谈发电机轴电流的危害及其预防

摘要：发电机产生轴电流会使发电机机组产生强烈振动，使轴承及镜板受损，瓦温升高，将严重影响发电机的安全运行。轴电流产生的主要原因是轴绝缘被破坏，另外同步交流发电机的轴电流大小与负载的性质有关，发电机的无功功率增大，其轴电流也增大，相反有功功率越大，则轴电流反而越小。

关键词：轴电流；预防；瓦温升高；同心度；机械磨损；振动；绝缘破坏；有功功率；无功功率；满载；试验；气隙磁场；励磁磁场；电枢磁场；磁轭

        黑龙江省逊克县库尔滨河流域先后建起了四座水电站，属于典型的梯级开发方式。其中库尔滨水电建成已经25年，装有三台完全相同的1600千瓦的发电机，近来发现三号机组强烈振动，瓦温升高，经过多次更换轴承这种现象仍重复出现。但重新调整水平和同心度后仍然没有解决问题。后经详细观察轴承和镜板的损坏情况，发现并非是一般的机械磨损，而是接触面形成了波纹引起发电机振动。我们想到了可能是受轴电流的影响所致。经过细致检查，发现推力头与镜板及导瓦之间的绝缘为零，使轴电流流经轴承及镜板，造成轴承和镜板被腐蚀。经处理以后已经运行二年没有发生类似现象。
        事实说明以上分析和处理方法是正确的。
        为了进一步掌握发电机轴电流的形成及规律，我们作了如下观察及试验：
        （1）推力头对导瓦及镜板绝缘破坏是形成轴电流通路的主要原因，这些部位原设计为绝缘隔离，轴电流是无法形成的。但在运行实践中，由于润滑油油质变坏，这其中主要有两方面因素，第一，油中含有轴瓦研磨带来的金属粉沫。第二，北方地区室内外温差可达50℃这样冷却水进入冷却装置后由于温差过大造成冷却器出汗，久而久之使润滑油中含水量过大。以上两种原因使其绝缘水平急聚降低。另外由于种种原因轴承密封端盖碰轴都会使绝缘下降，轴电流直接流通。
        （2）为了了解轴电流大小与发电机有功、无功之间的关系，我们作了四个实验：
        ①使发电机的有功功率为零，改变其无功功率，在不同的无功条件下测量发电机的轴电流变化情况，测量结果见表1和曲线1。
        ②使发电机的无功功率为零，改变其有功功率，在不同的有功条件下测量发电机的轴电流变化情况，其测量结果见表2及曲线2。
        ③使发电机的无功功率固定在1000千瓦，改变其有功功率，在不同的有功条件下测量发电机的轴电流变化情况，其结果见表3和曲线3。
        ④使发电机的有功功率满载（1600千瓦）不变，在不同的无功条件下测量发电机的轴电流变化情况，其结果见表4和曲线4。
        从以上的试验我们可以知道：同步交流发电机的轴电流大小与其负载的性质有关，发电机的无功功率增大，其轴电流也增大，相反有功功率越大，则轴电电流反面越小。根据电磁学理论可知，发电机的气隙磁场∮t 是电枢磁场∮l和电枢磁场∮d组成的，产生轴电流主要是电构磁场：根据发电机的负载性质，电枢磁场又可分解为纵坐标轴磁场和横坐标磁场。当发电机的负载为纯电感时，即其无功电流增大，此时电枢磁场为纵轴磁场，纵坐标磁场与转子（磁轭）是垂直交的，所以在转子轴上感应电势也大，这就是无功增在使轴电流增加的原因。当负载为纯电阻时，即有功电流增大，电枢磁场为横坐标磁场，横坐标磁场与转子（磁轭）是平行的所以在轴电势也小，这就是有功越大轴电流反而越小的原因。
        所以我们可以得出以下结论：
        （1）要预防发电机的轴电流产生，就要避免轴绝缘被破坏。
        （2）如果轴绝缘被破坏，在一定负荷条件下尽可能减小无功功率。