[发明专利]一种多频段无源滤波回路轴电压诊断和抑制装置及方法

说明书

一种多频段无源滤波回路轴电压诊断和抑制装置及方法，涉及电气设备状态检测和诊断技术领域，解决如何对大型发电机运行时不同工况下轴电压异常进行测量和抑制；静电效应放电开关一端与多个滤波频率选择开关一端并联，静电效应放电开关另一端与限流电阻一端连接，限流电阻另一端接地；熔断器一端与发电机励端大轴连接，熔断器另一端连接于静电效应放电开关与多个滤波频率选择开关并联公共点；多个滤波频率选择开关另一端分别对应与多个无源带通滤波器输入端连接，多个无源带通滤波器输出端分别接在静电效应放电开关与限流电阻连接公共点；电压表并联在限流电阻两端；电路结构简单，测量范围广，便于查明轴电压异常原因，实现对轴电压有效治理。

技术领域

本发明涉及电气设备状态检测和诊断技术领域，具体来说是一种多频段无源滤波回路轴电压诊断和抑制装置及方法。

背景技术

高速旋转的电机设备的转子轴在正常运行时会产生一定的轴电压，如果轴电压的抑制和防护措施不得当，一旦形成回路，就会产生轴电流。较强的轴电流会产生电弧，使润滑迅速劣化，并引起轴颈和轴瓦合金的电腐蚀，造成故障，同时较强的轴电流还会带来严重的设备磁化，引起振动等故障，导致停机事故。

在机组运行过程中，可能产生轴电压的原因主要包括以下3个方面：

1、由于静电效应产生的轴电压及危害

静电效应产生的轴电压以静电荷积累导致转子大轴存在高电位的情形为主，当汽端接地碳刷接触良好时，静电荷可通过汽端接地碳刷将电位转移至地电位；由于碳刷磨损后紧力不足、油污或其他杂质干扰，可能导致汽端大轴无法良好接地，因此会造成转子大轴轴电压大幅上升。

由于大型汽轮发电机组汽轮机低压缸内的干蒸汽与汽轮机叶片摩擦，高速蒸汽在汽轮机转子上产生静电电荷，或由于与发电机同轴相连的汽轮机的轴封不好，沿轴的高速蒸汽泄漏或蒸汽在汽缸内高速喷射等原因使轴带静电电荷，该静电电荷对接地状况有关的轴电容充电，从而产生轴电压。由于静电荷积累诱发的轴电压。汽轮发电机组的大轴往往是由许多段转轴组合而成的，如汽轮机的高压转子、中压转子、低压转子、发电机转子、励磁机转子、副励磁机转子等。这些转子连接成一个整体，称为轴系，整个轴系由若干个径向轴(瓦)承和轴向轴承(推力瓦)来支撑，轴上的支撑点称为轴颈，当汽轮发电机在全速运行时，整个大轴是悬浮在所有轴颈与轴瓦之间的油膜之上，因此大轴的电位是悬浮电位。

根据电工学基本理论，当电位悬浮状态的金属与其它介质相摩擦时就会积累正或负的静电荷；当电位悬浮状态的金属产生电荷而又难以释放时(因轴瓦的油膜具有较高的绝缘电阻)就可能积累产生高电位。汽轮发电机组的大轴正好符合这两个条件。因为汽轮机叶片的高速转动与蒸汽相摩擦、其末1～2级叶片与空气相摩擦、汽轮机的主油泵叶轮与润滑油相摩擦、发电机转子上的风扇与氢气或空气相摩擦等，都会使大轴上积累静电，所积累的静电荷不论是正的还是负的都集中密集在汽轮机的叶片尖端，随着汽轮机转子而高速旋转。又根据电工学基本理论，高速旋转的静电荷会在汽轮机的汽缸壁产生涡流。因为汽轮机的汽缸壁是很厚的金属，涡流是很大的，很大的涡流不但引起能量损耗，而且会使汽缸的上下结合面和结合面的紧固螺栓烧毛，损坏了设备。另外大轴上积累静电荷所产生的高电压最容易在油膜上产生放电，因为油膜的间隙尺寸最小，从而使轴瓦烧毛，也会使润滑油质逐渐劣化。

解决上述问题的方法是将大轴接地，接地后的大轴就不再是悬浮电位的金属体了，电荷通过接地点释放到大地，从而使大轴无法积累电荷。大轴接地点一般安装在汽轮机低压缸与发电机之间的轴段上，因为一般汽轮发电机组这一段是唯一外露的轴段。

2、发电机磁路不对称引起的轴电压及危害

发电机磁路不对称引起的轴电压以50Hz即基频电压分量为主，伴有部分3次谐波即150Hz分量和5次谐波即250Hz分量。

由于发电机磁路不对称引起的轴电压，按照引起磁路不对称的原因又可以分为以下3种：