电机轴电压
电机轴电压的产生原因及防治
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电机 轴 电压 的 产 生 原 因及 防 治
胡 晓飞 纪
（ 北 电力大 学 华
璇 董淑 慧
保 ］ 针对 电机轴 电压 对机 组 的破 坏 ，本 文探 索 了不 同类型 电机 的轴 电压 问题 ，包括 轴 电压 的产 生原 因、测 量 方法 等 ，实 测 了 隐极 同步 电机 与 变 频调 速 电机 的轴 电压 ，提 出 了预 防 轴 电压 破 坏 的 一些 卓 有 成 效 的方 法 ， 为今 后 的 研 究奠 定 了基础 。 ［ 关键 词］ 电压 静 电效 应 磁不 对称 测 量 轴 中图分 类号 ： ３ ３ ５ ０ ５ ． 文 献标识 码 ： Ａ 文章编 号 ：０ ９ ９ ４ （０ ０ １ — ０ ７ ０ １０ １Ｘ２ １ ）２ ０４ ２
上 个 世 纪初 ，大 型 电机 的轴 电压 问题 已经 得 到人 们 的 重 视 。 人们 发 现 ，电机 在运 行过 程 中会在 转轴 两端及 局部 位置 产生 电势 差 ，一 旦击 穿油膜 就 会形 成放 电回路 ，由于放 电面积 小 ，电流密 度大 ，因此 导致 轴承 表面烧 熔 ， 引起机 组振动 增大 ， 降低轴承 使用 寿命 。瞬 间的大 电流 还 可 以磁 化 电机 的某 些 部件 ，一 旦出现 这种 问题 ，可 能会 引发 自激效 应 ，即被磁 化 的部件 又会 继 续 在其他 部件 上感 应轴 电压 并形成 轴 电流 ，造 成 电机短 时 间 内轴 承状 态剧 烈 恶 化，无法继 续运行 。 １轴 电 压产 生原 因 轴 电压 产生 原 因主 要有 下 四种 因 素 Ｉ ： （） 静 电效应 １ 这种轴 电压 是 由蒸汽和 汽轮 机叶片 之 间的摩 擦而发 生在 汽轮 机低 压缸 内 的直 流 电压 。如 果缺 乏 有 效 的大 轴接 地 的装 黄 ，这 种 电压 值 可 能很 高 ，一 旦击 穿 绝缘 将通 过 最 短路 径 对地 放 电。此外 ，转子 绕 组一 点 或两 点 接地 故 障 以及润 滑 油 与油 管 之 间 的摩擦 带 电也可 以归类 于 此 。 （） 轴 向磁 通及 剩磁 ２ 由于 电机 中形 成 环绕 轴 的各 种 闭合回 路 ，如 电刷 装置 的集 电环 ，换 向 极和 补偿 绕 组连 接 线 ， 串激 绕 组连 接 线 等 ，在设 计 考虑 不 周或 转 子绕 组 发 生 匝 间短 路 时 ，它 们 的 磁 势 不 能 相互 抵 消 ，就 会 产 生 一 个 轴 向的 剩 余磁 一 通 ，该磁 通 经轴 、轴承 和 旋 转 电机 的底 板 而 闭合 ，如 图 １所示 。 电机 旋 转 时 ，在 轴 承 附 近 的 轴 部 产 生 直 流型 电压 。
大型发电机轴电压产生原因及测量注意事项
大型发电机轴电压产生原因及测量注意事项一、发电机轴电压测量目的：发电机组由于某些原因引起发电机组轴上产生了电压，如果在安装或运行中，没有采取足够的措施，当轴电压足以击穿轴与轴承间的油膜时，便发生放电，会使润滑冷却的油质逐渐劣化，严重者会使轴瓦烧坏，被迫停机造成事故。
所以在安装和运行中，测量检查发电机组的轴及轴承间的电压是十分必要的。
二、产生轴电压的原因1.由于发电机的定子磁场不平衡，在发电机的转轴上产生了感应电势。
磁场不平衡的原因一般是因为定子铁芯的局部磁阻较大（例如定子铁芯锈蚀），以及定、转子之间的气隙不均匀所致。
2.高速蒸汽产生的静电由于汽轮发电机的轴封不好，沿轴有高速蒸汽泄漏或蒸气缸内的高速喷射等原因而使转轴本身带静电荷。
这种轴电压有时很高，可以使人感到麻手，但它不易传导至励磁机侧，在汽机侧也有可能破坏油膜和轴瓦，通常在汽机轴上接引接地碳刷来消除。
轴电压一般不高，根据实践经验，600MW发电机轴电压通常不超过10伏，我厂4台1000MW发电机轴电压在15V左右，相对600MW发电机较高。
为了消除轴电压经过轴承、机座与基础等处形成的电流回路，可以在励磁机侧轴承座下加垫绝缘板。
使电路断开，但当绝缘垫因油污、损坏或老化等原因失去作用时，则轴电压足以击穿轴与轴承间的油膜而发生放电，久而久之，就会使润滑和冷却的油质逐渐劣化，严重者会使转轴和轴瓦烧坏，造成停机事故。
三、发电机结构特点我厂1000MW发电机由上海发电机厂生产，西门子技术。
发电机冷却方式为水氢氢。
为了防止轴电压，在励磁端的轴承环和用来阻止氢泄漏的油密封装置处，利用聚脂玻璃叠片做成绝缘板，绝缘板有绝缘电阻测量引线引出机外，为日后测量绝缘板好坏提供了方便，这是该机组的一大特点。
在发电机励端轴瓦解体检修后装复时，要进行轴瓦座绝缘测量，绝缘值要求最小不得低于0.5MΩ，否则要对轴瓦进行干燥处理，规范轴瓦安装工艺，直至轴瓦对地绝缘合格。
四、轴电压的测量根据发电机结构，可以很方便地画出轴承绝缘示意图：图中：U1：汽端轴对地电压U2：大轴电压U3：励端轴对地电压U4：轴承绝缘板对大轴电压U5：轴承绝缘板对机座电压U6：油密封装置绝缘板对大轴电压U7：油密封装置绝缘板对机座电压轴电压测量，用电压表交流电压档，使用轴电压测量碳刷，注意测量回路是否接触良好。
电机轴电压测试标准
电机轴电压测试标准
电机轴电压测试的标准主要包括以下几个方面：
- 测试时，被试电机应在额定电压、额定转速下运行。
- 用高内阻交流毫伏表（如晶体管或热电势毫伏表、数字毫伏表等）先测定轴两端的电压U1，即电机转子两端轴电压差，正常情况下该电压主要由转子径向磁场不对称或存在轴向交变磁场而导致的轴电压。
- 将转轴一端与其轴承座短接并接地，测量另一端轴承座对地的电压U2。
- 测点表面与电压表引线应接触良好。
- 试验时还应同时分别检查轴承座与金属垫片、金属垫片与金属底座间的绝缘电阻。
通常情况下U1=U2，若U1与U2相差10%以上，则表示绝缘垫等绝缘不良或存在较大的测量误差。
当U1=U2时，说明绝缘垫绝缘良好。
当U1>U2时，说明绝缘垫绝缘不好。
当U1<U2时，说明没有测量准确，应检查测量方法与仪表是否准确，重新测量。
发电机轴电压产生的原因、危害及处理措施
发电机轴电压产生的原因、危害及处理措施随着电源建设的迅猛发展,单机容量的逐渐增大,轴电压成为大型发电机采用静止自并励磁系统后的一个严重问题。
研究轴电压、轴电流有着很重要的意义。
轴电压的波形具有复杂的谐波脉冲分量,对油膜绝缘特别有害当轴电压未超过油膜的破坏值时,轴电流非常小。
若轴电压超过轴承油层击穿电压,则在轴承上形成很大的轴电流,即所谓电火花加工电流,将烧蚀轴承部件,造成很大危害。
磁路不对称、单极效应、电容电流、静电效应、静态励磁系统、外壳、轴等的永久性磁化均有可能引起轴电压。
【文献2】轴电压是指在电机运行时,电机两轴承端或电机转轴与轴承间所产生的电压。
在正常情况下,轴电压较低时,燃气发电机转轴与轴承间存在的润滑油膜能起到较好的绝缘作用。
但是,如果由于某些原因使得轴电压升高到一定数值时,就会击穿油膜放电,构成轴电流产生的回路。
轴电流不但会破坏油膜的稳定性,使润滑冷却的油质逐渐劣化,同时,由于轴电流从轴承和转轴的金属接触点通过,金属接触点很小,电流密度很大,在瞬间会产生高温,使轴承局部烧熔。
被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下飞溅,将在轴承内表面烧出小凹坑。
最终,轴承会因机械磨损加速而破损,严重时会烧坏轴瓦,造成事故被迫停机。
【文献12】发电机轴电压一直是存在的，但一般不高，通常不超过几V~十几V，但当绝缘垫因油污、损坏或老化等原因失去作用时，则轴电压足以击穿轴与轴承间的油膜而发生放电，久而久之，就会使润滑和冷却的油质逐渐劣化，严重者会使转轴和轴瓦烧坏，造成停机事故。
1、发电机轴电压产生的原因（1）、磁不对称引起的轴电压它是存在于汽轮发电机轴两端的交流型电压。
由于定子铁芯采用扇形冲压片、转子偏心率、扇形片的导磁率不同,以及冷却和夹紧用的轴向导槽等发电机制造和运行原因引起的磁不对称,结果产生包括轴、轴承和基础台板在内的交变磁链回路。
由此在发电机大轴两端产生电压差。
每一种磁不对称都会引起相应幅值和频率的轴电压分量,各个轴电压分量叠加在一起,使这种轴电压的频率成分很复杂,其中基波分量的幅值最大,3次和5次谐波幅值稍小,更高次谐波分量幅值很小。
轴电压测量及注意事项
发电部关于#1发电机轴电压测量的说明一、发电机轴电压测量目的：发电机组由于某些原因引起发电机组轴上产生了电压，如果在安装或运行中，没有采取足够的措施，当轴电压足以击穿轴与轴承间的油膜时，便发生放电，会使润滑冷却的油质逐渐劣化，严重者会使轴瓦烧坏，被迫停机造成事故。
所以在运行中，测量检查发电机组的轴及轴承间的电压是十分必要的，对于检修机组判定轴瓦绝缘是否良好具有重要意义。
根据《电力设备预防性试验规程- DL/T 596—1996》，轴电压应小于10V。
京海电厂#1发电机运行期间未进行轴电压测量，为了对近2年运行期发电机轴瓦绝缘情况准确判断，建议在B修前对#1发电机轴电压进行测量，发现问题，根据测量结果并在检修期内消除轴瓦隐患，有利于发电机长期稳定运行。
二、产生轴电压的原因1.由于发电机的定子磁场不平衡，在发电机的转轴上产生了感应电势。
磁场不平衡的原因一般是因为定子铁芯的局部磁阻较大（例如定子铁芯锈蚀），以及定、转子之间的气隙不均匀所致。
2.高速蒸汽产生的静电由于汽轮发电机的轴封不好，沿轴有高速蒸汽泄漏或蒸气缸内的高速喷射等原因而使转轴本身带静电荷。
这种轴电压有时很高，可以使人感到麻手，但它不易传导至励磁机侧，在汽机侧也有可能破坏油膜和轴瓦，通常在汽机轴上接引接地碳刷来消除。
为了消除轴电压经过轴承、机座与基础等处形成的电流回路，可以在励磁机侧轴承座下加垫绝缘板。
使电路断开，但当绝缘垫因油污、损坏或老化等原因失去作用时，则轴电压足以击穿轴与轴承间的油膜而发生放电，久而久之，就会使润滑和冷却的油质逐渐劣化，严重者会使转轴和轴瓦烧坏，造成停机事故。
三、发电机结构特点我厂330MW发电机由东方汽轮发电机厂生产。
发电机冷却方式为水氢氢。
在发电机进行轴瓦座绝缘测量，绝缘值要求最小不得低于0.5MΩ，否则要对轴瓦进行干燥处理，规范轴瓦安装工艺，直至轴瓦对地绝缘合格。
四、轴电压的测量发电机轴承绝缘示意图：图中：U1：汽端轴对地电压U2：大轴电压U3：励端轴对地电压轴电压测量，用电压表交流电压档，使用轴电压测量碳刷，注意测量回路是否接触良好。
什么是轴电压
什么是轴电压轴电压是指电机运行时，电机两轴承端或电机转轴与轴承间所产生的电压。
其本质由于定子磁场的不平衡或大轴本身带磁，当出现交变磁通时，在轴上感应出的电压。
一、轴电压产生的原因硅钢片等叠装因素，再加上铁芯槽、通风孔等的存在，造成在磁路中存在不平衡的磁阻，并且在转轴的周围有交变磁通切割转轴，在轴的两端感应出轴电压。
2、逆变供电产生轴电压电动机采用逆变供电运行时，由于电源电压含有较高次的谐波分量，在电压脉冲分量的作用下，定子绕组线圈端部、接线部分、转轴之间产生电磁感应，使转轴的电位发生变化，从而产生轴电压。
3、静电感应产生轴电压在电动机运行的现场周围有较多的高压设备，在强电场的作用下，在转轴的两端感应出轴电压。
4、外部电源的介入产生轴电压外部电源的介入产生轴电压是由于运行现场接线比较繁杂，尤其大电机保护、测量元件接线较多，哪一根带电线头搭接在转轴上，便会产生轴电压。
5、其他原因如静电荷的积累、测温元件绝缘破损等因素都有可能导致轴电压的产生。
二、轴电压产生的危害轴电压不高，通常50~00MW的电机为4V→6V，但回路电阻很小，因此，产生的轴电流可能很大，有时达数百安。
当轴承底座绝缘垫因安装、油污、损坏或老化等原因失去绝缘性能时，发电机轴电压足以击穿轴与轴承之间的油膜而产生放电。
发电会使润滑的油质逐渐劣化，严重者会使轴瓦烧坏，被迫停机造成事故。
三、轴电压产生的预防1、为了降低汽轮发电机组由于磁路不对称引起的轴电压，设计发电机时考虑了消除或减少轴电压中的三次或五次谐波分量的措施，采用全新的发电机结构，安装时严格按照厂家工艺、设计要求，防止转子偏心。
2、为防止转子绕组一点接地短路而产生轴电压，运行时投入励磁回路两点接地保护装置。
3、为切断轴电流，在励磁机侧包括发电机轴承、氢冷发电机的油密封，水内冷发电机转子的进出水支座和进出水管法兰，励磁机和副励磁机轴承与机座的底板之间加装绝缘垫。
轴承座的紧固件和连接到轴承座的油管也要与轴承绝缘可采用双层绝缘措施。
发电机轴电压的测量方法
因此经常在汽机轴上接引地碳刷来消除。
2轴电压的测量
测量轴电压的接线，测量前，应将轴上原有的接
地保护碳刷提起来，发电机两侧轴与轴承用铜碳
刷短路，用交流电压表测量发电机轴上电压U1。
然后将发电机轴与轴承经铜丝短路，消除油膜的
压降，在励磁机侧，测量轴承支座与地之间地电
压U2。
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图4-1轴电压测量接线示意图
当U1〜U2时，说明绝缘垫绝缘良好。
当U1> U2时，说明绝缘垫绝缘不好。
当U1 v U2时，说明没有测量准确，应检查测
量方法与仪表是否准确，重新测量。
测量时，可用高内阻的交流电压表，在发电机各种工况下（包括空载励磁机，空载额定电压，短路额定电流及不同负荷下）进行测量。
对于采用半导体励磁的发电机，不仅要测量轴电压，还
要测量轴电压的谐波分量。
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发电机轴电压问题探究
发电机轴电压问题探究电源建设发展的直接结果是单机容量的逐渐增大, 而轴电压已成为大型发电机的一个严重问题。
今天Ms.参结合实际发现与大伙谈谈轴电压的形成、危害及其预防措施。
轴电压是指在电机运行时,电机两轴承端或电机转轴与轴承间所产生的电压。
如果由于某些原因使得轴电压升高到一定数值时,就会击穿油膜放电,构成轴电流产生的回路。
轴电流不但会破坏油膜的稳定性,使润滑冷却的油质逐渐劣化,同时,由于轴电流从轴承和转轴的金属接触点通过,金属接触点很小,电流密度很大,在瞬间会产生高温,使轴承局部烧熔。
被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下飞溅,将在轴承内表面烧出小凹坑。
最终,轴承会因机械磨损加速而破损,严重时会烧坏轴瓦,造成事故被迫停机。
●磁不对称引起的轴电压它是存在于汽轮发电机轴两端的交流型电压。
●静电电荷引起的轴电压这种出现在轴和接地台板之间的直流型电压。
●静态励磁系统引起的轴电压。
目前大型汽轮发电机组普遍采用静态励磁系统。
静态励磁系统因可控硅换弧的影响,引入了一个新的轴电压源。
●剩磁引起的轴电压。
当发电机严重短路或其他异常工况下,经常会使大轴、轴瓦、机壳等部件磁化并保留一定的剩磁。
轴电压大小随各机组情况的不同而不同，一般说来机组容量越大，其气隙磁通和结构的不对称性也越大。
当轴电压达到一定值后，如不采取适当措施，油膜会被击穿而产生轴电流。
过高的轴电压足以击穿轴与轴承间的油膜时，发生放电，其放电回路为发电机大轴—轴颈—轴瓦—轴承支架—机组底座。
虽然，轴电压不高，但回路电阻很小，因此，产生的轴电流可能很大，有时达数百安。
轴电流会使润滑冷却的油质逐渐劣化，严重者会使轴瓦烧坏，被迫停机造成事故。
所以在安装和运行中，测量检查发电机组的轴及轴承间的电压。
● 设计安装时，在位于发电机励磁端的轴承支架与底座之间加装绝缘垫，同时将所有油管、螺杆、螺钉等采取绝缘措施。
● 设计有发电机汽机侧大轴的接地电刷，用于释放汽轮机低压段的静电电荷，保证轴与地的电势相同。
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条状电弧伤痕
电气team
预防措施
① 轴端安装接地碳刷，使产生的轴电流引入大地，保持转轴零电位；（该方式
不适用于防爆区） ② 在非轴伸端的轴承座和轴承支架处加绝缘隔板，切断轴电流的回路； ③ 在机座中除一个轴承座外，其余轴承座及包括所有装在其上的仪表外壳等金 属部件都对地绝缘，并加强导线或垫片绝缘； ④ 保持轴与轴瓦之间润滑绝缘介质油的纯度，发现油中带水必须进地过滤处理， 否则油膜的绝缘强度不能满足要求，容易被低电压击穿。 ⑤ 在电动机一侧的轴承座下加绝缘垫以割断轴与轴瓦之间形成的回路，使轴电 流无法产生，并经常检查轴承座的绝缘强度，用500V摇表测量，绝缘不得低 于0.5MΩ。 ⑥ 从源头杜绝轴电压产生，采购新电机时，加强对电机轴电压的检查测量。
电气team
U1：驱动端与非驱 动端轴电压 U2/U3：轴承座对 地轴电压
电气team
产生原因
1、磁不平衡产生轴电压 交流异步电动机在正弦交变的电压下运行时，其转子处在正弦交变的磁场中。 ① 电动机定转子扇形冲片、硅钢片等叠装因素，再加上铁芯槽、通风孔等的存 在，在磁路中造成不平衡的磁阻。 ② 定子铁芯圆周方向上的磁阻发生不平衡时，使产生与轴相交链的交变磁通， 从而产生交变电势。 ③ 当电动机转动即磁极旋转，通过各磁极的磁通发生了变化，在轴的两端感应 出轴电压，产生了与轴相交链的磁通。随着磁极的旋转，与轴两侧的轴承形 成闭合回路，就产生了轴电流。 其他产生轴电压的原因还有很多，比如： 2、逆变供电产生轴电压； 3、静电感应产生轴电压； 4、静电荷及外部原因等。 综合分析，厂区内高压电机产生轴电压主要原因是磁不平衡引起。
电气team
轴电流的危害
大中型交流电动机，电机轴是承在油膜上的。正常情况下，转轴与轴承间的润 滑油膜起到绝缘作用。当轴电压增加到一定数值时，尤其电机启动时，润滑油 膜还未稳定形成，轴电压将击穿油膜构成回路，产生相当大的轴电流（可达几 百至上千安）。 其产生的危害： 使轴承局部烧熔，被烧熔的轴承合金在碾压力作用下飞溅，在轴承内表面烧出 小凹坑。时间一长将烧坏轴颈及轴瓦，使电机故障停机。（丽东厂区南阳电机 2014年9月份发生过该故障）
电动机轴电压及轴电流
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电气部门
轴电压定义
轴电压是指电动机轴两端之间或者转轴与轴承座之间所产生的电压。是 由于环绕电动机轴的磁路不平衡所引起，这个不平衡的磁通切割转轴，就在 轴的两端感应出轴电压。
一般情况下这种轴电压大约为1~2V，正常值应为小于0.5V。