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
浅谈发电机轴电流的危害及其预防
浅谈发电机轴电流的危害及其预防 发表时间：2010-04-02T22:49:12.043Z 来源：《价值工程》2010年第1月上旬供稿作者：孙勇；吴全军[导读] 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孙勇Sun Yong；吴全军Wu Quanjun（黑龙江省逊克县库尔滨流域水电有限公司，逊克 164400）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 中图分类号：TV74 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2010）01-0058-01 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。
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。当机组运行时，如果发电机大轴中产生了轴电流，套在发电机大轴上的轴CT将该电流检测出来，送人信号装置，经过整流、滤波、放大后，当轴电流超
电机轴电流的分析
电机轴电流的分析 电 机 轴 电 流 的 分 析轴电流的存在对电动机轴承的使用寿命具有极大的破坏性， 根据现场实际运 行情况，分析其产生的原因，采取装设转轴接地碳刷、加强非轴伸端轴承座与支 架的绝缘等有效措施，从而从根本上解决轴电流危害的问题。 1 轴电流的危害 在电动机运行过程中，如果在两轴承端或电机转轴与轴承间有轴电流的存 在，那么对于电机轴承的使用寿命将会大大缩短。轻微的可运行上千小时，严重 的甚至只能运行几小时，给现场安全生产带来极大的影响。同时由于轴承损坏及 更换带来的直接和间接经济损失也不可小计。 2 轴电压和轴电流的产生 (1) 磁不平衡产生轴电压 电动机由于扇形冲片、 硅钢片等叠装因素， 再加上铁芯槽、 通风孔等的存在， 造成在磁路中存在不平衡的磁阻，并且在转轴的周围有交变磁通切割转轴，在轴 的两端感应出轴电压。 (2) 逆变供电产生轴电压 电动机采用逆变供电运行时，由于电源电压含有较高次的谐波分量，在电压 脉冲分量的作用下，定子绕组线圈端部、接线部分、转轴之间产生电磁感应，使转轴的电位发生变化，从而产生轴电压。 (3) 静电感应产生轴电压 在电动机运行的现场周围有较多的高压设备，在强电场的作用下，在转轴的 两端感应出轴电压。 (4) 外部电源的介入产生轴电压由于运行现场接线比较繁杂，尤其大电机保护、 测量元件接线较多，哪一根带电线头搭接在转轴上，便会产生轴电压。 (5) 其他原因 如静电荷的积累、测温元件绝缘破损等因素都有可能导致轴电压的产生。 轴电压建立起来后，一旦在转轴及机座、壳体间形成通路，就产生轴电流。 3 轴电流对轴承的破坏 正常情况下，转轴与轴承间有润滑油膜的存在，起到绝缘的作用。对于较低 的轴电压，这层润滑油膜仍能保护其绝缘性能，不会产生轴电流。但是当轴电压 增加到一定数值时，尤其在电动机启动时，轴承内的润滑油膜还未稳定形成，轴 电压将击穿油膜而放电，构成回路，轴电流将从轴承和转轴的金属接触点通过， 由于该金属接触点很小，所以这些点的电流密度大，在瞬间产生高温，使轴承局 部烧熔，被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下飞溅，于是在轴承内表面上烧出小 凹坑。一般由于转轴硬度及机械强度比轴承烧熔合金的高，通常表现出来的症状 是轴承内表面被压出条状电弧伤痕。 4 轴电流的防范 针对轴电流形成的根本原因，一般在现场采用如下防范措施： (1) 在轴端安装接地碳刷，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，以此消除轴电
风力发电机轴电压轴电流的研究。
风力发电机轴电压轴电流对轴承影响及防范措施 摘要：风力发电机轴承失效频繁发生,在研究应用条件和调查轴承失效的基础上,基本确认了造成轴承失效的根本原因:双馈感应发电机变频驱动所导致的轴承过电流和相应的电腐蚀及润滑、磨损等。本文概述分析了轴电压轴电流产生的原理和造成的危害，详述了对轴电压的抑制措施，并在风电场推广应用，实践验证了轴电流抑制技术的有效性。 关键词：风力发电；轴承；轴电流；解决方案 Wind turbine generator shaft voltage and shaft current on the bearing and preventive measures CHEN Guo-qiang，CHEN Guo-zhong，XXX Shen Hua Ji Tuan Guo Hu(TongLiao)Wind power Abstract：Bearing failures of windturbine generator are occurring frequently. Based on application studies and bearing investigations main root causes have been identified: electrical current passage, electrical erosion respectively, due to frequency converter supply of doubly-fedinduction generator sand lubrication and wear related problems.This paper analyzed the cause of shaft voltage and shaft current and its related harm in doubly-fed wind turbine architecture. Measures to suppress the shaft voltage and shaft current are detailed and put into practice in pilot wind farms. The effectiveness of the measures are approved by field data. Key words:wind power generation；Bearing；Shaft current；The solution 一、研究背景 xx风电场，装有56台华锐SL1500机组，于2015年1月并网发电，在运行的2年中由于发电机轴承的损坏给机组正常运行产生了严重的影响，造成一定的经济损失。经统计2013年共计更换发电机驱动侧轴承19次，年损坏率达28%，更换非驱动侧轴承22次，年损坏率达33%，造成直接和间接经济损失近百万元，因此，研究发电机轴承的损坏原因并提出改进措施显得尤为重要。 二、研究目的
发电机轴电压产生的原因、危害及处理措施
随着电源建设的迅猛发展, 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的一个严重问题。研究轴电压、轴电流有着很重要的意义。轴电压的波形具有复杂的谐波脉冲分量, 对油膜绝缘特别有害当轴电压未超过油膜的破坏值时, 轴电流非常小。若轴电压超过轴承油层击穿电压, 则在轴承上形成很大的轴电流, 即所谓电火花加工电流, 将烧蚀轴承部件, 造成很大危害。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、轴等的永久性磁化均有可能引起轴电压。【文献2】 轴电压是指在电机运行时,电机两轴承端或电机转轴与轴承间所产生的电压。在正常情况下,轴电压较低时,燃气发电机转轴与轴承间存在的润滑油膜能起到较好的绝缘作用。但是,如果由于某些原因使得轴电压升高到一定数值时,就会击穿油膜放电,构成轴电流产生的回路。轴电流不但会破坏油膜的稳定性,使润滑冷却的油质逐渐劣化,同时,由于轴电流从轴承和转轴的金属接触点通过,金属接触点很小,电流密度很大,在瞬间会产生高温,使轴承局部烧熔。被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下飞溅,将在轴承内表面烧出小凹坑。最终,轴承会因机械磨损加速而破损,严重时会烧坏轴瓦,造成事故被迫停机。【文献12】 发电机轴电压一直是存在的，但一般不高，通常不超过几V~十几V，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。 1、发电机轴电压产生的原因 （1）、磁不对称引起的轴电压它是存在于汽轮发电机轴两端的交流型电压。由于定子铁芯采用扇形冲压片、转子偏心率、扇形片的导磁率不同,以及冷却和夹紧用的轴向导槽等发电机制造和运行原因引起的磁不对称,结果产生包括轴、轴承和
水轮发电机轴电流保护装置调试报告
四川华能太平驿有限责任公司发电机轴电流保护装置 安装调试竣工报告 一、概述 四川华能太平驿水电站4#水轮发电机组单机容量65MW，水轮机为混流式，发电机为悬吊式。发电机由天津发电设备厂制造，发电机大轴直径725mm，其主要技术参数分别为： 发电机 型号：SF65—24/6440；额定容量：76.47MVA 额定电压：10500V；额定电流：4205A； 励磁电压：198V；励磁电流：1021A； 功率因素：cosΦ=0.85；额定频率：f=50HZ； 相数：3；定子接法：2Y； 绝缘等级：B（后改造为F级）；励磁方式：可控硅励磁； 电机重量：457T。 二、工程概况 本工程于2012年12月至2013年3月，利用1、2、4号机组检修停电进行了发电机轴电流监测装置的安装及调试，3号机组由于检修时装置尚未到货，该机组另行找停电机会安装。从1、2、4号机组安装的情况来看，该装置工作状态稳定，测量数据准确，报警信号灵敏，且厂家承诺在3号机组安装时如有任何安装及设备本身问题，无偿提供服务，故本项目提前竣工。 1、ZDL-M轴电流监测装置功能 装置采用高性能单片机为核心控制部件构成控制器，采用空心环形互感器做为轴电流传感器，监测发电机大轴电流变化，以判断发电机轴瓦绝缘、以及定子是否电流平衡等状况。单片机实时监测轴电流传感器的变化值，该值与大轴电流呈线性变化关系，经滤波、数值变换处理后，确认轴电流超过整定值后，输出报警或跳闸信号。 2、技术参数
三、 安装工艺 1. 仪表安装：仪表安装于各机组自动制柜上方。A1、A2、B1、B2分别对应传感器1、3、2、4，报警接点接入监控系统。设置报警值0.5A ，未设置跳闸出口。 2. 传感器安装：轴电流传感器安装在能反应大轴电流的静止部分，即发电机大轴接地碳刷上方，经外部支架与发电机机架固定，将分半传感器合抱在大轴上，连接合缝处（用塞尺测量对接间隙小于0.1mm ），用螺栓将传感器与支架固定牢靠。
水轮机的基本结构及其主要部件的作用
水轮机的基本结构及其主要部件的作用 水轮机总体由引水、导水、工作和排水四大部分组成。 1、水轮机的引水部件： 主要指蜗壳及座环等，水流由蜗壳引进，经过座环后才进入导水机构。蜗壳的作用是使进入导叶以前的水流形成一定的旋转，并轴对称地、均匀地将水流引入导水机构；座环的作用是：承受整个机组及其上部混凝土的重量以及水轮机的轴向水推力；以最小的水力损失将水流引入导水机构；机组安装时以它为基准。所以，座环既是承重件，又是过流件，也是基准件。因此，要求座环必须有足够的强度、刚度和良好的水力性能。 2、水轮机的导水机构： 导水机构主要由操纵机构（推拉杆、接力器及其锁锭装置）、导叶传动机构（包括控制环、拐臂、连杆和连接板等）、执行机构（导叶及其轴套等）和支撑机构（顶盖、底环等）四大部分组成。其作用使进入转轮前的水流形成旋转，并可改变水流的入射角度，当发电机负荷发生变化时，用它来调节流量，正常与事故停机时，用它来截断水流。 导水机构的操纵机构 导水机构的操纵机构的作用是：在压力油的作用下，克服导叶的水力矩及传动机构的摩擦力矩，形成对导叶在各种开度下的操作力矩。导水机构的操纵机构分为直缸式和环形接力器两大类。 调速环或接力器锁锭装置 锁锭装置的作用是：当导叶全关闭后，锁锭投入，可阻止接力器活塞向开侧移动；一旦关侧油压消失，又可防止导叶被水冲开。 导水机构的传动机构 导水机构的传动机构的作用：是将操纵机构的操作力矩传递给导叶轴并使之发生转动。其型式主要有叉头式和耳柄式两种。太站为耳柄式，长站为叉头式。正常运行时应着重检查控制环、拐臂、连杆和连接板之间的连接销有无串出或脱落。剪断销及引线是否完好。 导水机构的执行机构
发电机轴电压产生的原因、危害及处理措施实用版
YF-ED-J2993 可按资料类型定义编号 发电机轴电压产生的原因、危害及处理措施实用 版 In Order To Ensure The Effective And Safe Operation Of The Department Work Or Production, Relevant Personnel Shall Follow The Procedures In Handling Business Or Operating Equipment. （示范文稿） 二零XX年XX月XX日
发电机轴电压产生的原因、危害及处理措施实用版 提示：该解决方案文档适合使用于从目的、要求、方式、方法、进度等都部署具体、周密，并有很强可操作性的计划，在进行中紧扣进度，实现最大程度完成与接近最初目标。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。 随着电源建设的迅猛发展, 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 励磁系统后的一个严重问题。研究轴电压、轴 电流有着很重要的意义。轴电压的波形具有复 杂的谐波脉冲分量, 对油膜绝缘特别有害当轴 电压未超过油膜的破坏值时, 轴电流非常小。 若轴电压超过轴承油层击穿电压, 则在轴承上 形成很大的轴电流, 即所谓电火花加工电流, 将烧蚀轴承部件, 造成很大危害。磁路不对 称、单极效应、电容电流、静电效应、静态励
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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
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
电动机轴电流引起的轴承烧损及防止措施
电动机轴电流引起的轴承烧损及防止措施 摘要：文章介绍了采用滚动轴承的大中型电动机轴电流产生的原因及其对电动机轴瓦造成的损害，并结合实践经验介绍了轴电流烧伤轴瓦的特征及处理方法。 关键词：轴承烧损；电动机；分析；轴电流；措施 某电厂一台新电机为沈阳电机股份有限公司生产，型号为YKK500－4，额定容量为800 kW，额定电压6 kV，额定转速1 490 r/min，额定电流94 A，F级绝缘，其电机轴承为滚动轴承，安装在某炉的二次风机上。自2002年8月24曰首次投运后，电机驱动端轴承温度出现异常，至9月1曰，温度达到86 ℃ ，电机6个测温点报警，同时驱动端振动增大，用远红外测温装置测量电机本体温度为60 ℃，国产黄油润滑脂大量以液体形式流出。因特殊原因，当时该炉不能停运，故只能采取紧急措施，用轴流风机对电机通风降温，电机驱动端轴承温度有所下降。 1检修及试运情况 2002年9月9曰，停炉后对电机进行解体检查，发现转子驱动端NU228E、6228E 2套轴承严重过热、变黑，轴承及轴承盒内已无润滑油脂，轴承盒内套磨出0.5 mm左右的沟槽，轴承盒外盖止口磨掉1 mm 左右，轴承盒内分布着大量黑色铁末；同时，轴承内套轨道存在大量麻坑，电机本体内外存有大量溢出的黄油，非驱动端NU228E轴承内套轨道上磨出多道划痕。电机轴承小盖及轴承盒磨损严重。 由于电机有振动现象，轴承小盖及轴承盒磨损也非常严重，当时检修人员认为是转子轴承机械配合不好。检修中更换了转子驱动端NU228E、6228E 2套轴承，非驱动端NU228轴承；更换了与轴承配套的耐高温润滑脂，重新制作了轴承盒并加装新内套。检查电机通风道未发现问题。检修完毕，电机通电运行30 min后，发现驱动端轴承温度已达86 ℃，决定立即停运。解体后发现轴承内套轨道有大量麻点，已不能使用。 2电机轴承烧损原因分析 从2次损坏的轴承内套看，其轨道上都存在大量麻点。仔细观察，发现这些麻点都是由放电产生。引起放电的原因是电机转子存在较大轴电压，在此电压下电机产生严重的轴电流，电流通过转子和轴承时发生放电现象，使轴承内套产生麻点。麻点又使轴承与转子间的摩擦阻力加大，轴承温度迅速上升。在电机首次投运后，曾出现轴承温度异常现象，此温度异常与轴电流引起的麻点有关，温度升高造成了轴承盒与轴承外套配合出现问题，引起轴承与轴承外套相对运动并磨损轴承盒外盖和内套；同时也使得轴承温度继续升高，黄油受热熔化溢出。由于磨损严重，电机驱动端轴承出现位移，造成转子驱动端与非驱动端不同心，轴承径向受力不均，致使轴承滚柱与内套磨出划痕。在第一次检修时，由于轴承小盖及轴承盒磨损非常严重，电机振动明显，机械划伤的痕迹掩盖了大部分放电麻点，再加上轴电流在电机轴承上引起的烧损事故较少，从而使检修人员忽略了轴电流的存在。 由于滚动轴承维护方便、运行可靠，因此在中小型电机中得到广泛应用。但随着滚动轴承制造技术的发展，现代中型、大型电机在制造时也多采用滚动轴承。实际上，采用此种轴承的大、中型电机，只要有轴电流存在，滚动轴承的使用寿命就极其短暂。有的运行1～2月，有的运行几d甚至几h便出现轴承温度高、振动或噪音。因此，必须高度重视此类新投入运行的大、中型电机的轴电流。
对电动机轴电流的分析及防范
对电动机轴电流的分析及防范 〔摘要〕轴电流的存在对电动机轴承的使用寿命具有极大的破坏性，根据现场实际运行情况，分析其产生的原因，采取装设转轴接地碳刷、加强非轴伸端轴承座与支架的绝缘等有效措施，从而从根本上解决轴电流危害的问题. 〔关键词〕电动机轴电流轴电压 1轴电流的危害 在电动机运行过程中，如果在两轴承端或电机转轴与轴承间有轴电流的存在，那么对于电机轴承的使用寿命将会大大缩短。轻微的可运行上千小时，严重的甚至只能运行几小时，给现场安全生产带来极大的影响。同时由于轴承损坏及更换带来的直接和间接经济损失也不可小计。 2轴电压和轴电流的产生 轴电压是电动机两轴承端或电机转轴与轴承间所产生的电压，其产生原因一般有以下几种： (1) 磁不平衡产生轴电压 电动机由于扇形冲片、硅钢片等叠装因素，再加上铁芯槽、通风孔等的存在，造成在磁路中存在不平衡的磁阻，并且在转轴的周围有交变磁通切割转轴，在轴的两端感应出轴电压。 (2) 逆变供电产生轴电压 电动机采用逆变供电运行时，由于电源电压含有较高次的谐波分量，在电压脉冲分量的作用下，定子绕组线圈端部、接线部分、转轴之间产生电磁感应，使转轴的电位发生变化，从而产生轴电压。 (3) 静电感应产生轴电压 在电动机运行的现场周围有较多的高压设备，在强电场的作用下，在转轴的两端感应出轴电压。 (4) 外部电源的介入产生轴电压由于运行现场接线比较繁杂，尤其大电机保
护、测量元件接线较多，哪一根带电线头搭接在转轴上，便会产生轴电压。 (5) 其他原因如静电荷的积累、测温元件绝缘破损等因素都有可能导致轴电压的产生。轴电压建立起来后，一旦在转轴及机座、壳体间形成通路，就产生轴电流。 3轴电流对轴承的破坏 正常情况下，转轴与轴承间有润滑油膜的存在，起到绝缘的作用。对于较低的轴电压，这层润滑油膜仍能保护其绝缘性能，不会产生轴电流。但是当轴电压增加到一定数值时，尤其在电动机启动时，轴承内的润滑油膜还未稳定形成，轴电压将击穿油膜而放电，构成回路，轴电流将从轴承和转轴的金属接触点通过，由于该金属接触点很小，所以这些点的电流密度大，在瞬间产生高温，使轴承局部烧熔，被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下飞溅，于是在轴承内表面上烧出小凹坑。一般由于转轴硬度及机械强度比轴承烧熔合金的高，通常表现出来的症状是轴承内表面被压出条状电弧伤痕。 4轴电流的防范 针对轴电流形成的根本原因，一般在现场采用如下防范措施： (1) 在轴端安装接地碳刷，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，以此消除轴电流。 (2) 为防止磁不平衡等原因产生轴电流，往往在非轴伸端的轴承座和轴承支架处加绝缘隔板，以切断轴电流的回路。 (3) 为了避免其他电动机附件导线绝缘破损造成的轴电流，往往要求检修运行人员细致检查并加强导线或垫片绝缘，以消除不必要的轴电流隐患。 一般通过以上处理，大多电动机的轴电流微乎其微，已对电动机构不成实质上危害。现场实践证明，经上述方式处理后实际使用寿命可由原几十个小时提高到上万小时，效果比较明显，尤其对高压电动机轴电流的防范效果好，对安全生产具有积极作用。
轴流式水轮机的结构
第二节 轴流式水轮机的结构 一、概述 轴流式水轮机与混流式水轮一样属于反击式水轮机，由于水流进入转轮和离开转轮均是轴向的，故称为轴流式水轮机。轴流式水轮机又分为轴流定桨式和轴流转桨式两种。轴流式水轮机用于开发较低水头，较大流量的水利资源。它的比转速大于混流式水轮机，属于高比转速水轮机。在低水头条件下，轴流式水轮机与混流式水轮机相比较具有较明显的优点，当它们使用水头和出力相同时，轴流式水轮机由于过流能力大（图2-15），可以采用较小的转轮直径和较高的转速，从而缩小了机组尺寸，降低了投资。当两者具有相同的直径并使用在同一水头时，轴流式水轮机能发出更多的效率。 特别是轴流转桨式水轮机，由于转轮叶片和导叶随着工况的变化形成最优的协联关系，提高了水轮机的平均效率，扩大了运行范围，获得了稳定的运行特性，更是值得广泛使用的一种机型。 图2-15 轴流式水轮机 1— 1— 1— 转轮接力器活塞；2—转轮体；3—转臂；4—叶片；5—叶片枢轴；6—转 轮室 图2-16所示是轴流转桨式水轮机的结构图。它的工作过程和混流式水轮机基本相同。水流经压力水管、蜗壳、座环、导叶、转轮、尾水管到下游。与混流式水轮机所不同的是负荷变化时，它不但调节导叶转动，同时还调节转轮叶片，使其与导叶转动保持某种协联关系，以保持水轮机在高效区运行。 轴流式水轮机转轮位于转轮室内，轴流式水轮机转轮主要由转轮体、叶片、泄水锥等部件组成。轴流转桨式水轮机转轮还有一套叶片操作机构和密封装置。 转轮体上部与主轴连接，下部连接泄水锥，在转轮体的四周放置悬臂式叶片。在转桨式水轮机的转轮体内部装有叶片转动机构，在叶片与转轮体之间安装着转轮密封装置，用来止油和止水。 轴流式水轮机广泛应用于平原河流上的低水头电站，应用水头范围为3～55m ，目前最大应用水头不超过70m 。限制轴流式水轮机最大应用水头的原因是空化和强度两方面的条件。由于轴流式水轮机的过流能力大。单位流量11Q 和单位转速11n 都比较大，转轮中水流的相对流速比相同直径的混流式转轮中的高，所以它具有较大的空化系数 。在相同水头下，轴流式水轮机转轮由于叶片数少，叶片单位面积上所承受的压差较混流式的大，叶片正背面的平均压差较混流式的大，所以它的空化性能较混流式的差。因此，在同样水头条件下，轴流式水轮机比混流式水轮机具有更小的吸出高度和更深的开挖量。随着应用水头的增加，将会使电站的投资大量增加，从而限制了轴流式水轮机的最大应用水头。另一方面是由于轴流式水轮机叶片数较少，叶片呈悬臂形式，所以强度条件较差。当使用水头增高时，为了保
浅谈发电机轴电流的危害及其预防
浅谈发电机轴电流的危害及其预防 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 中图分类号：TV74 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2010）01-0058-01 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）
水轮发电机产品说明书-00SM
SF90-28/6800 S129-00SM 四川东风电机厂 有限公司水轮发电机 产品说明书 1. 总则 1.1 本说明书适用于SF90-28/6800水轮发电机。本发电机为立轴悬式结构，采用密闭自循环空气冷却器冷却的三相凸极同步水轮发电机。 1.2 本发电机的性能符合国家标准GB/T7894-2001《水轮发电机基本技术条件》及GB/T755-2000《旋转电机定额和性能》的规定。 1.3 本发电机由水轮机直接拖动。 2．基本规格、数据与参数 2.1 主要规格： 型号： SF90-28/6800 额定容量： 102857 kVA 额定功率： 90000 kW 额定电压： 13800 V 额定电流： 4303.2 A 额定功率因数： 0.875(滞后） 额定频率： 50 Hz 额定转速： 214.3 r/min 飞逸转速： 410 r/min 相数： 3 定子接法： Y 额定励磁电压： 285 V 额定励磁电流： 1100 A 励磁方式：自并激静止可控硅励磁 旋转方向：俯视顺时针 2.2 主要数据及参数 定子铁芯外径： Da = 6800 mm 定子铁芯内径： Di = 6060 mm
定子铁芯长： lt = 1900 mm 气隙：δ = 22 mm 转子铁芯长： lp =1890 mm 定子绕组15℃时的电阻： R1(15) = 0.004 Ω 转子绕组15℃时的电阻： R2(15) = 0.1766 Ω 定子漏抗： Xe = 0.125 标么值 纵轴同步电抗： Xd = 1.0195 标么值 纵轴瞬变电抗： Xd′ = 0.3224 标么值 纵轴超瞬变电抗： Xd″ = 0.1977 标么值 横轴同步电抗： Xq = 0.6661 标么值 横轴超瞬变电抗： Xq″ = 0.1993 标么值 负序电抗： X2 = 0.1985 标么值 保梯电抗： Xp = 0.2579 标么值 定子绕组开路时、励磁绕组的时间常数：Tdo′=7.99 s 励磁绕组短路时、定子绕组的时间常数：Ta = 0.2334 s 短路比： fko = 1.113 (计算值) 效率：η = 98.2% (计算值) 3.主要结构 本发电机为立轴悬式结构，具有上、下两个导轴承，分别在上机架中心体和下机架中心体内。推力轴承位于上机架上方的推力油槽内。采用无风扇密闭自循环空气冷却系统。它主要由定子、转子、上机架、下机架、推力轴承、辅助接线、灭火水管、制动器管路、空气冷却器装置等组成，其结构特点分述于下： 3.1 定子 定子由机座、铁芯及定子绕组等组成。由于运输条件限制，定子分为四瓣。定子在工地组圆、叠片、下线及试验。定子在机坑外组圆、叠片后，用专用吊具吊入机坑内进行下线、试验等。
水轮发电机构造
水轮发电机的构造 本课件2012年8月重新编辑（将图片黑底色更换为白色） 水轮机的转速都比较低，特别是立式水轮机，为了能发出50Hz的交流电，水轮发电机采用多对磁极结构，对于每分钟120转的水轮发电机，需要25对磁极。由于过多磁极不易看清结构，本课件介绍一个有12对磁极的水轮机发电机模型。 水轮发电机的转子采用凸极式结构，图1是发电机的磁轭与磁极，磁极安装在磁轭上，磁轭是磁极磁力线的通路，发电机模型有南北相间的24个磁极，每个磁极上都绕有励磁线圈，励磁电源由安装在主轴端头的励磁发电机提供，或由外部的晶闸管励磁系统提供（由集电环向励磁线圈供电）。 图1 水轮发电机转子有多对磁极 磁轭安装在转子支架上，在转子支架中心安有发电机主轴，在主轴的上端头安装有励磁发电机或集电环。见图2。
图2 水轮发电机转子 发电机定子铁芯由导磁良好的硅钢片叠成，在铁芯内圆均匀分布着许多槽， 用来嵌放定子线圈，见图3。 图3 水轮发电机定子铁芯 定子线圈嵌放在定子槽内，组成三相绕组，每相绕组由多个线圈组成，按一定规律排列，
见图4。 图4 水轮发电机定子绕组 水轮发电机安装在由混凝土浇筑的机墩上，在机墩上安装机座，机座是定子铁芯的安装基座，也是水轮发电机的外壳，在机座外壳安装有散热装置，降低发电机冷却空气的温度；在机墩上还安装下机架，下机架有推力轴承，用来安装发电机转子，推力轴承可承受转子的重量与振动、冲击等力。见图5。
图5 水轮发电机机墩、机座、下机架 在机座上安装定子铁芯与定子线圈，见图6。 图6 水轮发电机的定子 转子插在定子中间，与定子有很小间隙，转子由下机架的推力轴承支撑，可以自由旋转，见图7。
水轮发电机轴承电流和轴电流的产生
水轮发电机轴承电流和轴电流的产生、防止与检测
摘要： 本文主要论述了发电机产生轴承电流和轴电流的机理、原因；防止轴承电流和轴电流的措施以及轴承电流与轴电流的检查与监测。 关键词： 水轮发电机、轴承电流、轴电流 发电机由于设计、制造和安装不当以及运行中的一些故障，可能产生轴承电流和轴电流。当这些电流流过轴承并且数值足够大时，就会灼伤轴头和轴承表面，还会使周围的润滑油炭化，破坏轴承的润滑性和绝缘性，进而使轴承表面烧损酿成事故。水轮发电机容量比较大，又是电力能源的关键设备，因此研究水轮发电机轴承电流和轴电流产生的原因，采取可行的防止措施和监测检查方法对于发电机安全、可靠地运行是至关重要的。 一、产生轴承电流和轴电流的机理： 1.轴承电流：水轮发电机的转轴（包括与转轴直接相连的推力头 等部件）及轴承座都是由磁性材料钢（铁）制造的，尤其是卧 式电机的轴承座多采用较大矫顽磁力的生铁制造。当存在环轴 电压时，这些部件很容易被磁化。在图1所示的回路中就会流 有剩磁。只要受到一次磁化，在图1所示的回路中就会留有剩 磁。负载时，由于其它原因又可能使转轴受到更严重的磁化， 在图1回路中就会有磁通流过。由转轴流向轴瓦的磁力线与轴 承表面相交，轴转动时其表面切割这些磁力线，沿轴表面长度
方向上产生感应电势，其大小与转轴周速和流经轴经的磁密成正比，这就是通常所说的“单极效应”，在轴瓦与转轴之间形成涡流，如图2所示。这种电流我们称之为轴承电流。 2.轴电流：当发电机存在与转轴交连的交变磁场时，会在转轴上 产生感应交变电势（轴电压），这样在图1的闭合回路中会有 交变电流流过，这就是轴电流。 二、产生轴承电流的原因： 1.水轮发电机转子磁极线圈通常采用单路正反接交替形式，如图
水轮发电机的构造
水轮发电机的构造 水轮机的转速都比较低，特别是立式水轮机，为了能发出50Hz的交流电，水轮发电机采用多对磁极结构，对于每分钟120转的水轮发电机，需要25对磁极。由于过多磁极不易看清结构，本课件介绍一个有12对磁极的水轮机发电机模型。 水轮发电机的转子采用凸极式结构，图1是发电机的磁轭与磁极，磁极安装在磁轭上，磁轭是磁极磁力线的通路，发电机模型有南北相间的24个磁极，每个磁极上都绕有励磁线圈，励磁电源由安装在主轴端头的励磁发电机提供，或由外部的晶闸管励磁系统提供（由集电环向励磁线圈供电）。 图1--水轮发电机转子有多对磁极 磁轭安装在转子支架上，在转子支架中心安有发电机主轴，在主轴的上端头安装有励磁发电机或集电环。轴下端有连接水轮机的法兰，见图2。 图2--水轮发电机转子
发电机定子铁芯由导磁良好的硅钢片叠成，在铁芯内圆均匀分布着许多槽， 用来嵌放定子线圈，见图3。 图3--水轮发电机定子铁芯 定子线圈嵌放在定子槽内，组成三相绕组，每相绕组由多个线圈组成，按一定规律排列，见图4。 图4--水轮发电机定子绕 水轮发电机安装在由混凝土浇筑的机墩上，在机墩上安装机座，机座是定子铁芯的安装基座，也是水轮发电机的外壳，在机座外壳安装有散热装置，降低发电机冷却空气的温度；在机墩上还安装下机架，下机架有推力轴承，用来安装发电机转子，推力轴承可承受转子的重量与振动、冲击等力。见图5。
图5--水轮发电机机墩、机座、下机架在机座上安装定子铁芯与定子线圈，见图6。 图6--水轮发电机的定子
转子插在定子中间，与定子有很小间隙，转子由下机架的推力轴承支撑，可以自由旋转，见图7。 图7--定子与转子安装在机座上 安装上机架，上机架中心安装有导轴承，防止发电机主轴晃动，使它稳定的处于中心位置。 图8--水轮机发电机未盖地板
轴流式水轮机基本结构
轴流式水轮机基本结构 轴流式水轮机与混流式水轮一 样属于反击式水轮机，二者结构上 最明显的差别是转轮，其次是导叶 高度。根据转轮叶片在运行中能否 调节，轴流式水轮机又分为轴流定 桨式和轴流转桨式两种型式。轴流 式水轮机用于开发较低水头 （3m~55m），较大流量的水能资源。 它的比转速大于混流式水轮机，属 于高比转速水轮机。在低水头条件 下，轴流式水轮机与混流式水轮机 相比较具有较明显的优点，当它们 使用水头和出力相同时，轴流式水 轮机由于过流能力大（图5-13）， 可以采用较小的转轮直径和较高的 转速，从而缩小了机组尺寸，降低了 投资。当两者具有相同的直径并使用在同一水头时，轴流式水轮机能发出更多的功率。但在相对高水头条件下，轴流式水轮机除了空化系数较大，厂房要有较大开挖量外，飞逸转速和轴向水推力较混流式水轮机高。 轴流转桨式水轮机，由于桨叶和导叶随着工况的变化形成最优的协联关系，提高了水轮机的平均效率，扩大了运行范围，获得了稳定的运行特性，是一种值得广泛使用的优良机型。 限制轴流式水轮机最大应用水头的原因是空化和强度两方面的条件。由于轴流式水轮机的过流能力大。单位流量和单位转速都比较大，转轮中水流的相对流速比相同直径 的混流式转轮中的高，所以它具有较大的空化系数。在相同水头下，轴流式水轮机由于桨叶数少，桨叶单位面积上所承受的压差较混流式叶片的大，桨叶正背面的平均压差较混流式的大，所以它的空化性能较混流式叶片的差。因此，在同样水头条件下，轴流式水轮机比混 流式水轮机具有更小的吸出高度和更深的开挖量。随着应用水头的增加，将会使电站的投资大量增加，从而限制了轴流式水轮机的最大应用水头。另一方面是由于轴流式水轮机桨叶数较少（3~8片），桨叶呈悬臂形式，所以强度条件较差。当使用水头增高时，为了保证足够的强度，就必须增加桨叶数和桨叶的厚度，为了能够方便地布置下桨叶和转动机构，转 轮的轮毂比，亦要随之增大，这些措施将减少转轮流道的过流断面面积，使得单 位流量下降。当达到某一水头时，轴流式水轮机的单位流量甚至比混流式水轮机的还要小。这种情况也限制了轴流式水轮机应用水头的提高。 但是,随着科学技术的发展,通过改进转轮的设计方法,选择更加合理的流道几何参数和桨叶的型线,使得桨叶背面的压力分布更加均匀,降低桨叶正面和背面的平均压差,从而达到