發(fā)電機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中起到非常重要的作用，但是軸電壓產(chǎn)生的原因和造成的危害可不容小覷，現(xiàn)在我們就發(fā)電機(jī)軸電壓產(chǎn)生的原因以及造成的危害來做個(gè)詳細(xì)的了解。

　　1、發(fā)電機(jī)軸電壓產(chǎn)生的原因

　　(1)、磁不對稱引起的軸電壓它是存在于汽輪發(fā)電機(jī)軸兩端的交流型電壓。由于定子鐵芯采用扇形沖壓片、轉(zhuǎn)子偏心率、扇形片的導(dǎo)磁率不同,以及冷卻和夾緊用的軸向?qū)Р鄣劝l(fā)電機(jī)制造和運(yùn)行原因引起的磁不對稱,結(jié)果產(chǎn)生包括軸、軸承和基礎(chǔ)臺板在內(nèi)的交變磁鏈回路。由此在發(fā)電機(jī)大軸兩端產(chǎn)生電壓差。每一種磁不對稱都會引起相應(yīng)幅值和頻率的軸電壓分量,各個(gè)軸電壓分量疊加在一起,使這種軸電壓的頻率成分很復(fù)雜,其中基波分量的幅值最大,3 次和5 次諧波幅值稍小,更高次諧波分量幅值很小。這種交流軸電壓一般為1～10 V ,它具有較大的能量。如果不采取有效措施,此種軸電壓經(jīng)過軸—軸承—基礎(chǔ)臺板等處形成一個(gè)回路,產(chǎn)生一個(gè)很大的軸電流。軸電流引起的電弧加在軸承和軸表面之間,其主要后果是引起軸承上的鎢金和軸表面的磨損,并使?jié)櫥脱杆倭踊?。由此會加速軸承的機(jī)械磨損,嚴(yán)重者會使軸瓦燒壞。

　　(2)、靜電電荷引起的軸電壓這種出現(xiàn)在軸和接地臺板之間的直流型電壓,是在一定條件下高速流動(dòng)的濕蒸汽與汽輪機(jī)低壓缸葉片摩擦出的靜電電荷產(chǎn)生的。這種靜電效應(yīng)僅僅偶然在某種蒸汽條件下才能出現(xiàn),并非經(jīng)常存在。隨著運(yùn)行工況的不同,這種性質(zhì)的軸電壓有時(shí)會很高,電位達(dá)到上百伏,當(dāng)人觸及時(shí)會感到麻手。它不易傳導(dǎo)至勵(lì)磁機(jī)側(cè),但如果不采取措施將該靜電電荷導(dǎo)入大地,它將在發(fā)電機(jī)汽機(jī)側(cè)軸承油膜上聚集并且最終在油膜上放電而導(dǎo)致軸承損壞。

　　(3)、靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)引起的軸電壓目前,大型汽輪發(fā)電機(jī)組普遍采用靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)。靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)因可控硅換弧的影響,引入了一個(gè)新的軸電壓源。靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)將交流電壓通過靜態(tài)可控硅整流輸出直流電壓供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組,此直流電壓為脈動(dòng)型電壓。對于采用三相全控橋的靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng),其勵(lì)磁輸出電壓的波形在1 個(gè)周期內(nèi)有6 個(gè)脈沖。這個(gè)快速變化的脈動(dòng)電壓通過發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組和轉(zhuǎn)子本體之間的電容耦合在軸對地之間產(chǎn)生交流電壓。此種軸電壓呈脈動(dòng)尖峰狀,其頻率為300 Hz (當(dāng)勵(lì)磁系統(tǒng)交流側(cè)電壓頻率為50Hz 時(shí)) ,它疊加到磁不對稱引起的軸電壓上,從而使油膜承受更高的尖峰電壓。在增大到一定程度時(shí),擊穿油膜,形成電流而造成機(jī)械部件的灼傷和損壞。

　　(4)、剩磁引起的軸電壓當(dāng)發(fā)電機(jī)嚴(yán)重短路或其他異常工況下,經(jīng)常會使大軸、軸瓦、機(jī)殼等部件磁化并保留一定的剩磁。磁力線在軸瓦處產(chǎn)生縱向支路,當(dāng)機(jī)組大軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),就會產(chǎn)生電勢,稱為單極電勢。正常情況下,微弱的剩磁所產(chǎn)生的單極電勢僅為毫伏級。但在轉(zhuǎn)子繞組匝間短路或兩點(diǎn)接地時(shí),單極電勢將達(dá)到幾伏至十幾伏,會產(chǎn)生很大的軸電流,沿軸向經(jīng)軸、軸承和基礎(chǔ)臺板回路流通,不僅燒損大軸、軸瓦等部件,而且會使這些部件嚴(yán)重磁化,給機(jī)組檢修工作帶來困難。

　　2、發(fā)電機(jī)軸電壓造成的危害

　　軸電壓大小隨各機(jī)組情況的不同而不同， 一般說來機(jī)組容量越大，其氣隙磁通和結(jié)構(gòu)的不對稱性也越大。而磁場中諧波分量和鐵芯飽和程度以及定子的不平整度也越大，軸電壓峰值就越高，軸電壓的波形具有復(fù)雜的諧波分量，采用靜止可控整流勵(lì)磁的機(jī)組，其軸電壓波形中有很高的脈沖分量，對油膜絕緣特別有害，當(dāng)軸電壓達(dá)到一定值后，如不采取適當(dāng)措施，油膜會被擊穿而產(chǎn)生軸電流。

　　若汽輪發(fā)電機(jī)組的軸電流很大，則軸電流通過的軸頸、軸瓦等有關(guān)部件將燒壞，汽輪機(jī)主油泵的傳動(dòng)蝸桿和蝸輪將損壞，軸電流引起的電弧會燒蝕軸承部件并使軸承的潤滑油老化，從而加速軸承的機(jī)械磨損，軸電流會使汽輪機(jī)部件、發(fā)電機(jī)端蓋、軸承和環(huán)繞軸的其他部件強(qiáng)烈磁化，并在軸頸和葉輪處產(chǎn)生單極電勢。

　　過高的軸電壓足以擊穿軸與軸承間的油膜時(shí)，發(fā)生放電，其放電回路為發(fā)電機(jī)大軸-------軸頸------軸瓦-----軸承支架-----機(jī)組底座。雖然，軸電壓不高，通常50∽300MW為4V→6V，但回路電阻很小，因此，產(chǎn)生的軸電流可能很大，有時(shí)達(dá)數(shù)百安。軸電流會使?jié)櫥鋮s的油質(zhì)逐漸劣化，嚴(yán)重者會使軸瓦燒壞，被迫停機(jī)造成事故。所以在安裝和運(yùn)行中，測量檢查發(fā)電機(jī)組的軸及軸承間的電壓。