發(fā)電機(jī)軸電壓軸電流監(jiān)測(cè)問(wèn)題分析及改進(jìn)

許 震

(國(guó)家能源集團(tuán)諫壁發(fā)電廠，江蘇 鎮(zhèn)江 212006)

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)電力工業(yè)發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量持續(xù)增大，靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)被廣泛采用。對(duì)于大型發(fā)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，發(fā)電機(jī)軸電壓過(guò)高對(duì)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行有著較大影響，有必要采取防護(hù)措施抑制軸電壓及有害軸電流的產(chǎn)生，因此需要安裝在線發(fā)電機(jī)軸電壓/軸電流監(jiān)測(cè)裝置，以便實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

1 軸電壓電流監(jiān)測(cè)方法

某電廠發(fā)電機(jī)采用上海汽輪發(fā)電機(jī)股份有限公司生產(chǎn)的水-氫－氫汽輪發(fā)電機(jī)，型號(hào)為THDF125/67，額定容量為1023 MW，采用靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)。該廠發(fā)電機(jī)的軸電壓在軸的汽端(TE)和勵(lì)端(EE)測(cè)量。接地碳刷在汽端(TE)可靠地接地。連續(xù)的軸電壓測(cè)量通過(guò)在勵(lì)端(EE)測(cè)量碳刷來(lái)實(shí)現(xiàn)，軸電流通過(guò)安裝在汽端(TE)接地碳刷和汽輪機(jī)接地點(diǎn)之間連線上的電流互感器來(lái)測(cè)量。

軸電壓和電流測(cè)量的接地電位必須一致，并統(tǒng)一接到汽輪機(jī)接地點(diǎn)上。全套裝置由一個(gè)柜體和一個(gè)穿心式軸電流互感器及主機(jī)的軸電壓、軸電流電刷組成。

監(jiān)測(cè)裝置變送器轉(zhuǎn)換測(cè)量的軸電壓和軸電流為0～5 V信號(hào)，并接到工控機(jī)。在工控機(jī)中設(shè)定產(chǎn)生觸發(fā)報(bào)警信號(hào)的限值，能夠連續(xù)在線監(jiān)測(cè)軸電壓和軸電流，可隨時(shí)調(diào)出發(fā)電機(jī)軸電壓、軸電流運(yùn)行歷史資料，為確定發(fā)電機(jī)軸是否需要維修提供依據(jù)，從而有效地預(yù)防事故的發(fā)生。

2 實(shí)際軸電壓軸電流

一般所稱軸電壓為六瓦處(發(fā)電機(jī)汽端)大軸電位與七瓦處(發(fā)電機(jī)勵(lì)端)大軸電位的電位差；軸電流則是六瓦處大軸電位對(duì)地網(wǎng)的釋放。

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置的接地線是從裝置接到六瓦大軸上的，大軸與瓦座之間由于油膜的作用，實(shí)際上是未完全與地網(wǎng)連接的，因此存在一定的電位，這是正?，F(xiàn)象；同時(shí)，由于高溫高壓蒸汽對(duì)葉片的沖擊和發(fā)電機(jī)的漏磁也會(huì)在六瓦大軸上產(chǎn)生一定的電位。但六瓦處大軸的電位與七瓦處大軸的電位是不同的，七瓦處大軸不單是受發(fā)電機(jī)的漏磁作用，更關(guān)鍵的是發(fā)電機(jī)的出線在七瓦處，出線強(qiáng)磁場(chǎng)在大軸上產(chǎn)生較高的軸電壓，負(fù)荷越高磁場(chǎng)越強(qiáng)，這就是負(fù)荷越高軸電壓越高的主要原因。

對(duì)于軸電流來(lái)說(shuō)，負(fù)荷越高，汽輪機(jī)蒸汽沖擊形成的電荷會(huì)有所增加，軸電流也會(huì)隨之增大，但軸電流與軸電壓并不存在固定的比例關(guān)系。

3 問(wèn)題分析

正常運(yùn)行時(shí)，地網(wǎng)相連，認(rèn)為都是等電位，但當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，故障電流對(duì)大地的作用則不可忽視，雖然大軸到發(fā)電機(jī)地網(wǎng)只有2.5 m左右，但故障電流的作用足以使這段線帶上較正常運(yùn)行時(shí)高得多的電位從而影響保護(hù)裝置的正常運(yùn)行，干擾保護(hù)裝置的準(zhǔn)確判讀。這就是轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的接地線一定要到大軸來(lái)取的主要原因。一般在轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的碳刷接觸不良時(shí)會(huì)出現(xiàn)火星，這就是軸電位的作用，說(shuō)明保護(hù)裝置與大軸接觸不良，導(dǎo)致保護(hù)裝置有時(shí)出現(xiàn)誤報(bào)警。軸電流的碳刷接觸良好，就不會(huì)出現(xiàn)火星，即便有電位也會(huì)被釋放。

4 改進(jìn)方案

為防止降低發(fā)電機(jī)軸電壓，設(shè)計(jì)安裝時(shí)，通常在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁端的軸承支架與底座之間加裝絕緣墊，將所有油管、螺桿、螺釘?shù)炔扇〗^緣措施；同時(shí)在發(fā)電機(jī)汽機(jī)側(cè)大軸處安裝接地電刷，用于釋放汽輪機(jī)低壓段的靜電電荷，保證軸與地的電勢(shì)相同；除消除大軸電壓外，大軸接地碳刷還起著測(cè)量轉(zhuǎn)子正負(fù)對(duì)地電壓和連接轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)的作用。

而發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中時(shí)常存在的接地碳刷接地不良現(xiàn)象，如大軸接地碳刷在運(yùn)行中容易受油污的影響，日常對(duì)發(fā)電機(jī)大軸接地碳刷的維護(hù)不到位，大軸接地碳刷架因軸瓦震動(dòng)、軸系不圓等原因?qū)е滤蓜?dòng)或接觸不良等，通過(guò)借鑒兄弟單位的經(jīng)驗(yàn)，利用機(jī)組中修期間對(duì)轉(zhuǎn)子接軸、接地電刷裝置進(jìn)行了改造，在六瓦側(cè)各加裝一組接軸、接地裝置，其接地點(diǎn)加裝鍍銀銅辮接地，并聯(lián)在原接地碳刷上；銅辮固定架與軸承座絕緣，目的是更好地將軸電壓引入裝置，使接地保護(hù)更好地與發(fā)電機(jī)大軸相連接。

接軸裝置采用雙壓簧，同時(shí)每只壓簧采取雙辮重疊結(jié)構(gòu)從而提高了安全系數(shù)。技改后發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)各采樣值穩(wěn)定，轉(zhuǎn)子正負(fù)對(duì)地軸電壓平衡，軸電流小于0.1 mA。

5 結(jié)束語(yǔ)

運(yùn)行實(shí)踐表明，發(fā)電機(jī)的軸電壓、大軸接地情況往往直接影響轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的正常運(yùn)行。改造后大軸的可靠接地對(duì)消除轉(zhuǎn)子上由葉片產(chǎn)生的靜電荷、穩(wěn)定發(fā)電機(jī)的軸電壓分布以及防止轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)誤動(dòng)起到了至關(guān)重要的作用。而大軸接地碳刷在運(yùn)行中容易受油污的影響，日常工作中要特別注意對(duì)發(fā)電機(jī)大軸接地碳刷的維護(hù)。