發(fā)電機軸電流的危害及其預(yù)防
發(fā)電機產(chǎn)生軸電流會使發(fā)電機機組產(chǎn)生強烈振動，使軸承及鏡板受損，瓦溫升高，將嚴(yán)重影響發(fā)電機的安全運行。軸電流產(chǎn)生的主要原因是軸絕緣被破壞，另外同步交流發(fā)電機的軸電流大小與負載的性質(zhì)有關(guān)，發(fā)電機的無功功率增大，其軸電流也增大，相反有功功率越大，則軸電流反而越小。
關(guān)鍵詞：軸電流；預(yù)防；瓦溫升高；同心度；機械磨損；振動；絕緣破壞；有功功率；無功功率；滿載；試驗；氣隙磁場；勵磁磁場；電樞磁場；磁軛
黑龍江省遜克縣庫爾濱河流域先后建起了四座水電站，屬于典型的梯級開發(fā)方式。其中庫爾濱水電建成已經(jīng)25年，裝有三臺完全相同的1600千瓦的發(fā)電機，近來發(fā)現(xiàn)三號機組強烈振動，瓦溫升高，經(jīng)過多次更換軸承這種現(xiàn)象仍重復(fù)出現(xiàn)。但重新調(diào)整水平和同心度后仍然沒有解決問題。后經(jīng)詳細觀察軸承和鏡板的損壞情況，發(fā)現(xiàn)并非是一般的機械磨損，而是接觸面形成了波紋引起發(fā)電機振動。我們想到了可能是受軸電流的影響所致。經(jīng)過細致檢查，發(fā)現(xiàn)推力頭與鏡板及導(dǎo)瓦之間的絕緣為零，使軸電流流經(jīng)軸承及鏡板，造成軸承和鏡板被腐蝕。經(jīng)處理以后已經(jīng)運行二年沒有發(fā)生類似現(xiàn)象。
事實說明以上分析和處理方法是正確的。
為了進一步掌握發(fā)電機軸電流的形成及規(guī)律，我們作了如下觀察及試驗：
（1）推力頭對導(dǎo)瓦及鏡板絕緣破壞是形成軸電流通路的主要原因，這些部位原設(shè)計為絕緣隔離，軸電流是無法形成的。但在運行實踐中，由于潤滑油油質(zhì)變壞，這其中主要有兩方面因素，第一，油中含有軸瓦研磨帶來的金屬粉沫。第二，北方地區(qū)室內(nèi)外溫差可達50℃這樣冷卻水進入冷卻裝置后由于溫差過大造成冷卻器出汗，久而久之使?jié)櫥椭泻窟^大。以上兩種原因使其絕緣水平急聚降低。另外由于種種原因軸承密封端蓋碰軸都會使絕緣下降，軸電流直接流通。
（2）為了了解軸電流大小與發(fā)電機有功、無功之間的關(guān)系，我們作了四個實驗：
①使發(fā)電機的有功功率為零，改變其無功功率，在不同的無功條件下測量發(fā)電機的軸電流變化情況，測量結(jié)果見表1和曲線1。
②使發(fā)電機的無功功率為零，改變其有功功率，在不同的有功條件下測量發(fā)電機的軸電流變化情況，其測量結(jié)果見表2及曲線2。
③使發(fā)電機的無功功率固定在1000千瓦，改變其有功功率，在不同的有功條件下測量發(fā)電機的軸電流變化情況，其結(jié)果見表3和曲線3。
④使發(fā)電機的有功功率滿載（1600千瓦）不變，在不同的無功條件下測量發(fā)電機的軸電流變化情況，其結(jié)果見表4和曲線4。
從以上的試驗我們可以知道：同步交流發(fā)電機的軸電流大小與其負載的性質(zhì)有關(guān)，發(fā)電機的無功功率增大，其軸電流也增大，相反有功功率越大，則軸電電流反面越小。根據(jù)電磁學(xué)理論可知，發(fā)電機的氣隙磁場∮t 是電樞磁場∮l和電樞磁場∮d組成的，產(chǎn)生軸電流主要是電構(gòu)磁場：根據(jù)發(fā)電機的負載性質(zhì)，電樞磁場又可分解為縱坐標(biāo)軸磁場和橫坐標(biāo)磁場。當(dāng)發(fā)電機的負載為純電感時，即其無功電流增大，此時電樞磁場為縱軸磁場，縱坐標(biāo)磁場與轉(zhuǎn)子（磁軛）是垂直交的，所以在轉(zhuǎn)子軸上感應(yīng)電勢也大，這就是無功增在使軸電流增加的原因。當(dāng)負載為純電阻時，即有功電流增大，電樞磁場為橫坐標(biāo)磁場，橫坐標(biāo)磁場與轉(zhuǎn)子（磁軛）是平行的所以在軸電勢也小，這就是有功越大軸電流反而越小的原因。
所以我們可以得出以下結(jié)論：
（1）要預(yù)防發(fā)電機的軸電流產(chǎn)生，就要避免軸絕緣被破壞。
（2）如果軸絕緣被破壞，在一定負荷條件下盡可能減小無功功率。
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