一种静止励磁发电机轴电压成分分析方法及装置与流程

1.本发明涉及电气测控技术领域，尤其是涉及一种静止励磁发电机轴电压成分分析方法及装置。


背景技术：

2.轴电压是指由于发电机磁场不对称，发电机大轴被磁化，静电充电等原因在发电机轴上感应出的电压。大型发电机轴电压的存在难以避免，当轴电压过高时，会带来许多危害，因此各发电机制造厂家都规定了其允许的安全上限值。各发电厂都需要对发电机在运行中的轴电压进行定期测量。传统的三机励磁系统，主要存在两种轴电压，静电电压(直流)和类工频电压(交流)。
3.随着机端静止励磁方式的普及，发电机转子上增加了新的轴电压来源，即由励磁调节器的触发脉冲耦合到转轴上形成的所谓“触发脉冲耦合电压”(300hz)，其脉冲宽度仅有约0.3ms。在极端不利的情况下，该脉冲电压峰值可达到150～200伏，远超油膜击穿阈值。如果不能及时检测出来，将严重威胁机组运行安全。
4.现有的轴电压测试方法，仅针对类工频交流轴电压进行真实整流有效值(rms)测试，但“触发脉冲耦合电压”长期被忽略掉。导致对轴电压的分析不准确，灵敏度低，测量出的结果不能精准的反映电机存在的问题。
5.因此，如何提高轴电压检测的准确性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种静止励磁发电机轴电压成分分析方法，应用于发电机中，所述方法包括：
7.测量发电机在不同测量状态下的轴电压分量参数；
8.检测所述轴电压分量参数是否达到危险值；
9.若是，则输出分类报警。
10.优选的，测量发电机在不同测量状态下的轴电压分量参数，具体为：
11.测量发电机在继电器闭合或分断的状态下的静电悬浮电位，得到直流分量u0；
12.或，测量发电机在所述继电器的闭合或分断和轴电压抑制器的投入或退出的状态下的触发脉冲耦合电压，得到6倍频脉冲分量u6；
13.或，测量发电机在所述继电器闭合或分断和所述轴电压抑制器投入的状态下的真实整流有效值(rms为root mean square均方根)，得到类工频交流分量u1。
14.优选的，检测所述轴电压分量参数是否达到危险值；若是，则输出分类报警，具体为：
15.当所述继电器闭合时，检测出u0大于x0，输出第一类报警。
16.当所述继电器分断时，检测出u0小于y0，输出第二类报警。
17.当检测出u6大于x6时，输出第三类报警。
18.当检测出u1大于x1时，输出第四类报警。
19.相应的，本发明还提供了一种静止励磁发电机轴电压成分分析装置，其特征在于，所述装置包括转子本体，所述转子本体一端为汽端大轴，所述转子本体另一端为励端大轴，所述汽端大轴上连接有汽端碳刷，所述励端大轴上连接有励端碳刷，所述励端碳刷上连接有轴电压抑制器，所述汽端碳刷和所述轴电压抑制器通过电性连接有继电器。
20.优选的，所述轴电压抑制器的结构为阻容器件跨接在励端大轴与接地网之间的结构。
21.优选的，所述装置外接有测控单元、采集单元和分析单元；
22.测控单元，用于控制所述继电器和所述轴电压抑制器，切换不同的测量状态；
23.采集单元，包括数字示波器，用于采集所述装置中不同测量状态下的轴电压分量参数；
24.分析单元，用于检测所述轴电压分量参数是否达到危险值，并根据检测结果输出分类报警。
25.因此，本发明采用上述方法和装置，与现有技术相比，具有以下有益效果：
26.针对轴电压的三种主要来源解析为三种成份分别计量，直流分量、6倍频脉冲分量和类工频交流分量，测量结果更加准确，更能灵敏的反映出存在的发电机安全问题。测控单元、采集单元和分析单元均可以采用市面上的通用器件、通用软件来实现，成本低，实现难度低，且测试过程设计为自动进行。分析单元对有害轴电压来源进行精准判断，检测结果可用以指导检修工作，准确找出有害轴电压产生的故障源头，从而帮助技术人员快速解决安全问题。
27.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
28.图1为本发明一种静止励磁发电机轴电压成分分析装置的原理示意图；
29.图2为本发明中数字示波器测量u6和u1的典型波形示意图；
30.图3为本发明方法的流程示意图；
31.图4为本发明装置外接部分的结构示意图。
32.附图说明，1、转子本体；2、汽端大轴；3、汽端碳刷；4、励端大轴；5、励端碳刷；6、轴电压抑制器；7、数字示波器；c
1-c4、继电器。
具体实施方式
33.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
34.本技术实施例提供一种静止励磁发电机轴电压成分分析方法，应用于发电机中，如图3所示，包括：
35.s101，测量发电机在不同测量状态下的轴电压分量参数。
36.测量发电机在不同的测量状态下的轴电压分量参数，即根据发电机转子不同的测
量状态，得到轴电压分量参数，包括直流分量u0、6倍频脉冲分量u6和类工频交流分量u1。
37.为了提高测量结果的准确性，在本技术的一些实施例中，测量发电机在不同测量状态下的轴电压分量参数，具体为：
38.测量发电机在继电器闭合或分断的状态下的静电悬浮电位，得到直流分量u0；
39.或，测量发电机在所述继电器的闭合或分断和轴电压抑制器的投入或退出的状态下的触发脉冲耦合电压，得到6倍频脉冲分量u6；
40.或，测量发电机在所述继电器闭合或分断和所述轴电压抑制器投入的状态下的真实整流有效值，得到类工频交流分量u1。
41.s102，检测所述轴电压分量参数是否达到危险值；
42.若是，则输出分类报警；
43.若否，则不输出分类报警。
44.基于轴电压分量参数，直流分量u0、6倍频脉冲分量u6和类工频交流分量u1，分别检测这三种轴电压分量参数是否达到危险值，根据检测结果输出不同类别报警，迅速找出“有害轴电压”来源，帮助工作人员指导检修。
45.为了精准判断“有害轴电压来源”，指导检修。在本技术的一些实施例中，检测所述轴电压分量参数是否达到危险值；若是，则输出分类报警，具体为：
46.当所述继电器闭合时，检测出u0大于x0，输出第一类报警；
47.当所述继电器分断时，检测出u0小于y0，输出第二类报警。
48.此继电器单指继电器c1，当继电器c1闭合，u0大于x0时，输出第一类报警，第一类报警表示大轴与汽端碳刷存在接触不良的问题。
49.当继电器c1分断，u0小于y0时，输出第二类报警，第二类报警表示汽轮机油含水量过高。
50.为了精准判断“有害轴电压来源”，指导检修。在本技术的一些实施例中，检测所述轴电压分量参数是否达到危险值；若是，则输出分类报警，具体为：
51.当检测出u6大于x6时，输出第三类报警。
52.当检测出u6大于x6时，输出第三类报警，第三类报警表示轴电压抑制器阻容回路参数调整不良。
53.为了精准判断“有害轴电压来源”，指导检修。在本技术的一些实施例中，检测所述轴电压分量参数是否达到危险值；若是，则输出分类报警，具体为：
54.当检测出u1大于x1时，输出第四类报警。
55.当检测出u1大于x1时，x1为发电机制造厂提高的标准参数，输出第四类报警，第四类报警为存在油膜震荡或气隙周边调整不均匀的问题。
56.上述三种轴电压成分测量为分别进行的单独测量，通过测控单元在上述三种测量状态间进行切换。
57.通过应用以上技术方案，一种静止励磁发电机轴电压成分分析方法，所述方法包括：测量发电机在不同测量状态下的轴电压分量参数；检测所述轴电压分量参数是否达到危险值；若是，则输出分类报警；基于所述的三种轴电压分量参数，包括直流分量u0、6倍频脉冲分量u6和类工频交流分量u1，检测上述三种轴电压分量参数是否达到危险值，当任意一种轴电压达到危险值时，输出分类报警。工作人员根据报警类别，针对性的解决的对应安全
问题。提高了静止励磁发电机轴电压分析的自动化水平和测量精度，分析多种轴电压成分，及时发现不同轴电压成分对应的不同安全问题。
58.为了进一步阐述本发明的技术思想，现结合具体的应用场景，对本发明的技术方案进行说明。
59.所述轴电压成分分析方法包括：
60.测量发电机在不同测量状态下的轴电压分量参数；
61.检测所述轴电压分量参数是否达到危险值；
62.若是，则输出分类报警。
63.若否，则不输出分类报警。
64.为了提高测量结果的准确性，在本技术的一些实施例中，测量发电机在不同测量状态下的轴电压分量参数，具体为：
65.所述测控单元控制继电器c1分断，继电器c2闭合，继电器c3、c4分断，所述采集单元采集静电悬浮电位，数字示波器测量直流电压分量u0(静电电压)。
66.所述测控单元控制轴电压抑制器的投入或退出，控制c1闭合，c2、c3分断，c4闭合，所述采集单元采集触发脉冲耦合电压，数字示波器脉冲电压模式测量(峰值高度 脉冲宽度)得到6倍频脉冲分量u6(触发脉冲耦合电压)。
67.所述测控单元控制轴电压抑制器的投入，控制c1闭合，c2、c3分断，c4闭合，所述数字示波器测量采集真实整流有效值(rms)，得到类工频交流分量u1。
68.为了精准判断“有害轴电压来源”，指导检修。在本技术的一些实施例中，检测所述轴电压分量参数是否达到危险值；若是，则输出分类报警具体为：
69.静电电压是由于“干燥”的蒸汽冲刷汽轮机转子叶片造成的，静电荷在整个转子轴系运行状态下，悬浮在绝缘的润滑油膜上，导致静电荷持续累积。因为润滑油膜含有一定的水分，其绝缘性能有限，所以静电电压不会一直持续上升，而是由“冲刷累积”和“油膜泄放”两种机制共同构成的动态平衡过程，通过持续测量静电电压u0，能够监测动态平衡点的变化趋势。
70.当继电器c1闭合，u0大于x0时，输出第一类报警，第一类报警表示大轴与汽端碳刷存在接触不良的问题。
71.当继电器c1分断，u0小于y0时，输出第二类报警，第二类报警表示汽轮机油含水量过高。
72.x0和y0是根据整个发电机组器件情况综合考虑后设定的值，并非是固定值，会因具体情况不同，进行相对改变。
73.触发脉冲耦合电压u6是由励磁调节器的触发脉冲耦合到转轴上形成的。励端的轴电压抑制器用于抑制静止励磁导致的触发脉冲耦合电压u6，其阻容吸收器件跨接在励端大轴与接地网之间。
74.当分析单元检测出u6大于x6时，输出第三类报警，第三类报警表示轴电压抑制器阻容回路参数调整不良。
75.x6是根据整个发电机组器件情况综合考虑后设定的值，并非是固定值，会因具体情况不同，进行相对改变。
76.另外，6倍频脉冲分量u6是励磁调节器触发脉冲耦合至大轴的“共模电压”，数字示
波器脉冲电压模式测量(峰值高度 脉冲宽度)，得到触发脉冲耦合电压u6。u6的幅值层次不齐，发出警报，存在励磁调节器触发脉冲电路工作不良的问题。通过持续测量u6变化趋势，能够负载监控励磁调节器、触发脉冲电路有关的故障。
77.类工频交流电压u1是轴电压的一种成分，是由金属导体做切割磁力线运动产生，但具有不同于工频交流电50hz的频率和不规整的波形。
78.当分析单元检测出u1大于x1时，x1为发电机制造厂提高的标准参数，当发电机功率为300兆瓦以下时，x1＝10伏，发电机功率在600兆瓦以上时，x1＝20伏。输出第四类报警，第四类报警为存在油膜震荡或气隙周边调整不均匀的问题。
79.如图2所示，数字示波器录得u1和u6典型波形图，水平轴向时间为20ms(等于工频交流电的一个周波长度)，较低的连续电压为波u1并非标准的正弦波，其频率也并非是50hz，按照电磁感应基本原理，此参数对应于发电机轴系悬浮在油膜上的喘振率。在u1的基础上，同时叠加了频率为300hz的脉冲电压u6(6倍频脉冲分量)，其基准电位并不与大地电位(零电位)一致，具有明显的悬浮电位性质。
80.本技术实施例还提出了一种静止励磁发电机轴电压成分分析装置，如图1所示，
81.所述装置包括转子本体，所述转子本体一端为汽端大轴，所述转子本体另一端为励端大轴，所述汽端大轴上连接有汽端碳刷，所述励端大轴上连接有励端碳刷，所述励端碳刷上连接有轴电压抑制器，所述汽端碳刷和所述轴电压抑制器通过电性连接有继电器。
82.为了精准判断“有害轴电压来源”，指导检修。在本技术的一些实施例中，所述轴电压抑制器的结构为阻容器件跨接在励端大轴与接地网之间的结构。正常的轴电压抑制器为阻容吸收器件跨接在励磁母线的正负极之间，本技术的轴电压抑制器为阻容吸收器是跨接在励端大轴(通过碳刷)与接地网间。此种结构的轴电压抑制器对“共模电压”u6抑制效果更好。
83.为了精准判断“有害轴电压来源”，指导检修。在本技术的一些实施例中，所述装置外接有测控单元、采集单元和分析单元，如图4所示。
84.测控单元，用于控制所述继电器和所述轴电压抑制器，切换不同的测量状态；
85.采集单元，包括数字示波器，用于采集所述装置中不同测量状态下的轴电压分量参数；如图2所示。
86.分析单元，用于检测所述轴电压分量参数是否达到危险值，并根据检测结果输出分类报警。
87.为了控制研发成本，测控单元、采集单元和分析单元均采用市面上可以购买到的通用器件、通用软件实现。所有本行业的专业技术人员均能轻易理解与重现，在此不再赘述。
88.通过上述轴电压成分分析方法和装置用于对机端变压器静止励磁的发电机轴电压进行持续检测，并提供状态检修依据。
89.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。