水轮发电机轴电流的形成和分析处理

大型水轮发电机轴电流保护发表时间：2018-04-13T16:53:11.020Z 来源：《电力设备》2017年第33期作者：张伟[导读] 摘要：本文介绍轴电压、轴电流形成的原因及影响，主要对型轴电流保护装置和型通用可编程变送器绝缘监测装置的原理展开探究。

（大唐观音岩水电开发有限公司四川攀枝花 617000）摘要：本文介绍轴电压、轴电流形成的原因及影响，主要对型轴电流保护装置和型通用可编程变送器绝缘监测装置的原理展开探究。

其次探讨了大型水轮发电机组运行时两种原理轴电流保护存在的问题，并提出相应的处理措施。

关键词：水轮发电机组；转子；轴电流；轴电流保护引言随着水电事业的发展，现在我国投产的水电站机组的单机容量越来越大，发电机组的运行稳定对整个电力系统的安全运行起着越来越大的影响。

大型水轮发电机组在正常运行过程中，由于安装结构、运行环境等原因，将在发电机主轴上产生轴电压，所产生的轴电压一般都比较小，但当轴电流回路的绝缘被破坏后，其回路电阻很小，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，甚至会造成发电机大轴与轴瓦被烧坏。

所以说科学安装和配置有效的轴电流保护装置，对于水轮发电机安全、稳定运行而言具有非常重大的现实价值。

1 轴电压、轴电流的产生及影响发电机组在运行过程中，由于定子磁场存在不平衡，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，称为轴电压。

造成发电机产生轴电压的原因主要有以下几种：1、由于制造及安装工艺等原因，机组在运行中主轴又存在一定的摆动，发电机不可避免地会出现转子和定子不能完全同心运行，使发电机定、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。

2、发电机异常工况下，电机中环绕轴的各种闭合回路，会使转轴、轴瓦等部件磁化并保留一定的剩磁，磁力线在轴瓦处产生纵向支路，存在纵向磁通。

当机组大轴转动时，就会产生电势，称为单极电势。

水电厂发电机组轴电流的危害及防范措施摘要：机组在正常运行时一旦出现轴承绝缘性能下降,此时在较高的轴电压作用下将会产生较大的轴电流。

当通过瓦面的轴电流密度超过0.2A/cm2,就可能对轴瓦产生电腐蚀,油膜遭到破坏,危及机组安全运行。

为此,合理配置及装设可靠的轴电流保护装置,在大型水轮发电机组的保护中显得尤为重要。

基于此，本文主要对水电厂发电机组轴电流的危害及防范措施进行分析探讨。

关键词：水电厂；发电机组；轴电流；危害；防范措施前言同步发电机的磁路往往不对称，这种不对称通常是由于定子铁心组合缝、定子硅钢片接缝、定子与转子空气间隙不均匀造成的。

发电机主轴在这种不对称磁场中旋转，会在其两端产生交流电压即轴电压，如果电机主轴两端轴承没有绝缘垫，这个电压就会通过电机两端轴承支架形成电流回路，这个电流叫轴电流。

在发电机运行过程中，如果在电机两轴承端或转轴与轴承间存在轴电流时，将会大大缩短电机轴承的使用寿命严重时只能运行几小时。

1、案例事件经过某水电站1号机组，始建于2012年，经过几年的运行，到2018年机组在一次检修后手动起励升压过程中，监控反复报出轴电流告警动作，立即派出运行人员到现场进行检查，检查结果显示轴电流示数一直处于跳变的状态，跳变范围在0.24～4A之间，机端电压达额定电压10500V的80%时，轴电流示数维持在3A以上，已超过机组轴电流监测告警设定值0.8A的4倍，由于是手动操作，机组并未达到跳闸设定值。

根据以往经验，判定是1号水轮发电机产生轴电流故障，为避免轴电流继续上升，需要找出轴电流发生的根源，并采取防范措施，才能确保机组运行的稳定性和安全性。

2、轴电流异常原因分析灯泡贯流式水轮发电机的转子在转动过程中，四周带有磁场，受到多重因素的影响，轴在运行中旋转不平衡，会做切割磁感线的运动，根据物理学磁生电的原理，就会导致一些零件带有一定的电位。

随着电位的不断升高，就会击穿轴的油膜，从而形成电流回路。

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。

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。

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。