一种测量发电机轴电压及轴电流系统的制作方法

本发明涉及电力系统，尤其涉及一种测量发电机轴电压及轴电流系统。

背景技术：

1、汽轮发电机作为电力系统的核心设备，在发电环节中扮演着至关重要的角色。其中，轴电压现象是指发电机在运行过程中，其转轴与轴承之间或两轴承端所形成的电压。正常情况下，轴电压较低时，润滑油膜能维持良好的绝缘性能，防止轴电流产生。然而，当轴电压因各种因素升至一定数值时，油膜会发生击穿，形成轴电流回路，即发电机大轴-轴颈-轴瓦-轴承支架-机组底座。轴电流的产生会导致润滑油膜稳定性下降，油质恶化，而且在电流通过轴承金属接触点时，由于接触面积小、电流密度高，会在短时间内产生高温，引起轴承合金局部熔化，进而形成轴承内表面的凹坑，加速轴承磨损，严重时会造成轴瓦烧毁，迫使发电机停机。

2、轴电压的高低受机组容量、气隙磁通、结构不对称性、磁场谐波分量、铁芯饱和程度和定子不平整度等因素影响，一般情况下，机组容量越大，轴电压峰值越高，且轴电压波形含有复杂的谐波成分，特别是采用静止可控整流励磁的机组，其轴电压波形中脉冲分量较高，对油膜绝缘尤为不利。

3、为了及时发现并处理轴电流问题，目前的常规做法是对轴电压进行定期测量。具体方法是使用万用表的电压档，配备300mm绝缘把手的绝缘杆以及碳刷进行测量。测量过程中，一人负责持万用表并将其黑表笔接地，另一人穿戴绝缘手套操作绝缘杆，用碳刷接触发电机大轴。通过比较发电机汽励两端轴电压u1和励端轴对地电压u2，判断轴绝缘状况：若u1等于u2，表明绝缘良好；若u1大于u2并超过u2值10％，意味着轴承绝缘存在问题，需处理绝缘垫片、清洁表面油污；若u1小于u2，则可能为汽端大轴接地碳刷接触不良或测量不准，需清理碳刷后重新测量。对于轴电流的测量，同样利用万用表的电流档配合绝缘杆和碳刷进行，正常情况下轴电流应低于0.5a的标准值。若轴电流超标，可能引发电机过热、电线绝缘损坏等问题，对整个发电机系统造成负面影响。在实际操作中，由于发电机属转动设备，这类检测工作需要至少两人协作，并时刻注意安全防范。

技术实现思路

1、鉴于上述现有测量发电机轴电压及轴电流系统存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明目的是提供一种测量发电机轴电压及轴电流系统，其目的在于：解决传统轴电压、轴电流测量中存在的问题，并提供实时、连续和准确的监测数据，以提高发电机运行的安全性和可靠性。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括安装部件，用于在发电机的转轴上靠近励磁机端和汽轮机端分别安装接地碳刷，其所述接地碳刷包括位于发电机汽轮机端的第一接地碳刷、第二接地碳刷，以及发电机励磁机端第三接地碳刷；

4、监测部件，包括用于监测和测量发电机汽轮机端接地电流的电流互感器，所述电流互感器安装在所述第一接地碳刷引下线与汽轮机接地点的线路上；用于励磁机端对地、汽轮机端对地、励磁机端与汽轮机端之间电压进行采集的电压传感器，所述电压传感器安装在所述第二接地碳刷引下线与所述第三接地碳刷引下线的线路上；电性连接所述电流互感器以及所述电压传感器的处理模块，该处理模块用于对采集的电压和电流信号进行实时分析，计算出单峰值、平均值、有效值和峰峰值，并进行精确判别和分析，同时当检测到轴电压或轴电流的测量值超出预设阀值时，发出报警信号。

5、作为本发明所述测量发电机轴电压及轴电流系统的一种优选方案，其中：所述处理模块包括实时分析单元，用于对采集的电压和电流信号进行实时分析，计算出单峰值、平均值、有效值和峰峰值，并通过频谱分析技术及相应数据模型进行精确判别和分析；报警单元，当检测到轴电压或轴电流的测量值超出预设阀值时，发出报警信号；历史数据存储与查询单元，用于存储发电机运行期间的轴电压、轴电流波形历史资料，并允许随时调取查询，以此作为判断发电机轴绝缘是否良好的依据。

6、作为本发明所述测量发电机轴电压及轴电流系统的一种优选方案，其中：所述安装部件包括对称设置的两个安装板，两个所述安装板将发电机的转轴卡接在其内部，且所述安装板内壁设置有延伸的滚动件，所述滚动件贴合发电机转轴外壁，所述安装板内部还设置有自锁件，所述自锁件用于对两个所述安装板锁定，并推动所述滚动件外移，所述安装板的侧面设置有多个容纳壳，在所述安装板的侧壁上位于每个所述容纳壳内均设置有滑动的安装座，所述接地碳刷安装在所述安装座上。

7、作为本发明所述测量发电机轴电压及轴电流系统的一种优选方案，其中：两个所述安装板通过所述自锁件对插形成一个完整的圆环，在每个所述安装板的一端开设有第一容纳槽，所述第一容纳槽内滑动设置有插销，在所述第一容纳槽的内部还设置有第一弹簧，所述第一弹簧用于所述插销复位，在所述安装板的另一端开设有锁孔，所述插销插入到所述锁孔中，且所述插销的前端设置为梯形。

8、作为本发明所述测量发电机轴电压及轴电流系统的一种优选方案，其中：在所述安装板的侧壁靠两端的位置开设有第二容纳槽，所述第二容纳槽分别与所述第一容纳槽相连通或者与所述锁孔相连通，所述第二容纳槽中设置有所述滚动件，所述滚动件包括第一架，在所述第一架内部滑动设置有第二架，在所述第一架内部还设置有第二弹簧用于推动所述第二架外移，在所述第二架内部设置有滚轮，所述第一架的内端设置为梯形头，所述插销挤压所述梯形头。

9、作为本发明所述测量发电机轴电压及轴电流系统的一种优选方案，其中：所述安装板上开设有多个缺槽，所述安装座沿着所述缺槽滑动，所述安装座包括滑板，所述滑板上开设有滑槽，在所述滑槽内部滑动设置有滑座，在所述滑槽内还设置有用于推动所述滑座移动的第三弹簧，所述接地碳刷可拆卸安装在所述滑座上。

10、作为本发明所述测量发电机轴电压及轴电流系统的一种优选方案，其中：四个所述接地碳刷分为相对的两两一组，同一组的两个同时使用，所述容纳壳和所述安装座与所述接地碳刷一一对应。

11、作为本发明所述测量发电机轴电压及轴电流系统的一种优选方案，其中：在每个所述滑板的底部均设置有安装轴，相邻的两个所述安装轴之间通过连板相串联，四个所述连板组成平行四边形框架，且在其中一个所述缺槽内部设置有电动螺杆，所述电动螺杆螺接于对应所述安装轴。

12、作为本发明所述测量发电机轴电压及轴电流系统的一种优选方案，其中：每个容纳壳的上端面设置有缺口，侧面设置有贯穿的第一条形槽，在所述第一条形槽内卡接有接电环，所述接地碳刷的侧面设置开设有第二条形槽，所述第二条形槽卡接于所述接电环。

13、作为本发明所述测量发电机轴电压及轴电流系统的一种优选方案，其中：所述接电环分为两种，分别对应四个所述接地碳刷为同一种或者两种这两个情况，当所述接地碳刷为同一种时，两个所述接电环相插接组成一个圆环，并与一个引下线相固定；当所述接地碳刷为两种时，两个接电环各自连接一个引下线。

14、本发明的有益效果：本技术通过实时监测轴电压和电流，处理模块计算关键参数，并进行实时与频谱分析。当监测值超出阈值时，系统立即发出报警，有效实现了发电机运行状态的实时判断与故障预警。同时，系统具备历史数据存储与查询功能，工作人员借此可评估发电机轴的绝缘性能，预测潜在问题，预防轴电流过高引发的绝缘事故，从而延长设备寿命，保障电力生产过程的连续稳定。

15、在安装部件的设计上，采用对称双安装板结构，通过自锁件快速拼接锁定，确保安装板紧固在发电机转轴上，减小了转动过程中的摩擦与磨损。电动螺杆控制滑座移动，使得接地碳刷精准安装在容纳壳内，安装与更换便捷高效。安装板内部滚动件随发电机转轴滚动，确保了良好的接触和轴电压电流的有效监测。平行四边形框架结构使得四个安装座同步移动，可同时安装或更换同一组内的两个接地碳刷，大幅提升系统的可靠性和工作效率。此外，系统备有备用接地碳刷，磨损时可通过滑动调节快速更换，简化维护工作并提高了整体运行安全性。