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广西水利水电GXWATERRESOURCESHYDROPOWERENGINEERING2011(3)

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·机电技术·

飞来峡水电厂连续出现轴电流故障跳闸原因分析及处理措施

黄群弟

(广东省飞来峡水利枢纽管理处，广东清远511825)

[摘要]分析轴电流产生的原因，指出其危害。简介飞来峡水电厂灯泡贯流式机组轴电流防止与保护装置，针对该水电厂连续出现轴电流故障跳闸情况，分析其原因，提出相应的预防措施和建议。

[关键词]灯泡贯流式机组；轴电流；跳闸；处理

[中图分类号]TM307[文献标识码]B[文章编号]1003-1510(2011)03-0073-02

1轴电流产生的原因及危害

发电机运行时，由于定转子间气隙不均、定子铁心接缝配置不对称、机组运行中主轴有摆度等不可避免的原因，会造成电机各部磁通分布不均匀，磁束不平衡。不平衡的磁束与转动的大轴相切割，大轴上就产生对地电动势(轴电压),其值沿发动机转子至转轮方向逐渐减小。当大轴上的电动势累计到一定程度后，轴电压就会击穿轴承油膜，使大轴与轴承和轴座之间构成回路，产生轴电流。轴电流会产生火花破坏油膜，烧毛轴瓦与轴领润滑面，使瓦温升高破坏正常润滑，影响机组安全运行。

对于灯泡贯流式机组而言，由于该类型机组一般采用的是卧轴伞式结构，发电机和水轮机共用一根大轴，发电机转子和水轮机转轮分别布置在两导轴承的外侧。这种结构决定了轴电流主要有两条回路：一是由受油器支架经灯泡壳体可分别与发电机导轴承、正向推力轴承、反向推力轴承、水轮机导轴承形成回路；二是经受油器进、排油管路，再经灯泡壳体与上述各轴承形成回路。一般来说贯流式机组的轴电压并不高，但由于大轴的内阻很小，一旦两点接地形成回路，轴电流的大小相当可观，可高达几十安培，足以击穿油膜。

2飞来峡机组轴电流防止与保护装置

飞来峡电厂属于灯泡贯流式机组，是通过国际竞争性招标采购的进口设备，发电机及相关设备由奥地利伊林(ELIN)公司供货，水轮机及相关设备由奥地利奥钢联(VA-MCE)公司供货。对于轴电流的产生设置了必要的防止和保护措施。

轴电流的防止措施主要有：一是在发电机设计时通过精确计算，充分考虑到由发导、水导下沉等原因造成的气隙不均匀，在设计上通过增加导轴承的抬高量、铁芯内圆设置为偏心等方式保障气隙的均匀；二是在发电机组合轴承下游侧的地方对主轴装设碳刷接地保持该点0电位；三是对受油器上部进油管、下部排油管及下部支撑底座通过设置绝缘套和绝缘垫等方式保证受油器整体对地绝缘。这样，在正常运行中各处轴瓦可以通过油膜对地绝缘，所以主轴只有一点接地，不会形成回路。当受油器外壳等设备的绝缘下降时就会同接地碳刷形成回路出现轴电流，但这种形式的轴电流也能最大程度地保护水轮发电机的轴瓦。

轴电流的保护措施主要是设有轴电流保护。该保护的原理是在滑环室内的主轴上套一个电流互感器，一旦主轴上产生的轴电流超过定值则保护动作。根据外方资料，在延时0.1-1s的情况下定值为0.1-

[收稿日期]2011-03-21

[作者简介]黄群弟(1982-),女，广东高要人，广东省飞来峡水利枢纽管理处助理工程师，主要从事水电站运行管理工作。

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黄群弟：飞来峡水电厂连续出现轴电流故障跳闸原因分析及处理措施

0.5A,在延时1-10s的情况下定值为0.5-2.5A。该保护装置设有报警和跳闸两种信号，主要目的是保护上游侧的受油器轴瓦等设备。

机组轴电流防止和保护装置的布置方式见图1。

大轴

大轴

接地碳刷

发电机

受油器

CT

集电环外罩

测速探头L

油管连接法兰

绝缘垫

支撑座

图1轴电流防止和保护装置示意图

3飞来峡机组轴电流跳闸情况和处理

3.1跳闸情况介绍

2010年7月6日，2#机组并网运行，负荷为35MW。21:10监控系统画面上连续出现“2#机轴电流告警”、“2#机轴电流跳闸”、“2#机自动停机”、“2#机电气制动闭锁”等信号，同时2#机保护屏上显示轴电流保护动作跳闸信号，2#机组跳闸停机。次日，5:50和14:02,2#机组在并网运行时又因同样的现象的故障出现跳闸停机。

3.2处理过程

在第一次轴电流保护动作跳闸后，从监控系统中检查2#机跳闸前的负荷、电流、电压、振动、温度等所有监控参数，都未发现有异常现象；现场对2#机受油器、齿盘测速装置、轮叶传感器、接地碳刷等部位进行检查，未发现异常。测量受油器中部绝缘垫对地绝缘电阻合格。经对2#机受油器本体油污进行简单擦洗，发电机在空载状态下检测轴电压无异常后，2#机于次日1:42并网运行。

在第二次轴电流保护动作跳闸后，测量受