汽轮发电机组轴电压产生的原因.危害及防范措施
第 卷 第 期
电 力 建 设
年 月
汽轮发电机组轴电压产生的原因 危害及防范措施
高旭峰
广东省深圳市 深圳市西部电力有限公司
发现 系统中的偏心显示与机械千分表显示相差较大∀ 摘 要 深圳西部电厂 号机组在汽轮机盘车过程中
经检查 原因是汽轮机前箱转子延伸轴表面有磁性 造成电涡流探头磁通量叠加∀磁性是轴电流造成的 由汽轮发电机组的轴电压引起轴电流∀轴电压对汽轮发电机组危害很大 可采用几种防范措施∀ 公司采用接地装置通过一组无源 电路接地 这种励磁端的 接地电路是减少静止励磁系统引起轴电压的简单易行方法∀这种方法的可靠性和有效性已在实际应用中得到验证∀
关键词 汽轮发电机组 轴电压 原因 危害 防范措施
中图分类号 文献标识码 文章编号
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深圳西部电厂 号单机容量 机组的
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易造成汽轮机保护误动作∀头
磁性是由轴电流造成的 由于汽轮发电机组的轴电压会引起轴电流 该电流从汽轮发电机组轴的一端经过油膜绝缘已被破坏的轴承 轴承座及机座底板流向轴的另一端∀
N300-16.7/537/537-2型汽轮机 由哈汽轮机厂引进
美国西屋电气公司技术制造 为高 中压合缸 单轴 冲动 向上排汽 蒸汽外切换 凝汽式机组∀型号为
发电机及励磁机由哈尔滨电机厂制
造∀发电机采用静止励磁系统 冷却方式为水 氢
氢∀ 型锅炉由哈尔滨锅炉厂采用美国燃烧工程公司 的技术设计 制造 为亚临界参数 一次中间再热 控制循环汽包炉 采用平衡通风 直流式燃烧器 四角切圆燃烧方式∀
轴电压产生的原因及危害
带静止励磁系统的大型汽轮发电机组 其静止励磁系统产生的高频脉冲信号迭加到基本轴电压上∀产生轴电压主要有下列原因 汽轮机低压缸内的干蒸汽与汽轮机叶片相摩擦产生静电电荷 使转子充电而产生轴电压 但其能量很小 发电机定子绕组端部连接线分布不对称 定子和转子不同心 定子扇形硅钢片导电率不同 装配不当或发电机的非正常运行状态等引起磁路不对称而产生轴电压 在 静止可控整流励磁系统中晶闸管的点燃 励磁电流中出现峰值脉冲 在磁路不平衡情况下 这些峰值脉冲也会产生轴电压 转子绕组 点接地短路或匝间短路会产生轴向不平衡磁通 使转子轴向磁化 在轴颈和叶轮处产生自激单极电势∀
汽轮发电机组存在的问题及原因
在汽轮机盘车过程 号机组试运行 后
中 发现 系统中的偏心显示与机械千分表显示机械千分表显示 相差较大 系统显示 Λ
对 系统的偏心通道及探头进行检Λ ∀为此
查 发现汽轮机前箱转子延伸轴表面有磁性 造成电涡流探头磁通量叠加 汽轮机大轴偏心显示值增大∀由于存在磁性干扰 汽轮机的键相 转速 零转速 轴向位移 振动的测量精度也受到影响 均为电涡流探
收稿日期
第 期汽轮发电机组轴电压产生的原因 危害及防范措施
轴电压大小随各机组情况的不同而不同∀一般
虽然在汽轮机高压缸转子的自由瑞 转轴直径较小 表面速度很低 但安装在此处的接地电刷并不能消除换向期间的高频电流脉冲∀这是轴阻抗的频因较小的轴电感对高频 达 率特性造成的
表现出很大的阻抗∀对大型汽轮发电机轴接地系统的要求是 必须保持轴对地电压在 以下
易于维护和具有良好的可 与现有装置兼容
接近性 有可能监测接地装置的工作状况∀这是因为幅值低于 的轴对地电压不能引起汽轮发
电机的电腐蚀损伤∀任何接地系统必须与现行的轴保护装置及监测装置兼容 易于安装在各种形式的
说来 机组容量越大 其气隙磁通和结构的不对称性而磁场中谐波分量和铁芯饱和程度以及定也越大
轴电压峰值就越高∀轴电压子的不平整度也越大
的波形具有复杂的谐波分量 采用静止可控整流励磁的机组 其轴电压波形中有很高的脉冲分量 对油如不采膜绝缘特别有害∀当轴电压达到一定值后 取适当措施 油膜会被击穿而产生轴电流∀
若汽轮发电机组的轴电流很大 则轴电流通过的轴颈 轴瓦等有关部件将烧坏 汽轮机主油泵的传动蜗杆和蜗轮将损坏 轴电流引起的电弧会烧蚀轴承部件并使轴承的润滑油老化 从而加速轴承的机械磨损 轴电流会使汽轮机部件 发电机端盖 轴承和环绕轴的其他部件强烈磁化 并在轴颈和叶轮处产生单极电势 这是 系统受干扰的原因∀
要是指对接地电刷的电气接触情况和局部损伤情况的监测∀
防止产生轴电流的措施
为了保证机组的安全运行 通常采用下列几种防范措施 设计有发电机汽机侧大轴的接地电刷 用于释放汽轮机低压段的静电电荷 为了降低汽轮发电机组由于磁路不对称引起的轴电压 设次谐波分量的措施 采用全新的发电机结构 安
下工作时 其接触性能大大增强∀由于汽轮机高压
计发电机时考虑了消除或减少轴电压中的三次或五
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装时严格按照厂家工艺 设计要求 防止转子偏心 行时投入励磁回路 点接地保护装置 为切断轴密封 水内冷发电机转子的进 出水支座和进 出水管法兰 励磁机和副励磁机轴承与机座的底板之间加装绝缘垫 轴承座的紧固件和连接到轴承座的油可采用双层绝缘措施∀管也要与轴承绝缘
现有的几种防范措施 如将发电机励磁端所有轴承和油密封进行绝缘对防止发电机中感应电压形成大环流非常有效∀习惯上 发电机的汽端是通过碳刷将轴接地∀但大量的事实和经验表明 在汽端要达到良好而可靠的接地是非常困难的∀因为接地电阻受转轴很高的表面速度影响 该速度可达
几乎是碳刷制造厂给出的最大值的 倍∀此
外 油雾的污染造成碳刷与轴接触不良∀静止可控整流励磁系统还有 个接地电刷故障的来源∀晶闸管换向期间的周期性电流脉冲 达 Λ 通过转子绕组容性地藕合到轴上∀油雾和高速度会在转子表面产生损伤痕迹 这些痕迹会造成电刷与轴接触不良∀即使维护得相当好 包括周期性地对刷和轴进行研磨 在这个位置的电刷接地也是不可靠的∀
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运 为防止转子绕组 点接地短路而产生轴电压
龙
网
在励磁机侧包括发电机轴承 氢冷发电机的油电流
筑
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缸的自由端将轴接地 但这并不能防范来自静止励磁系统的高频轴电压脉冲∀在发电机励端接地 刷
子绕过轴承绝缘 若发电机汽端存在任何可预见或将会引起很大的环流∀
国外一些专业公司针对带有静止励磁系统的发电机存在的问题 已开发出新的防范措施∀瑞士如发电机励端 公司除保留常规的防范措施外
轴绝缘 在励磁引线上加装平衡滤波器 发电机汽端励磁变压器对地的电容最小等∀又推出电刷接地
了一种 的接地装置 安装在发电机励端滑环罩
和辅助轴承之间 此处轴的表面速度低于给定的最大值 或发电机最末端的轴伸上 此轴伸具有较小的直径 ∀这些位置实际上不存在油雾∀此接地装置通过一组无源 电路接地 如图 所示 ∀其中 电阻阻值选择 左右 这个阻值高得足以将电流限制在几个 又低得足以防止直流电势的建立∀并联电容取 Λ 左右 这个值对于防护静止励磁系统引起的轴电压有效∀在接地电刷和 电路之间加装一保险丝 以防止事故时转轴流过较大的环流 例如电容 损坏引起的环流∀
加在励端的 接地装置可与任何发电机汽端接地电刷共用 这种新型接地系统适合于转子接地
不可预见的轴对地接触 发电机轴所感应的轴电压
故障监测装置 并为新监测系统提供了可能 见图通过电路可测量取决于接 ∀这种系统原理如下
地电刷接触情况的电压和电流的特征频率分量∀虽然不同机组各分量值不同 但仅需对这些机组的特征信号测量 次 便可确定其临界值 然后将监测装
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当电刷在表面速度远低于制造厂给定的最大值
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护 不危害工作人员∀监测接地装置的工作状况主
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汽轮发电机组上 而且必须易于接近 便于观察和维
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种主要情况 各轴接地装置是否工作正常 励端轴接地装置是否工作正常 励端轴接地装置保险丝是否损坏∀
监测装置安装在靠近末端接地装置处 并需有低压电源∀监测装置本身也是一个轴电压源 必须有可靠的接地∀运行情况由装置前面板上的指示灯指示 数据则通过调制解调器传输到中央处理单元∀
表 新型接地系统的运行状况
机组容量
≅ ≅ ≅
机组转速
励磁系统
类型静止静止静止
装置运行时间 ≅ ≅ ≅
轴电压峰值
无接地电刷有 接地
信号调整 比较器 逻辑连接 选择装置∀
ΡΣ为测量电流用的分流电阻∀
汽轮发电机组在向高效率 高可控性 高利用轴承良好的工作状态为提高其利用率和可靠性提供
图 ΡΧ轴接地监测防护系统
提高轴承可靠性的新型接地方法∀连续监测下列
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置调整到工厂各自的数据即可∀表 为加在励端
其内容摘自 接地装置的运行状况 写的
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验证∀
了有力保证∀励端的 接地电路是一种减少静止
励磁系统引起轴电压的简单易行方法∀由表 可
知 该方法的可靠性和有效性已在实际应用中得到
王苹志 责任编辑
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率 高可靠性和低维修率方向发展∀汽轮发电机组
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结束语
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