水轮发电机组轴电流异常原因分析及处理

水电站机电技术Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station第44卷第6期2021年6月Vol.44 No.6Jun.202158大藤峡水利枢纽水轮发电机轴电流异常情况分析处理周精明，罗红云，吴义斌，陈 啥(广西大藤峡水利枢纽开发有限责任公司,广西桂平537226)摘要：介绍了水轮发电机轴电流的产生机理和危害，通过对水轮发电机轴电流异常情况进行检测、分析，得出造 成轴电流异常的两种主要原因。

由大轴外璧和大轴内部操作管路构成电阻回路形成轴电流；由大轴外壁和滑转子绝缘、油膜及油挡等与大地构成电容回胳形成轴电流。

根据轴电流产生的原因，制定了针对性的处理措施，为水轮发电机运行维护提供参考依据。

关键词：大藤峡水利枢纽;水轮发电机;轴电流;原因分析;处理措施中图分类号:TM305.2文献标识码：B 文章编号:1672-5387 (2021)06-0058-03DOI : 10.13599/ki.l 1-5130.2021.06.0161概述大藤峡水利枢纽拥有国内最大单机容量200 MW的轴流转桨式水轮发电机组，其中左岸厂房的3台(8号、7号、6号)机组已投产发电。

机组主要设备有哈尔滨电机厂生产的SF 200-88/17200型水轮发 电机，浙富公司生产的ZZ-LH-1040型水轮机转轮, 机组调节方式为导叶、桨叶协联双重调节。

大藤峡水利枢纽水轮发电机轴电流互感器安装在推力轴承 和下导轴承之间,能有效减少转子磁场干扰。

装设有专门的轴电流监测装置，通过轴电流互感器的精 确感应能实时监测轴电流有效值、轴电流基波分量(50 Hz)幅值、轴电流三次谐波分量(150 Hz)幅值，并 在数值异常时发出报警信号并实现轴电流保护。

本文基于大藤峡水利枢纽机组轴电流异常的实际案例，对轴流转桨式水轮发电机组轴电流异常的情况 进行检测与分析，得出造成轴电流异常的两种主要 原因，并提出轴电流异常的防范措施。

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。

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。

发电机组轴电流报警原因分析及解决措施摘要：轴电流破坏通常被称为电蚀。

电蚀与气蚀在概念上不同，但它对发电机组造成不可忽视的危害，并影响机组安全运行。

文章以本站近年来发生的轴电流报警的实际情况进行探讨并制定出解决措施，为此类问题的研究提供参考。

关键词：轴电流；电蚀；危害0引言发电机起励过程中，先通过初励电源对转子施加励磁，形成一个转子磁场，根据法拉第电磁感应定律，导体在磁场中运动就会感应出电流，转子旋转定子中就会有电流产生。

由于定子铁芯组合缝、定子硅钢片接缝，定子与转子空气间隙不均匀，主轴中心与磁场中心不一致等客观因素，机组的主轴不可避免地要在一个不完全对称的磁场中旋转，在主轴两端就会产生一个交流电压。

正常情况下要求机组转动部分对地绝缘电阻大于0.5MΩ,如果在主轴两端同时接地就可能产生轴电流。

运动是相对的，若以旋转磁场为参照，则定子就是其中的运动导体，切割电磁场形成一定的电流。

随着机组转速不断升高，导体在磁场中运动，或者导体静止但有着随时间变化的磁场，或者两种情况同时出现，都可以造成磁感线与导体的相对切割，在导体中就产生感应电动势，从而驱动电流，分布在导体中的电流随着磁通分布的不同而不同，从而形成涡流。

当引线开关在断开状态下，会在发电机内部形成严重的涡流且无法及时消失。

其次，主轴电刷绝缘性能无法满足要求或励磁引线受损，推力轴瓦绝缘破损，镜板与推力轴承间绝缘不佳等因素，发电机本身存在的缺陷就会造成开机过程中的轴电流冲击，随着励磁电流的不断增加以及并网运行中无功功率由AVC控制，轴电流破坏程度趋于稳定。

反之，当负荷调节频繁，开、停机次数过多，运行机组振动数值超标、轴线摆度过大，机组工况差，长时间运行使得机组绝缘老化，绝缘性能下降，润滑油变质，机械磨损严重，同时也加剧了轴电流的破坏程度，给机组稳定运行带来不安全的因素。

1发电机轴电流报警概况彭水水电站3号机组自投产以来，在运行期间常有轴电流报警的情况存在。

水轮发电机轴电流产生机理及控制措施发表时间：2019-11-29T14:37:08.197Z 来源：《电力设备》2019年第15期作者：何春柳1 王超1[导读] 摘要：在水轮发电机运行中，如果转子与定子无法保持完全通信，则在运行过程中可能引发相应的轴电流，对发电机的正常稳定运行产生影响。

(西华大学能源与动力工程学院四川成都 610039)摘要：在水轮发电机运行中，如果转子与定子无法保持完全通信，则在运行过程中可能引发相应的轴电流，对发电机的正常稳定运行产生影响。

本文从水轮发电机轴电流的产生机理、危害及控制措施出发，对轴电流治理措施进行了分析和讨论。

关键词：水轮发电机；轴电流；产生机理；控制策略0 引言在我国社会经济持续发展的背景下，水力发电随之步入了全新的发展时期，自20世纪80年代以来便取得了迅猛的发展，在这样的大环境中，丰富的水利发电设备持续推出，水轮发电机组是水力发电站中最重要的生产设备,如果水轮发电机组的工作过程存在问题，会对水力发电生产效率产生影响，情况严重时甚至会导致水电站停运，电机运行时产生的轴电流需要用轴电流保护来正确反映。

对于轴电流保护，需要以电流实测结果为依据发出相应的信号，以此减少或避免对轴承与其导瓦造成的破坏。

考虑到轴电流具有一定破坏性，所以需要分析引起轴电流的主要原因，并规避其发生，减小危害。

本文再针对水轮发电机组轴电流产生机理分析其危害，提出其控制措施以供参考。

1 轴电流产生机理1.1不平衡磁通产生轴电流发电机转轴在旋转切割不平衡磁通而在轴两端产生的电压，造成发电机磁场磁容不均衡进而产生轴电压，原因有制造工艺及安装造成，有发电机内部或外部产生不对称短路电流产生，这种不对称的原因可能是由于两个定子和转子不在同一轴线，也可能是由于圆周方向有效铁芯扇形片的合缝、组装这些扇形片的鸠尾筋、以及轴向孔等装配不当，引起了和定子铁芯存在气隙相似的效应，使发电机主磁通的两个并联支路的磁阻不对称。