资料 | 发电机组的轴电压与转子接地保护

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烧伤。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RL(励侧)和RC(汽侧),将轴瓦对地绝缘垫理解成绝缘电阻RJ,则测量轴电压的等效电路图如图1(b)。

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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U2,可检测绝缘垫对地绝缘情况,当U2<U1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U1—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’’2,将U1—U’’2得汽机侧油膜压降。

2、转子一点接地保护

2.1原理

以WFB2157发变组保护柜中转子一点接地保护为例,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2WFB2157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RJ远大于接地电阻R,则流过继电器电流的简化表达式为:

I-=E/(Rr+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+VFL)/(Rr+R)

式中VFL为最大励磁电压幅值。

比较上述两式,根据灵敏度的要求,继电器的动作条件为:I>KKI

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。

2.2 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:消除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20V时,考虑在励磁机侧增加转子阻容接地。

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