一起水轮发电机轴电流超标故障的分析与处理

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。

浅析水轮发电机组常见故障及处理措施摘要近年来，我国设计并建成了大批水电站，纷纷投入到实际工程中，与此同时，所设计的水轮发电机单机容量在逐步增加。

如果不创新对水轮发电机的管理监测机制，不完善发电机结构的保护措施，那么一旦发生故障势必会对发电机整体造成重大损坏，甚至影响到整个水电厂的运转。

而由于水轮发电机的内部结构复杂，很多企业对其技术掌握不到位，当发电机出现问题时也无法及时采取有效措施加以修复，从而影响发电机的正常运行。

本文着重分析水轮发电机组发生故障的常见原因，并根据实际工程经验进行了深入研究，从而提出一些应急处理措施。

关键词水轮发电机；故障；技术；处理；效率前言水轮发电机组是水电厂能够正常运转的重要保障，对城市的电力供应起着不可替代的作用。

而水轮发电机组的运行安全之间影响到整个电力系统的供应稳定。

水轮发电机一旦出现安全故障，势必会对水电厂的经济效益和电网运行造成威胁。

随着社会现代化进程的不断加快，水轮发电机作为转换能源的重要设备需要持续地运转，在长期的工作环境下不可避免地出现一些问题。

作为水电厂的管理人员，就要熟练掌握水轮发电机的结构特点以及容易出现的故障和原因，并利用已有的技术条件进行维护和处理，以确保水轮发电机组能够及时投入到生产运行中。

1 水轮发电子的常见故障及处理措施水轮发电机组主要由水轮机、水轮发电机及其附属设备（调速、励磁装置）组成。

其中水轮发电机起着关键作用，其质量的好坏直接影响到整个水电厂的运行效率。

由于水轮发电机组在关闭的过程中需要花费一段时间，为了避免在此过程中产生过快的转速，就要保证转子的转动惯量达到足够的标准，因此就会使得发电子的转子较为笨重。

当发电机运行时，机组中的永磁机会产生磁源，不断地向发电机提供励磁电流。

顺轮发电机中的水轮机会带动转子将电流提供给发电机，所产生的旋转磁场会根据时间呈现正弦变化的规律。

当前我国已经建成了小、中、大型用于不同生产条件和便于城市建设的水电厂，规模已经遍布到全国各个范围。

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。

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。