电机轴电流情况描述彭水水电站自2008年2月机组陆续投产以来,3号和5号发电机在运行期间均有不同程度的轴电流存在.经观察,空载工况下即有轴电流存在,且电流大小随发电机输出功率的增加而增大.在输出功率保持不变时,未发现轴电流的太小随发电机运行时间的增加而增大的现象.对3号发电机进行现场测试,发现3号发电机轴电流与发电机定子磁场关系密切,定子电流越大轴电流越大,查看机组状态监测数据发现,3号发电机上导摆度超标,达到0.35 mln,以上两因素表明3号发电机存在定转子磁场旋转中心严重偏移缺陷,并且3号发电机投产以来转子绝缘一直偏低,500V绝缘测试仪测试绝缘值接近0,因此需进一步采取综合措施限制轴电流的上升,保证机组的安全运行.表13号发电机轴电流记录2产生轴电压和轴电流的原因大型水轮发电机组在运行过程中,由于结构,运行环境的影响,不可避免的将在发电机主轴上产生轴电压,如不采取相应措施,就会在发电机主轴与轴瓦间产生轴电流.轴电流的长期存在,将侵蚀轴领与轴瓦,缩短轴承使用寿命,轻微的可运行上千小时, 严重的甚至只能运行几小时,严重威胁机组的安全运行,由此带来的直接和间接经济损失巨大.产生轴电流的前提是要产生轴电压,而产生轴电压的原因主要有以下几种:(1)静电荷产生的轴电压.发电机转动时,润滑油与轴瓦相互摩擦,产生静电荷,对转子充电,产生轴电压,当电势逐渐增大时,油膜被击穿,形成轴电流.这种轴电流的特点是随机性较强,没有固定的频率.对于水轮发电机来说,这种电荷积累不会太大, 并且能量较小,因此它对地放电而产生的轴电流也很小,仅为几个毫安.(2)发电机制造安装或运行中因磁路不对称引起的轴电压.由于发电机定子与转子不同心,即气隙不均匀,转子的硅钢片厚度,位置不合理,转子绕组匝间短路等原因,可能在转子一轴承一外壳的环路中感应出交流电势.除了转子绕组匝间短路外这种交流电势一般不大,产生的轴电流也不大,但在转子匝间短路,或发电机推力瓦承座,导瓦承座,油管,地脚螺栓,销钉等对外壳之间由于某种原因绝缘损坏时,就会产生很大的轴电流.这种轴电压的特点是有相对比较固定的频率,可以用示波器观察到. (3)静止励磁系统脉动分量引起的轴电压.这种轴电压和轴电流的特点是有固定的频率,其中300 Hz的分量较为明显.(4)转子发生磁化而产生的单极电势.当干燥定收稿日期:2011_04—11作者简介:金华峰(1983一),工程师,工程硕士研究生,从事大型水电厂电气设备管理工作.58水电站机电技术第34卷子时采用过大的直流电,在机组附近使用电焊机或磁力起重机等设备时或发电机故障时,磁通通过机壳和转子使转子发生磁化,之后产生并保留一定的剩磁.磁力线在轴瓦处产生幅向支流,当机组转动时,就会以发电机或涡流制动的方式产生电势,从而产生轴电流.这些电势和电流的大小取决于剩磁的大小,气隙,回路的绝缘等因素.正常时,微弱的剩磁所生产的单极电势仅为毫伏级,不会产生大的轴电流.但在转子发生转子绕组匝间短路时,就可能产生很大的轴电流.这种电流一部分以转子一轴承一外壳为回路,轴电流传感器可以反映出来,另一部分在轴瓦上以涡流的形式产生,轴电流传感器检测不到,但对轴瓦的破坏也比较大.检修时可以用精密的高斯计来检测转子或大轴的剩磁,如转子或大轴被磁化严重,应进行退磁处理.(5)转子绕组一点接地而产生的轴电压.这种轴电压产生的电流通常比较大,并且伴随着转子一点接地信号出现,通常会引起发电机剧烈振动和大轴磁化烧轴,烧轴瓦等严重后果.但转子绕组接地常常为不稳定性接地,即接地的出现与发电机的转速和负荷状态等因素有关(如由于制造或检修时转子未清理干净遗留的金属屑),接地呈现为一下子通一下子又断开,接通的时间很短,转子一点接地信号不出现,产生的轴电流为随机的瞬时脉冲,因此比较隐蔽,可以通过轴电流信号来检测这种潜在故障.(6)自动化元件故障产生轴电压.大型水轮发电机组自动化元件较多,运行现场接线繁杂,元件故障造成带电线头搭接在转轴上,产生轴电压.以上因素若共同作用,会进一步增强轴电压.对于彭水的机组,理论上说只有上端轴或旋转补气管接地才会形成回路,轴电流才可能存在. 基于上述理论查找3号发电机上端轴或旋转补气管是否有接地点.从结构上看,有以下三处具有接地可能性:(1)上端轴与挡油板接触,通过上机架接地(见图1所示?,?处);(2)上端轴与滑转子短路,通过滑转子,导瓦,上机架接地(见图1所示?,?,?处);(3)旋转补气管与集水槽接触,通过管路接地(见图1所示?处).3轴电流的危害机组正常运行中,在发电机转子主轴轴领与轴瓦之间有油膜存在,油膜起到润滑作用,在一定电压下也能起绝缘的作用.对于较低的轴电压,这层润滑图1彭水发电机上端轴结构油膜能满足主轴轴领与轴瓦的绝缘要求,因此不会产生轴电流.但当轴电压增加到一定数值后,尤其在发电机起动阶段,轴瓦与轴领的润滑油膜还未稳定形成,轴电压将击穿油膜而放电,此时轴电压将通过主轴,轴承,机座,而形成环形短路电流,从而形成轴电流.轴电流将从轴瓦和轴领的金属接触点通过,由于该金属接触面很小,几乎是点接触,又由于轴电流回路阻抗很小,因此这些点的电流密度大,在瞬间产生高温,使轴承局部烧熔,在金属表面形成极微小的电蚀凹坑.另外被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下飞溅,在轴瓦上将会产生纯机械磨损.轴领(或镜板)和轴瓦间在小电弧侵蚀作用下,轴瓦表面合金逐渐吸到轴领(或镜板)上去,破坏轴瓦工作面,从而引起轴瓦过热甚至烧损.另外轴电流将使润滑油变质, 发黑,进而降低润滑油润滑性能,进而使轴承温度升高.而轴瓦表面巴氏合金的磨耗会使一部分轴瓦失去对转子轴领的预负荷作用,转子在旋转时容易诱发油膜涡动,造成转子系统的不稳定.而不稳定的油膜反过来又会引起轴承油膜电阻的急剧下降,使更多的轴电流通过该区域,加剧电火花作用.在各种因素彼此相互激励下,最终导致轴领或轴瓦的损坏. 4彭水发电机轴电流监测手段及防范措施由于轴电流造成的损伤危害大后果严重,因此大型发电机组对防止轴电流的产生要求更高.完全避免产生轴电压是几乎不可能的,因此减小或消除轴电流引起的损伤,主要手段就是限制轴电压的升高和提高轴承绝缘.一般认为,足以引起轴电流损伤的电压在20V以上,典型的轴承损伤电压在30,100V之间.如果把轴电压降到1OV以下,基本上就可以消除轴电流带来的故障.而提高轴承绝缘,可阻断轴电流回路,从而消除轴电流的损伤.因此,根据水轮发电机的结构特点,从上述两方第4期金华峰,等:一起水轮发电机轴电流超标故障的分析与处理59 面分别采取措施,即对下端轴采用限制轴电压的升高,上端轴采用提高轴承的绝缘等两方面采取措施.在水电厂生产现场常采用防护轴电流的主要措施有:(1)在发电机下端轴下部安装接地碳刷,以降低轴电位,使接地碳刷可靠接地,并且与转轴可靠接触,保证转轴电位为零电位,以此限制转子下部轴电压,从而消除轴电流的伤害.(2)对于伞式机组,则采取提高上导轴承绝缘水平的方法阻断轴电流回路.对于悬式机组,除了提高上导轴承绝缘水平外,还在推力头与镜板间加一层绝缘.以切断轴电流的回路.图2所示为上端轴与轴领一体的上导轴承绝缘防护措施.由图可见,常规轴领与轴身一体的轴承结构,防护轴电流的措施是在上导瓦与轴承支座间加装绝缘材料(一般为O.5—2.0mm厚酚醛玻璃板)来实现的.图2常规上导瓦绝缘防护措施彭水水电站发电机上端轴采用阿尔斯通新型结构,即上端轴由轴身,滑转子,绝缘材料等组成,如图3所示:图3彭水发电机上端轴绝缘防护结构轴身和滑转子在工厂分别精加工后,滑转子热套在轴身上,在热套前在轴身与滑转子接触立面,贴上一层阿尔斯通专用绝缘纸,在接触上平面垫上绝缘环.热套完成后用1000V绝缘测试仪测量轴身与滑转子之间的绝缘,设计要求绝缘值大于1MQ. 彭水水电站水轮发电机的轴电流防护,正是结合这种特殊的结构,结合常规防护手段,共同实现发电机的轴电流防护目的.根据发电机轴电压产生的原因,轴电压主要产生在转子中心体下平面以上.因此,彭水水电站对水轮发电机组轴电流的防护采用上端轴绝缘阻断,下端轴接地限制和装设轴电流保护装置三种手段,形成完整的轴电流防护系统.(1)下端轴对下端轴采用常规的接地碳刷接地的防护方式,接地碳刷安装在下机架下导轴承下部并可靠接地,因此限制了发电机下端轴轴电压幅值,从而对推力轴承和下导轴承起到了保护作用,并给转子一点接地保护和转子电压测量回路提供了通路.(2)上端轴根据图3所示可知,阿尔斯通公司已在发电机上端轴轴身与轴领之间加装特殊绝缘纸.因此,上端轴轴电流的防护就依靠它来实现,即上端轴通过轴身与滑转子之间的绝缘,实现发电机转子主轴与滑转子及上导瓦的绝缘,从而实现了阻断电流的目的. 彭水水电站发电机上导轴承绝缘防护(图4)与常规绝缘防护相比,有以下几个特点:图4彭水发电机上导瓦绝缘防护措施1)由于不在上导瓦与轴承支座间加装绝缘垫板,从而简化了上导瓦安装与调整工作,且使上导轴承运行稳定可靠.2)由于滑转子与轴身间的绝缘纸是热套进去后再加工,使得轴身与滑转子结合紧密,且运行中滑转子只承受径向力,从而降低了绝缘纸磨损损坏的可能,运行可靠性得到提高.目前在我国运行的阿尔斯通公司机组基本上是此类结构.但由于结构特殊,对机组检修和维护也带来新问题,主要有:1)一旦绝缘纸故障,现场无法修复,必需返厂修复,且修复时间相对较长.因此,考虑正常时电厂将阿尔斯通特种绝缘纸作为备品考虑,绝缘损坏时,临时用绝缘纸做轴瓦防护,待机组大修处理.2)检查滑转子与轴身绝缘工作困难.由于结构特殊,进行绝缘检查工作,必需将上导瓦,集电环碳刷拆除后,方可进行检查工作,带来工作量的成倍增加.当然如果轴电流监测正常,此工作可以放在机组水电站机电技术第34卷大修时进行,一般性检修可不检查.(3)轴电流保护装置,为防止一旦上端轴绝缘损坏,形成轴电流损伤上导轴承,彭水水电站在上导轴承油箱下部装设BZL一10B型轴电流保护装置,轴电流保护安装情况如图5所示,该装置能检测轴电流一次侧0.1, 2.0A的轴电流.因此一旦上端轴绝缘受损产生轴电流,保护装置将进行在线检测,并根据轴电流大小设置两级输出,一级轴电流达到0.5A报警,二级轴电流达到1.5A跳闸.甏壤互嚣鞭概辅筠枫绸主体蝉接图5轴电流互感器安装图(D为发电机轴直径,D+20为互感器内径)5检查与处理方案排空油槽内润滑油.按图1所示依次拆除盖板, 阀体,检查旋转补气管与集水槽是否有接触.然后拆除上导油槽下油盆(拆之前检查下油盆立面部分与上端轴轴领是否有接触;拆除下油盆之后检查下油盆立面部分是否有摩擦痕迹).拆除上导油槽下油盆后,清理滑转子与上端轴接触部位,并检查上端轴与滑转子之间绝缘电阻.若绝缘电阻合格则在滑转子与上端轴接触部位的上,下端部处喷9130红磁漆, 若绝缘电阻不合格则加热滑转子至110?维持5h后(以防由于潮湿造成绝缘电阻降低)测绝缘电阻, 若绝缘电阻合格同上处理,若绝缘电阻不合格则须返厂处理.对3号发电机根据本方案进行检查,最终测得绝缘电阻几乎为0,必须返厂处理.6返厂后处理过程6.1上端轴热套滑转子准备工作焊接吊耳和工装导向环,对焊接部位进行探伤.将工件找正后按工艺尺寸加工好导向块内圆.6.2上端轴拆卸滑转子工艺过程在上端轴上平面点焊挂钩(严禁在外圆点焊),将电加热片挂在挂钩上(尽量保证电加热片在圆周方向均匀布置且少留间隙)并按图6所示位置安放好千斤顶.做好安全措施后通电加热,直至千斤顶能顶动滑转子为止.将滑转子吊起悬空,以滑转子内圆为基准用手拉葫芦将滑转子调至水平,在绳索和吊耳上做好对应标记备回装用.调平后将滑转子水平吊人电炉内加热至400?并保温4h以上,用调好的绳索吊滑转子出炉.清理好内圆准备热套.图6滑转子加热过程示意图6.3上端轴热套滑转子工艺过程拆下上端轴起吊工具,安装热套工装,并将轴与热套工装调整同心与水平然后压紧轴和工装.将轴身清理干净,包上绝缘材料.在将滑转子调好水平后沿导向块迅速下套至预定位置.套装过程中应在滑转子下腔进行目测绝缘纸是否下滑,在绝缘纸没有下滑的情况下迅速拆除热套工装.待轴冷却到室温后检查绝缘电阻,绝缘检测合格后涂封口环氧腻子, 割掉上平面吊耳和导向块,修磨,回装起吊工具. 6.4上端轴热套后修复工作严格按大法兰外圆和法兰背面调平找正,在车床上按滑转子有效部位需要加工去除的最小量进行加工.加工完成后研磨滑转子加工部位.完工后,再次检查绝a缘.6.5处理结果测量上端轴与滑转子之间的绝缘值,出厂检测>1000MQ,满足设计要求的10kll;现场检测>500MQ,检修后3号发电机带额定负荷时轴电流监测保持在0.1A左右,轴电流超标故障消除.7小结近年国内阿尔斯通公司生产的水轮发电机组较多,其上端轴结构基本类同,采用的轴电流防护手段也基本一样,运行表明此结构防护轴电流效果良好.因此对滑转子结构上端轴,采用滑转子与轴身绝缘技术阻断轴电流是完全可行和有效的.从彭水水电站实际情况来看,加装轴电压监测装置,便于及时掌握上端轴绝缘发展情况,及时处理绝缘降低故障,保证机组安全是今后此类机组需要考虑的重点问题.。
水轮发电机轴电流超标分析及处理
附近金属部件
°
(3) 相关实验 ，轴电流大小随励磁电流 小的变化而变化，具 性。轴电流 ，
器二
电缆,排磁场的影响。然而
机组轴电流在 及试运行期间轴电流正
，只是
业运行 电流突然 。由此
,电流突然 ，
警值并非磁场
°
(4) 对电流在
统组成部分电流互
器和继电保
进行校验。将套在轴上的电
流 器中间 一根导线，
流电Z,同
current of Liyang pumped -storaae generator. The problem of excess shaft current of the genera
tor motor is analyzed and treated, soma experience of dealing with shaft current problems are
业运行 机组配
的轴电流继电保
电流测量范围为0〜
25A,设置的一级轴电流报警值为3A,二级报警值
5A。 机组两种工况运行时50Hz轴电流最
大达到了 21.6A,最小为3-4A均超出了报警值,
150Hz轴电流在0.3A左右。
3.1 因分析 发电电动机轴电流测量值远远 了报
警值,如果轴电流为真实数据将会严重影 机组
and the optimization of the shaft current measurement method.
Key words Shaft current & hydro-7enerator & pumped-storaae & measurement method
0引言
轴电流关系到机组的安全稳定运行，是水轮
试述水轮发电机的运行及故障分析处理
试述水轮发电机的运行及故障分析处理水轮发电机是一种靠水流转动水轮来产生动力，再由动力转化为电能的发电设备。
其运行过程包括水流进入水管或渠道后, 将带动水轮旋转，水轮通过轴传动到发电机，驱动发电机转动，从而在发电机上产生感应电动势，进而将机械能转化为电能并输出。
下面将从运行和故障两方面进行分析。
一、水轮发电机的运行水轮发电机的正常运行需要满足以下三个条件：1. 水流量要足够：水流量是驱动水轮发电机的关键因素，水流量小不足以带动水轮运转，水流量过大则会影响水轮转速，也会影响转子与定子的电气接触，从而导致设备损坏。
2. 水的落差要足够：水的落差是动力的来源，只有落差足够才能转动水轮。
水流落差太小，将会影响水轮转速，影响电机输出功率。
水流落差太大，会对水轮的轴承和齿轮造成影响，使设备的寿命缩短。
3. 水轮的质量要好：水轮是驱动发电机的核心，水轮质量好，旋转稳定，容易维修和更新，可以稳定地输出电能。
水轮的坚固程度和旋转轴的结构都是决定其质量的因素。
二、故障分析处理在日常使用中，水轮发电机也会遇到一些故障，主要问题包括：1. 过大的水流压力：过大的水流压力会对水轮轴承和齿轮造成过多的压力，降低设备使用寿命。
解决方法是适当调整水流压力，降低水轮承受压力。
2. 水轮失速：如果发现水轮转速不足，要注意检查水管和滤网是否被堵塞，以及水轮间接接口是否正常，水流量是否不足等情况，及时清理有关部分。
3. 水轮打滑或冻结：在寒冷的季节里，水管容易被冻结，水轮容易打滑，这将影响水轮的性能并降低发电机的功率。
加装防冻设备或保温设置可解决这个问题。
4. 噪音过大：一般噪音较大的原因可分为两类，一是水轮与轴承或齿轮之间的磨损或间隙过大；另外一种可能是传输系统或设备的内部物质运行不畅。
使用润滑油或轴承并进行注油维护可以改善该问题。
总之，水轮发电机的运行需要满足一定条件，故障处理时应根据不同情况进行处理。
对于常见的水轮发电机故障，及时维修和保养才能保持正常的使用效果，确保设备稳定的运作。
岩滩水轮发电机上导主轴摆度超标原因分析及处理措施
３ ． １ 上机 架千 斤顶 弹簧板 变 形 、 断裂 分析
簧 板 变 形及 裂 纹 的 主要 原 因有 ：① 弹 簧 板 刚 性 不 足 造 成 上 机
架径 向振 动 量 超 标 ； ② 弹簧板调整方法不 当， 调 整 的 压 紧量 过
图 １ 导 瓦 结 构 图
２ 运行 中存在 的问题
岩 滩 一 期 水轮 发 电机 组 自投 入 运 行 以 来 ．机 组 上 导 轴 承
图 ２ 导 瓦 支 持 座 断 裂 图
３ 问题 分析
岩 滩 ４台机 组 都 曾 出现 过 上 导 摆 度 超 标 现 象 ．但 同 一 台
自循 环 分块 瓦 结 构 ， 共有 １ ２块 导 瓦 ． 其 结 构 与 上 导 瓦相 同
机 组 不 是 每 一 年都 发 生 。 对 于 上 导摆 度 超 标 的机 组 ． 经过 检 修 并 调 整 导 轴 承 瓦 间 隙后 刚 投 入 运 行 时 ，上 导 摆 度 都 正 常 。 因
组分别 于 ２ ０ １ ３ 年 １ １月及 ２ ０ １ ４年 ６月正 式投 商业 运 行 。 岩 滩 一 期 ４ 台发 电机 组 由机型 号为 Ｓ Ｆ ３ ０ ２ ． ５ — ８ ０ ／ １ ７ ０ ０ ０ ， 立轴 半伞 式 ， 机 组 转 速
岩 滩 机 组 自运 行 以 来 ． 上 机 架 的振 动 一 直 比较 大 ． 最 大高
达０ ． １ ５ ａｍ 左 右 （ ｒ 最大允许值为 ０ ． １ Ｏ ｍｍ） 。 上 机 架的 径 向振 动 量 过 大将 会 影 响发 电机 上 导 主 轴 摆 度 。通 过 分 析 认 为造 成 弹
水轮发电机轴电流故障的诊断与分析
６ Ｉ ＷＷＷ．ｃｈｉｎａｅｔ ｎｅｔ Ｉ电工技术
小 水 电 技 术
于 油膜 阻 抗远 大 于 绝缘 碳 刷 阻 抗 （油 膜 阻抗 在 额 定 转 速 时 可达 ５ｏｋ１２），因此轴 电流不 会 通 过 轴 瓦 形 成 回路 ，绝缘 碳 刷 起 到 保 护油 膜 和轴 瓦 的作 用 ，但 是 大轴 与绝 缘 碳 刷 摩 擦 形 成 的碳 粉掉 进 油盆 ，会污 染 油 质 并 导致 保 护 误 动 。部 分 电厂 未装 设 绝 缘碳 刷 。
承 为 零 电位 点 。绝 大 多数 电厂装 设 接地 碳 刷 。 （３）轴 电流 互 感 器 ：将 一 次 侧 电 流 反 映 至 二 次 侧 ，便
于 配 置保 护 、监 测 装 置 ，但 是其 二 次 侧 输 出易 受 外 界 电 磁 和 负荷 电流 的干 扰 。
（４）发 电机结构 ：伞式机 组 的推力轴 承位于发 电机下 部 ，与下导轴承和接地碳刷 接近，为零 电位点 ，仅在上导 轴 承设 置 绝缘 ，轴 电流 保护 只保 护 上 导 轴 承 ；悬 式 机 组 的 推力 轴 承 位 于发 电机 上 部 ，上 导 轴 承 和 推 力 轴 承 均设 有 绝 缘 ，轴电流保护既保护上导轴承又保护推力轴承。
于轴 电流 的破 坏 性 ，需 探 究该 发 电机 产 生轴 电 流 的原 因 ， 成 ；二 次部 分 主要 由试 验 绕 组 、工 作 绕 组 、带 通滤 波器 、
以规避 其 对 发 电机 的危 害 。
过 流继 电器 、时 间继 电器 构 成 。 当大 轴 与轴 承 间 的绝 缘 或
１ 发 电机 轴 电流 系统 介 绍
关键词 发 电机 轴 电 流 绝缘 间 隙 保 护
０ 引 言
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一起水轮发电机轴电流超标故障的分析与处理过程金华峰1，2，伏虹润1（1.大唐国际彭水水电开发有限公司，重庆市彭水县，409600；2.重庆大学电气工程学院）概要：观察分析了彭水水电站3#发电机轴电流的变化特点，推断出故障原因后，经返厂处理后消除缺陷。
目前天津阿尔斯特水轮发电机组在国内投运的较多，可供同类型机组在处理轴电流时参考。
关键词：轴电流；超标；分析；处理0 引言乌江彭水水电站设计单机容量350MW，水轮发电机组采用天津阿尔斯通公司生产的三相立轴双导半伞式、单路径向密闭自循环无风扇空冷同步发电机。
发电机转子轴分为三段，即上端轴、转子中心体、下端轴，上端轴由轴身、滑转子组成，下端轴为三段焊接而成。
由于发电机上端轴采用阿尔斯通公司新型滑转子结构，有别于常见的轴领结构，从而对发电机轴电流的防护提出了新的课题。
1 发电机轴电流运行情况描述彭水水电站自2008年2月机组陆续投产以来，3#和5#发电机在运行期间有不同程度的轴电流存在。
轴电流的大小随发电机输出功率的增加而增大，且在零功率输出加励磁工况下即有轴电流存在,此时3#机轴电流为0.42A,5#机轴电流为0.42A。
在输出功率为300MW时3#机轴电流为1.36A,5#机轴电流为1.05A.在输出功率相同工况下,不存在轴电流的大小随发电机运行时间的增加而增大的现象。
严重影响机组安全运行。
针对3号机组进行现场机验，发现3号机组轴电流与发电机定子磁场关系密切，定子电流越大轴电流越大，再从机组状态监测数据发现，3号机组上导摆度超标，达到0.35mm，以上两因素表明3号机组存在定转子磁场旋转中心严重偏移缺陷，并且3号机组投产以来转子绝缘一直偏低，500V绝缘测试表测试绝缘值为0，因此需进一步采取综合措施限制轴电流的上升，保证机组的安全运行。
表1 3号机组轴电流记录图1 3号机组轴电流与有功功率关系曲线2 产生轴电压和轴电流的原因分析大型水轮发电机组在运行过程中，由于结构、运行环境的影响，不可避免的将在发电机主轴上产生轴电压，如不采取措施相应措施，就会在发电机主轴与轴瓦（推力瓦）间产生轴电流，轴电流的长期存在，将侵蚀轴领与轴瓦，将严重缩短轴承使用寿命，轻微的可运行上千小时，严重的甚至只能运行几小时，严重威胁水轮发电机组的安全运行，由此带来的直接和间接经济损失巨大。
产生轴电流的前提是要产生轴电压，而产生轴电压原因主要有以下几种：(1) 电磁不平衡产生轴电压发电机定子铁芯在结构上有对缝，加上铁芯槽、通风孔等的存在，不可能是真正理想的圆。
加上安装原因造成发电机定、转子之间的空气间隙不均匀，造成磁阻不一致从而磁路不对称。
且机组在运行中主轴又有一定范围的摆动，这样使发电机定子产生的旋转磁场不均匀，而不平衡的磁力线磁束与回转大轴相切产生轴电压。
(2) 静电感应产生轴电压发电机转子主轴在强电场下运转，在强电场作用下，在转子主轴的两端感应出轴电压。
(3) 自动化元件故障产生轴电压大型水轮发电机组自动化元件较多，运行现场接线繁杂，元件故障造成带电线头搭接在转轴上，产生轴电压。
以上各种因素共同作用，进一步增强了轴电压。
对于彭水的机组，理论上说只有上端轴或旋转补气管接地轴电流才会有回路，轴电流才会存在。
基于上述理论查找3#发电机上端轴或旋转补气管是否有接地点。
从结构上看,有三处具有接地可能性:（1）上端轴与挡油管接触,通过上机架接地（见图所示15、16处）；（2）上端轴与滑转子短路, 通过滑转子、导瓦、上机架接地（见图2所示12、13、14处）；（3）旋转补气管与集水槽接触,通管路接地（见图2所示11处）。
图2 彭水发电机上端轴结构3 轴电流的危害机组正常运行中，在发电机转子主轴轴领与轴瓦之间有油膜存在，油膜起到润滑作用，在一定电压下也能起绝缘的作用。
对于较低的轴电压，这层润滑油膜能满足主轴轴领与轴瓦绝缘要求，因此不会产生轴电流。
但当轴电压增加到一定数值后，尤其在发电机启动阶段，轴瓦与轴领的润滑油膜还未稳定形成，轴电压将击穿油膜而放电，此时轴电压将通过主轴、轴承、机座、主轴而形成环形短路电流，从而形成轴电流。
此电流将从轴瓦和轴领的金属接触点通过，由于该金属接触面很小，几乎是点接触，又由于轴电流回路阻抗很小，因此这些点的电流密度大，在瞬间产生高温，使轴承局部烧熔，在金属表面形成极微小的电蚀凹坑。
另外被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下飞溅，在轴瓦上将会产生纯机械磨损。
轴领（或镜板）和轴瓦间在小电弧侵蚀作用下，轴瓦表面合金逐渐吸到轴领（或镜板）上去，破坏轴瓦工作面，从而引起轴瓦过热甚至烧损。
另外轴电流将使润滑油变质、发黑，进而降低润滑油润滑性能，进而使轴承温度升高。
而轴瓦表面巴氏合金的磨耗会使一部分轴瓦失去对转子轴领的预负荷作用，转子在旋转时容易诱发油膜涡动，造成转子系统的不稳定。
而不稳定的油膜反过来又会引起轴承油膜电阻的急剧下降，使更多的轴电流通过该区域，加剧电火花作用。
在各种因素彼此相互激励下，最终导致轴领或轴瓦的损坏。
4 彭水机组轴电流监测手段及防范措施由于轴电流造成的损伤危害大后果严重，因此大型发电机组对防止轴电流的产生要求更高。
由于完全避免产生轴电压难度太大，因此减小或消除轴电流引起的损伤，主要手段就是限制轴电压的升高和提高轴承绝缘。
一般认为，足以引起轴电流损伤的电压在20V以上，典型的轴承损伤电压在30～100V之间。
如果把轴电压降到1V以下，基本上就可以消除轴电流带来的故障。
而提高轴承绝缘，可阻断轴电流回路，从而消除轴电流的损伤。
因此，根据水轮发电机的结构特点，从上述两方面分别采取措施，即对下端轴采用限制轴电压的升高，上端轴采用提高轴承的绝缘等两方面采取措施。
在水电厂生产现场常采用防护轴电流的主要措施有：(1) 在发电机下端轴下部安装接地碳刷，以降低轴电位，使接地碳刷可靠接地，并且与转轴可靠接触，保证转轴电位为零电位，以此限制转子下部轴电压，从而消除轴电流的伤害。
图3 常规上导瓦绝缘防护措施(2) 对于伞式机组，则采取提高上导轴承绝缘水平的方法阻断轴电流回路。
对于悬式机组，除了提高上导轴承绝缘水平外，还在推力头与镜板间加一层绝缘。
以切断轴电流的回路。
图3所示为上端轴与轴领一体的上导轴承绝缘防护措施。
由图可见，常规轴领与轴身一体的轴承结构，防护轴电流的措施是在上导瓦与轴承支座间加装绝缘材料（一般为0.5～2 毫米厚酚醛玻璃板）的方法实现的。
彭水水电站上端轴采用阿尔斯通新型结构，即上端轴由轴身、滑转子、绝缘材料等组成，如图4所示：轴身和滑转子在工厂分别精加工后，滑转子热套在轴身上，在热套前在轴身与滑转子接触立面，贴上一层阿尔斯通专用绝缘纸，在接触上平面垫上绝缘环。
热套完成后用1000V 绝缘电阻测试仪测量轴身与滑转子之间的绝缘，设计要求绝缘值大于1MΩ。
彭水水轮发电机的轴电流防护，正是结合这种特殊的结构，结合常规防护手段，共同实现发电机的轴电流防护目的。
根据发电机轴电压产生的原因，轴电压主要产生在转子中心体下平面以上。
因此，彭水水电站对水轮发电机组轴电流的防护采用上端轴绝缘阻断、下端轴接地限制、和装设轴电流保护装置三种手段，形成完整的轴电流防护系统。
（1）下端轴对下端轴采用常规的接地碳刷接地的防护方式，接地碳刷安装在下机架下导轴承下部并可靠接地，因此限制了发电机下端轴轴电压幅值，从而对推力轴承和下导轴承起到了保护作用，并给转子一点接地保护和转子电压测量回路提供了通路。
（2）上端轴对上端轴，根据图4所示可知，阿尔斯通公司已在发电机上端轴轴身与轴领之间加装特殊绝缘纸。
因此，上端轴轴电流的防护就依靠它来实现。
即上端轴通过轴身与滑转子之间的绝缘，实现发电机转子主轴与滑转子及上导瓦的绝缘，从而实现了阻断电流的目的。
具体结构见图4所示：图4 彭水发电机上端轴绝缘防护结构图5 彭水上导瓦绝缘防护措施彭水上导轴承绝缘防护（图5）与常规绝缘防护相比，有以下几个特点：a.通常规绝缘防护相比，由于不在上导瓦与轴承支座间加装绝缘垫板，从而简化了上导瓦安装与调整工作，且使上导轴承运行稳定可靠。
b.由于滑转子与轴身间的绝缘纸是热套进去后再加工，使得轴身与滑转子结合紧密，且运行中滑转子只承受径向力，从而降低了绝缘纸磨损损坏的可能，运行可靠性得到提高。
目前在我国运行的阿尔斯通公司机组基本上是此类结构，未有此类绝缘损坏事故的发生。
但由于结构特殊，对机组检修和维护也带来新问题，主要有：a.一旦绝缘纸故障，现场无法修复，必需返厂修复，使得修复时间相对较长，且必需在机组大修时进行。
因此，考虑正常时电厂将阿尔斯通特种绝缘纸作为备品考虑，绝缘损坏时，临时用绝缘纸做轴瓦防护，待机组大修处理。
b.检查滑转子与轴身绝缘工作困难。
由于结构特殊，进行绝缘检查工作，必需将上导瓦、集电环碳刷拆除后，方可进行检查工作，带来工作量的成倍增加。
由于此种结构可靠性高，所以如轴电流监测正常，此工作可以放在机组大修时进行，一般性检修可不检查。
（3）轴电流保护装置（D为发电机轴直径，D+20为互感器内径）图6 轴电流互感器安装图为了防止一旦上端轴绝缘损坏，形成轴电流损伤上导轴承，彭水水电站在上导轴承油箱下部装设BZL－10B型轴电流保护装置，轴电流保护安装情况如图6所示：该装置能检测轴电流一次侧0.1～2.0A 的轴电流。
因此一旦上端轴绝缘受损，产生轴电流，保护装置将动作与机组跳闸停机，从而达到保护机组轴承安全的目的。
保护装置针对轴电流大小设置两级输出，一级轴电流达到0.5A报警，二级轴电流达到1.5A跳闸。
5 检查及处理方案排空油槽内润滑油按图2所示顺序拆除各部件，各部件拆除前与其相连部件做标记。
（1）拆除图2所示1盖板；（2）拆除图2所示2盖板, 检查旋转补气管与集水槽是否有接触；（3）拆除挡油管之前检查挡油管与上端轴是否有接触; 拆除挡油管之后检查挡油管是否有摩擦痕迹；（4）清理图2所示12、14处,检查上端轴与滑转子之间电阻. 若绝缘电阻合格在12、14处喷9130红磁漆，若绝缘电阻不合格加热滑转子至110℃维持5小时后（以防由于潮湿造成绝缘电阻降低）测绝缘电阻, 若绝缘电阻合格同上处理。
若绝缘电阻不合格则须返厂处理。
-6 返厂后处理过程1、上端轴热套滑转子准备过程工作1.1、按图1示位置焊接吊耳和工装导向环，PT探伤；1.2、找正工件按工艺尺寸车成工装导向块内圆。
图1 图22、上端轴拆卸滑转子工艺过程2.1、在上端轴上平面点焊挂钩（严禁在外圆点焊）；2.2、挂好电加热片（尽量保证电加热片在圆周方向均匀布置且少留间隙）；2.3、按图2所示位置安放好千斤顶；2.4、做好安全措施后通电加热（升温时间要控制在8小时以上）；2.5、温度加热至180℃～200℃，保温8小时同时检测绝缘电阻进行反馈；2.6、加热温度控制在300℃内，直至千斤顶能顶动滑转子为止；2.7、天车辅助将滑转子吊出，拆除加热片后清理现场；2.8、将滑转子吊起悬空，以滑转子内圆为基准用手拉葫芦将滑转子调至水平，在绳索和吊耳上做好对应标记；2.9、将滑转子水平吊入电炉内加热至400℃。