摘　要: 介绍了轴电压的形成, 用系统图分析轴电压的测量法, 分析了转子一点接地保护的原理, 对转子接地与接轴进行分析、论述并建议大型机组转子接轴保护改为接地保护

关键词: 轴电压; 接地保护; 大轴接地

    轴电压是指发电机在全速旋转时, 在发电机转子两侧形成的电位差。理清楚轴电压、转子一点接地保护与大轴接地的关系, 对于分析转子一点接地保护动作的原因及分析发电机轴承油膜压降, 避免发电机因轴承油膜击穿而导致轴瓦烧坏事故的发生, 都有一定的帮助。轴电压的形成可以是: 发电机空气间隙磁不对称; 转子偏心、绕组不对称或转子短路接地等;汽机叶片产生静电; 有源的转子励磁如可控硅励磁。轴电压的幅值过大时, 轴承油膜将被破坏。在轴承对地绝缘不良的情况下, 轴电压产生的电流会引起轴颈表面和轴瓦的电xx。因而对轴电压进行测量, 分析其分布情况, 检查油膜电压及轴承对地绝缘有着很重要的意义。

1　轴电压的测量
测量发电机轴电压时, 简易的轴系统见图1。在测量轴电压时, 可将轴电压理解成一电势E , 将油膜理解成等值可变电阻R L (励侧) 和R C ( 汽侧) , 将轴瓦对地绝缘垫理解成绝缘电阻R J , 则测量轴电压的等效电路图如图1 (b)。

                                                                             图 1　轴系统及轴电压
测量方法: (1) 用高内阻电压表测量轴二端电压即bc 点电压, 得发电机转子轴电压U1。
(2) 将发电机励磁机侧油膜短接(即ab 点短接); 将发电机汽机侧油膜短接(即cd 点短接); 用电压表测量发电机励磁机侧轴瓦对地电压即ae 点电压U 2, 可检测绝缘垫对地绝缘情况, 当U 2< U 1 的10% 时, 说明绝缘垫绝缘情况不良, 需进行处理。
(3) 取下励磁机侧短接线, 测ae 点电压, 得U ′2, 将U 1—U ′2 得励磁机侧油膜压降。
(4) 同理, 取下汽机侧短接线, 接上励磁机侧短接线, 测ae 点电压, 得U ″U ″得汽机
2, 将U 1 —2 侧油膜压降。

　转子一点接地保护
211　原理
以南京电力自动化设备总厂生产的W FB 2 157 发变组保护柜中转子一点接地保
为例, 该装置转子一点接地保护采用叠加直流法的保护方式, 其原理图如图2:

                                                    图2　W FB2157 的接地保护原理
当励磁绕组负端经过渡电阻R 接地时, 考虑绝缘电阻R J 远大于接地电阻R , 则流过继电器电流的简化表达式为:
I 2= E ?(R r+ R ) 
当励磁绕组正端经过渡电阻R 接地时, 流过继电器电流的简化表达式为: 
I += (E + V FL ) (R r+ R ) 
式中V FL 为{zd0}励磁电压幅值。比较上述两式, 根据灵敏度的要求, 继电器的动作条件为:
I > K K I -
根据上述分析得, 转子一点接地保护的判据为流过继电器的电流, 当电流增大至整定电流时, 继电器就动作

212 保护动作的原因
以南京下关发电厂125 MW 机组转子一点接地保护为例。该厂125 MW 机组转子一点接地保护投后连续发信, 说明流过继电器回路电流已增大, 而发电机为新投产机组, 转子绝缘不好的可能性不大, 现场查找原因为接地碳刷接触面灰尘较多, 在清理灰尘及周围污物后, 保护暂不发信号。但根据转子一点接地保护的原理, 接地碳刷接触不良, 只能使回路电阻增大, 流过保护的电流减小, 保护不应该动作。经过对该套保护的认真分析, 发现转子一点接地保护实际上是转子一点接轴保护, 即发电机转子并没有与大地相连。而事实任何一轴瓦处都有油膜存在, 使旋转的转子与大地分开, 转子本身在旋转中并不接地, 只是在接地碳刷的后面才能与大地相连。
下关发电厂125 MW 机组转子一点接地保护动作的原因可能是:
(1) 在转子不接地的情况下, 接地碳刷到保护盘之间的电缆在电厂强磁场作用下有感应电势, 在接地碳刷接触不良时, 在接地碳刷处, 该电势与保护直流电源相叠加, 在方向一致的情况下就可能使保护回路电流增大而误发信号。
(2) 在转子不接地的情况下, 大轴静电荷的积累也可能使保护误发信号。在现场我们通过将转子接地碳刷接地来解决这一问题。

213　大轴接地的好处及对轴电压分析的影响
根据运行实践, 大轴接地可以做到: xx转子上由叶片产生的静电荷; 对转子进行屏蔽和避免转子一点接地保护误动。转子接地, 即将汽机侧油膜短接, 使转子轴电压得到重新分配, 励磁机侧油膜压降增大, 必须考虑该油膜上的电流密度的大小, 保证不使油膜击穿, 在转子接地之前有必要对轴电压进行测量。在轴电压较大的情况下, 一般认为大于20 V 时, 考虑在励磁机侧增加转子阻容接地。