论文部分内容阅读
【摘 要】文章首先对某厂当中的一台发电机组在日常工作状态下的运行情况进行了分析，然后阐述了发电机转子具有的接地保护功能的构成以及特点，在基础上探究了转子接地保护为什么会发出错误信号，最后，制定了相应的解决方案。
【关键词】发电机;转子;一点接地;查找;处理
发电机工作过程中，因为炭刷运行中会受到油、粉尘影响，或是受潮等，所以，经常会出现转子一点接地这种情况。假如在实际运行的时候，励磁回路中其他某一部位再有一点接地现象发生，那么必然引发两点接地故障，此时在短路处流过的电流会变得非常大，转子绝缘有可能会被破坏，转子铁心也有可能被烧坏，严重时还有可能使发电机出现激烈震动情况。因此，针对发电机转子运行，做好查找以及处理一点接地问题极其重要。对此，笔者做了下述讨论。
一、简述某厂当中的发电机组和励磁系统
笔者选择某厂中一台汽轮发电机进行研究，此发电机是三相交流隐极式，运用空气冷却器对发电机定子、转子进行冷却的方式。其中发电机转子绕组以及定子绕组都运用了F级绝缘。
二、对发电机转子接地装置的工作原理进行介绍
发电机中转子一点接地这种装置，对注入式转子与地相接的保护原理进行了合理运用，在转子绕组一段或两端和大轴中间加入电压，通常此電压值为48V，运用定时切换装置中电子开关的方式，计算转子对地产生绝缘效果的电阻值，其中加入的电压是保护装置自身产生的。转子一点接地这种保护方式可以运用转子绕组引出方式，对转子接地保护的工作原理进行选择，如，单端注入式、双端注入式等，然后在转子绕组两端和大轴中间加入电压[1]。最后，运用定时切换装置中的电子开关，使外加电源模块对偏移方波电压进行输出，进而计算出一点接地的电阻值，防止发电机转子运转影响大轴。
三、分析发电机中转子一点接地发出报警的原因
（一）故障现象与检查现场的实际情况
当此机组当中DCS系统发出报警信号以后，专业维修人员达到设备安装地点进行检查，监测到转子接地装置的接地电阻值波动范围在0.3K至300K，一点接地装置持续发出报警信号。同时，专业工作者到现场使用万能表监测到电压波动幅度也非常大。此外，对转子滑环处进行检查，发现没有积灰情况、没有明显积油;对励磁整流盘进行检查，没有发现接地情况以及无杂物;对大轴与炭刷接触位置进行检查，没有较多的油渍，取下大轴接地炭刷以后，转子接地装置的接地电阻值非常稳定[2]。最后，专业工作者清理了炭刷与大轴，此时发电机转子接地装置不再发出报警信号。
（二）分析其原因
实际上发电机中转子保护装置即双端注入式保护，当大轴与炭刷不能有效衔接时，注入转子接地装置当中的脉冲电源就不会形成回路，而且回路中根本监测不到任何电流，这样装置就不能获取到电阻信息，因此，回路电阻中就会出现剧烈波动，促使转子保护装置发出报警信号[3]。这时专业工作者就会到现场使用万能表对磁力影响电压出现波动的情况进行测量，因为大轴炭刷没有与地接触，致使励磁回路不再与大地接触，这时测量负对地以及正对地的波动非常大。当接地炭刷与地接触以后，转子回路与地间会有个基准点，因此，再次进行测量的时候，波动将会减小。
发电机中转子大轴如果不干净，那么大轴和炭刷就无法有效接触，这是引发转子接地装置发出报警信号的主要原因。所以，需要定期对转子积灰进行清除。定期检查转子引下线、炭刷架和集电环集点环，如果发现存在污渍，要及时做好污渍清理工作，同时，还要预防出现发电机轴瓦漏油的情况出现，进而影响发电机不能正常工作。此外，针对转子保护装置的运作，还应该做好防潮处理。想要防止发电机出现转子一点接地的情况，应该确保发电机室中的湿度以及温度不超出设计范围，有效预防转子结露以及受潮的情况发生。
四、探究发电机大轴接地的查找以及处理
轴电压实际上是发电子中转子在全速旋转的状态下，在转子两侧出现的电位差。对引发轴电压出现的原因进行分析，具体如下：定子铁心局部产生较大的磁阻;励磁电源当中存在高次谐波;高速蒸汽引发静电出现;发电机转子和定子之间的间隙不均匀等。特别是高速蒸汽引发静电出现这个原因导致轴带电荷，有时此种轴电压非常高，可是很难向发电机励侧传输。因为轴瓦位置存在油膜，导致旋转大轴不能与大地接触，大轴在旋转过程中自身是不与地相接的，此种性质的轴电压即容易损坏发电机油膜以及轴承，一般会运用在发电机轴承上安装炭刷的方法解决[4]。当汽侧油膜与大地短接的时候，会重新分配转子轴电压，发电机的励侧油膜压降会变大，因此，应该对油膜上存在的电流密度进行分析，确保不会发生击穿油膜的情况。当接地炭刷不能良好接触的时候，轴电压产出的电流有可能会烧伤轴瓦以及轴颈，同时，接地炭刷与保护盘间存在的电缆受到强磁场影响，会产生非常高的电势，此电势护对转子装置具有的保护功能造成影响，极有可能转子接地装置误动的情况发生。
大轴接地炭刷运转过程中会受到油污影响，进而使转子保护装置保护以及轴电压分布受到严重影响。所以，工作人员必须定期对发电机接地炭刷进行检查以及维修，同时，还应该查看大轴与炭刷之间接触是否良好、大轴油污清理是否到位，进而确保大轴与大地有效接触。
结束语
综上所述，通过运行实践会发现发电机的大轴接地以及轴电压情况好坏，决定着转子接地装置是否能够正常工作。大轴接地能够起到稳定轴压分布和叶片上产生的静电荷屏蔽静电子、预防转子保护误动的情况，平时应该重视大轴接地保养以及维修，进而促使发电机转子装置稳定运行。
参考文献：
[1]孙士涛，雷雨，张杰，等.基于频域输入阻抗的发电机转子匝间短路故障诊断以及处理方法研究[J].大电机技术，2020，23（13）：1226-1231.
[2]邢作霞，王鸿毅，王海鑫，等.基于有限位置集锁相环的永磁风力发电机转子位置估计方法[J].电机与控制学报，2019，23（11）：10-17，26.
[3]曹宏玉，孔繁臣，韩四保，等.基于SOA架构的发电机组转子动平衡诊断模块设计与实现探究[J].大电机技术，2019，22（6）：168-172.
[4]曹振兴，王博宇.浅谈汽轮发电机转子典型故障机理分析及诊断方法[J].中国科技投资，2019，40（34）：129-131.
作者简介：
朱克，单位名称：重庆丰盛三峰环保发电有限公司，出生年月：1975 年 06 月 性别：男 民族：汉族 籍贯：重庆铜梁，学历：大学本科 职称：助理工程师 研究方向：电气工程。
（作者单位：重庆丰盛三峰环保发电有限公司）
【关键词】发电机;转子;一点接地;查找;处理
发电机工作过程中，因为炭刷运行中会受到油、粉尘影响，或是受潮等，所以，经常会出现转子一点接地这种情况。假如在实际运行的时候，励磁回路中其他某一部位再有一点接地现象发生，那么必然引发两点接地故障，此时在短路处流过的电流会变得非常大，转子绝缘有可能会被破坏，转子铁心也有可能被烧坏，严重时还有可能使发电机出现激烈震动情况。因此，针对发电机转子运行，做好查找以及处理一点接地问题极其重要。对此，笔者做了下述讨论。
一、简述某厂当中的发电机组和励磁系统
笔者选择某厂中一台汽轮发电机进行研究，此发电机是三相交流隐极式，运用空气冷却器对发电机定子、转子进行冷却的方式。其中发电机转子绕组以及定子绕组都运用了F级绝缘。
二、对发电机转子接地装置的工作原理进行介绍
发电机中转子一点接地这种装置，对注入式转子与地相接的保护原理进行了合理运用，在转子绕组一段或两端和大轴中间加入电压，通常此電压值为48V，运用定时切换装置中电子开关的方式，计算转子对地产生绝缘效果的电阻值，其中加入的电压是保护装置自身产生的。转子一点接地这种保护方式可以运用转子绕组引出方式，对转子接地保护的工作原理进行选择，如，单端注入式、双端注入式等，然后在转子绕组两端和大轴中间加入电压[1]。最后，运用定时切换装置中的电子开关，使外加电源模块对偏移方波电压进行输出，进而计算出一点接地的电阻值，防止发电机转子运转影响大轴。
三、分析发电机中转子一点接地发出报警的原因
（一）故障现象与检查现场的实际情况
当此机组当中DCS系统发出报警信号以后，专业维修人员达到设备安装地点进行检查，监测到转子接地装置的接地电阻值波动范围在0.3K至300K，一点接地装置持续发出报警信号。同时，专业工作者到现场使用万能表监测到电压波动幅度也非常大。此外，对转子滑环处进行检查，发现没有积灰情况、没有明显积油;对励磁整流盘进行检查，没有发现接地情况以及无杂物;对大轴与炭刷接触位置进行检查，没有较多的油渍，取下大轴接地炭刷以后，转子接地装置的接地电阻值非常稳定[2]。最后，专业工作者清理了炭刷与大轴，此时发电机转子接地装置不再发出报警信号。
（二）分析其原因
实际上发电机中转子保护装置即双端注入式保护，当大轴与炭刷不能有效衔接时，注入转子接地装置当中的脉冲电源就不会形成回路，而且回路中根本监测不到任何电流，这样装置就不能获取到电阻信息，因此，回路电阻中就会出现剧烈波动，促使转子保护装置发出报警信号[3]。这时专业工作者就会到现场使用万能表对磁力影响电压出现波动的情况进行测量，因为大轴炭刷没有与地接触，致使励磁回路不再与大地接触，这时测量负对地以及正对地的波动非常大。当接地炭刷与地接触以后，转子回路与地间会有个基准点，因此，再次进行测量的时候，波动将会减小。
发电机中转子大轴如果不干净，那么大轴和炭刷就无法有效接触，这是引发转子接地装置发出报警信号的主要原因。所以，需要定期对转子积灰进行清除。定期检查转子引下线、炭刷架和集电环集点环，如果发现存在污渍，要及时做好污渍清理工作，同时，还要预防出现发电机轴瓦漏油的情况出现，进而影响发电机不能正常工作。此外，针对转子保护装置的运作，还应该做好防潮处理。想要防止发电机出现转子一点接地的情况，应该确保发电机室中的湿度以及温度不超出设计范围，有效预防转子结露以及受潮的情况发生。
四、探究发电机大轴接地的查找以及处理
轴电压实际上是发电子中转子在全速旋转的状态下，在转子两侧出现的电位差。对引发轴电压出现的原因进行分析，具体如下：定子铁心局部产生较大的磁阻;励磁电源当中存在高次谐波;高速蒸汽引发静电出现;发电机转子和定子之间的间隙不均匀等。特别是高速蒸汽引发静电出现这个原因导致轴带电荷，有时此种轴电压非常高，可是很难向发电机励侧传输。因为轴瓦位置存在油膜，导致旋转大轴不能与大地接触，大轴在旋转过程中自身是不与地相接的，此种性质的轴电压即容易损坏发电机油膜以及轴承，一般会运用在发电机轴承上安装炭刷的方法解决[4]。当汽侧油膜与大地短接的时候，会重新分配转子轴电压，发电机的励侧油膜压降会变大，因此，应该对油膜上存在的电流密度进行分析，确保不会发生击穿油膜的情况。当接地炭刷不能良好接触的时候，轴电压产出的电流有可能会烧伤轴瓦以及轴颈，同时，接地炭刷与保护盘间存在的电缆受到强磁场影响，会产生非常高的电势，此电势护对转子装置具有的保护功能造成影响，极有可能转子接地装置误动的情况发生。
大轴接地炭刷运转过程中会受到油污影响，进而使转子保护装置保护以及轴电压分布受到严重影响。所以，工作人员必须定期对发电机接地炭刷进行检查以及维修，同时，还应该查看大轴与炭刷之间接触是否良好、大轴油污清理是否到位，进而确保大轴与大地有效接触。
结束语
综上所述，通过运行实践会发现发电机的大轴接地以及轴电压情况好坏，决定着转子接地装置是否能够正常工作。大轴接地能够起到稳定轴压分布和叶片上产生的静电荷屏蔽静电子、预防转子保护误动的情况，平时应该重视大轴接地保养以及维修，进而促使发电机转子装置稳定运行。
参考文献：
[1]孙士涛，雷雨，张杰，等.基于频域输入阻抗的发电机转子匝间短路故障诊断以及处理方法研究[J].大电机技术，2020，23（13）：1226-1231.
[2]邢作霞，王鸿毅，王海鑫，等.基于有限位置集锁相环的永磁风力发电机转子位置估计方法[J].电机与控制学报，2019，23（11）：10-17，26.
[3]曹宏玉，孔繁臣，韩四保，等.基于SOA架构的发电机组转子动平衡诊断模块设计与实现探究[J].大电机技术，2019，22（6）：168-172.
[4]曹振兴，王博宇.浅谈汽轮发电机转子典型故障机理分析及诊断方法[J].中国科技投资，2019，40（34）：129-131.
作者简介：
朱克，单位名称：重庆丰盛三峰环保发电有限公司，出生年月：1975 年 06 月 性别：男 民族：汉族 籍贯：重庆铜梁，学历：大学本科 职称：助理工程师 研究方向：电气工程。
（作者单位：重庆丰盛三峰环保发电有限公司）