大型发电机轴电压产生原因及测量注意事项

大型发电机轴电压产生原因及测量注意事项
一、发电机轴电压测量目的：
发电机组由于某些原因引起发电机组轴上产生了电压，如果在安装或运行中，没有采取足够的措施，当轴电压足以击穿轴与轴承间的油膜时，便发生放电，会使润滑冷却的油质逐渐劣化，严重者会使轴瓦烧坏，被迫停机造成事故。

所以在安装和运行中，测量检查发电机组的轴及轴承间的电压是十分必要的。

二、产生轴电压的原因
1.由于发电机的定子磁场不平衡，在发电机的转轴上产生了感应电势。

磁场不平衡的原因一般是因为定子铁芯的局部磁阻较大（例如定子铁芯锈蚀），以及定、转子之间的气隙不均匀所致。

2.高速蒸汽产生的静电
由于汽轮发电机的轴封不好，沿轴有高速蒸汽泄漏或蒸气缸内的高速喷射等原因而使转轴本身带静电荷。

这种轴电压有时很高，可以使人感到麻手，但它不易传导至励磁机侧，在汽机侧也有可能破坏油膜和轴瓦，通常在汽机轴上接引接地碳刷来消除。

轴电压一般不高，根据实践经验，600MW发电机轴电压通常不超过10伏，我厂4台1000MW发电机轴电压在15V左右，相对600MW发电机较高。

为了消除轴电压经过轴承、机座与基础等处形成的电流回路，可以在励磁机侧轴承座下加垫绝缘板。

使电路断开，但当绝缘垫因油污、损坏或老化等原因失去作用时，则轴电压足以击穿轴与轴承间的油膜而发生放电，久而久之，就会使润滑和冷却的油质逐渐劣化，严重者会使转轴和轴瓦烧坏，造成停机事故。

三、发电机结构特点
我厂1000MW发电机由上海发电机厂生产，西门子技术。

发电机冷却方式为水氢氢。

为了防止轴电压，在励磁端的轴承环和用来阻止氢泄漏的油密封装臵处，利用聚脂玻璃叠片做成绝缘板，绝缘板有绝缘电阻测量引线引出机外，为日后测量绝缘板好坏提供了方便，这是该机组的一大特点。

在发电机励端轴瓦解体检修后装复时，要进行轴瓦座绝缘测量，绝缘值要求最小不得低于0.5MΩ，否则要对轴瓦进行干燥处理，规范轴瓦安装工艺，直至轴瓦对地绝缘合格。

四、轴电压的测量
根据发电机结构，可以很方便地画出轴承绝缘示意图：
图中：
U1：汽端轴对地电压
U2：大轴电压
U3：励端轴对地电压
U4：轴承绝缘板对大轴电压
U5：轴承绝缘板对机座电压
U6：油密封装臵绝缘板对大轴电压
U7：油密封装臵绝缘板对机座电压
轴电压测量，用电压表交流电压档，使用轴电压测量碳刷，注意测量回路是否接触良好。

根据《电力设备预防性试验规程- DL/T 596—1996》，轴电压应小于10V，但是从我厂发电机轴电压测量经验来看，我厂4台发电机轴电压一般在15V左右，高于规程要求，具体原因需要进一步分析。

应注意的技术措施：
1、测量应采用合适档位的交流电压表，测量的连结线与转轴的接触必须用专用电刷，我厂轴电压测量专用电刷在发电机励端大端盖处，测量轴承与底座的电压时，应将轴承外壳和转轴之间用导线短路，防止轴承和转轴之间存在油膜而影响测量结果；
2、为了减小测量误差，应尽量选用内阻大的电压表，并注意电刷与转轴表面接触应保证良好，为了保证测量结果的准确性，应重复进行测量，观察各次测量值是否一致，当轴承座与底座间是双重绝缘垫片时，还应分别测量轴承与金属垫片、金属垫片与底座间的绝缘电阻。

3、为了保证测量准确，还应测量发电机汽端大轴对地电压，应接近0V，否则应清理大轴接地碳刷。

轴电压判定的依据：
比较测量发电机汽励两端轴电压U2及励端轴对地电压U3，如两者相等，说明绝缘良好；如U2大于U3，并且超过U3值的10％时，或者U3测量值过低（明显小于以往测量值，甚至接近0V），说明轴承绝缘不良，应当处理绝缘垫片，擦拭表面油污，或者利用检修机会进行处理；如U2小于U3，说明汽端大轴接地碳刷接触不良，或者测量结果不准确，应清理接地碳刷后重新测量。

例如：一台额定容量为600MW的发电机，在20MW(发电机电压20.3KV,无功0MVAR,励磁电压150DC,励磁电流1700A)和605MW(发电机电压20.3KV,无功100MVAR,励磁电压316DC,励磁电流3532A)负荷下用Fluke87分别测量以上电压，结果如下：
从上表可以看出，U2=U3=U4+U5，绝缘良好。

五、安全注意事项及风险评估、预控措施：
风险1、发电机励端端盖沿轴存在漏氢，将轴电压测量碳刷插入时产生火花，发生氢气燃烧事故。

预控措施：测量前使用漏氢检测仪测量碳刷安装位臵是否漏氢，必要时使用风扇对测量位臵进行通风。

风险2、衣服或身体部位碰到发电机高速旋转的转子，造成人身伤害。

预控措施：工作时穿连体服，工作中与转动部位保持一定的安全距离，并设专人监护。

六、总结
1.测量轴电压应根据发电机的不同构造特点，灵活采取相应的测量方法。

2.测量轴电压时应采用同一可靠接地点作为基准点。

由于轴电压值要波动，用万用表测量不易读数，建议使用真空管毫伏表测量。

U2=U3=U4+U5，绝缘良好
U1：汽端轴对地电压
U2：大轴电压 (发电机转子两端轴电压差,由转子磁不对称导致)
U3：励端轴对地电压
U4：轴承绝缘板层间金属板对大轴电压
U5：轴承绝缘板层间金属板对机座电压 (此时应短接大轴喝轴承外壳) U6：油密封装臵绝缘板对大轴电压
U7：油密封装臵绝缘板对机座电压
注:U2应在厂家提供的范围内,且与历史数据比较不应有较大变化,否则应检查发电机定子和转子的情况;
U1≈U2,如,U1大于U2则需检查轴接地碳刷接地是否良好
U5应接近U1,U1与U5的差值表示加在油膜上的电压,若过大则可能击穿,其值应不大于4伏。