图3 轴电流保护装置结构示意图

轴CT 正常输出信号较小。为了降低电磁干扰对测量的影响，采取在CT 输出端并电阻的方法，将电流信号转为电压信号引至测量装置，但该电压信号仅为几十毫伏，测试不太方便。为了试验方便，除了工作绕组外，轴CT 一般还绕有试验绕组，以便解决试验信号弱小而存在的检验困难问题。安装测试绕组后，可通过专门的试验模块，对轴电流保护进行校验。但在正常运行时，应注意断开试验绕组，以防止试验绕组内的感应电流对工作绕组的影响。有些轴电流保护厂家不提供试验绕组电源回路，估计也有这方面的考虑。

轴电流保护的整定值应以轴瓦所能承受的轴电流作为保护装置整定的依据。据有关资料介绍[5]，当轴电流密度不超过0.2 A/cm2 时，可以认为不会导致损坏轴瓦。当然，这是一个相对值，机械材料不同，影响也会因材料而异。如果条件允许，宜对机组正常运行的轴电流进行实际测量后，再按以上轴电流密度进行校核，以取得一个合理的整定值。

在实际运行过程中，由于轴CT 安装于发电机上端轴段，有关资料[6]表明机组起励电流对轴电流监测装置是有影响的。因此应对轴电流保护设置一定延时，避过瞬时的脉冲电流，并对峰值进行记录分析，这样，既能保证设备的正常运行，又可发现故障隐患，及早处理。

2.2 轴绝缘电阻测量法

三峡ALSTOM 发电机生产厂商尤为重视轴绝缘的有效监视，从制造结构上在轴领与大轴绝缘层中加装金属铜箔，将轴领绝缘分为两段，并将铜箔用导线引出到大轴表面的金属环上，采用两块SINEAX V604 通用可编程变送器利用姆欧法对两段分别监视绝缘电阻。通过直接测量轴绝缘电阻来检测轴绝缘情况。当其中的一段绝缘损坏后发信，发电机可以继续运行，两端绝缘都异常后跳闸。图4 是ALSTOM发电机厂商采用欧姆表法进行绝缘测试的连接示意图。

SINEAX V604 通用可编程变送器通过注入幅值为60 至380 μA 自适应的恒定电流信号，测量端口电压来计算回路绝缘情况。装置具备多个信号指示灯。当绿灯闪动表明测量传感器开路，表示被测回路绝缘良好。如果测量电阻低于测量整定值，则指示灯变为常亮，指示被测回路绝缘下降。

图4 测量绝缘回路示意图

这种方法还可以实现一些额外的功能试验。比如，在上导轴上进行油膜电阻的测试。尽管结果不完全可信，但当轴有轻微的擦伤或者有热块恶化时，仍然能指示出一定的金属间的联系。如果运行着的电机具有较高的阻值时，表明轴绝缘情况良好。另外，当需了解在高压润滑系统建立油膜、决定启动系统多快能完成油膜建立或在停机时油膜能支持多久的情况时，也可以使用这种测试。

3 轴绝缘监测装置运行情况分析

采用轴CT 测量大轴电流的方式，是间接测量方式。由于其安装环境的限制，机组内部强磁场、强电场以及可控硅静止励磁装置产生的脉冲等诸多因素都会影响轴电流的测量。加上轴CT 的变比较大，其CT 二次电流多为毫安级，抗干扰能力差，致使轴CT测量装置在机组正常运行时，可能就已超过整定值而误发信号。分析认为，引起误差大的主要原因在于：①空间磁场分布不均匀;②轴电流互感器安装平整度、水平度、精密度等方面。

总体上说，由于轴电流测量信噪比低，测量值很难真实反映大轴绝缘情况。由于运行经验不足，在整定上还有待进一步优化，也可以考虑减小CT变比来提高信噪比的尝试。

采用SINEAX V604 注入式轴绝缘电阻监测的方式是一种直接测量方式。对于轴电压不高，且磁路设计良好的轴绝缘，监视效果较好。三峡左岸ALSTOM 机组轴绝缘装置运行情况良好，在机组运行期间，曾监测到轴领根部由大量碳刷粉末堆积导致的轴绝缘下降，并正确告警。对于磁路和磁场状况不理想的机组而言，轴电压可能较高、所含高次谐波较大时，需对测量回路采用滤波措施。可以在测量回路上并接滤波电容，消除对装置测量的影响。

大轴接地碳刷接地不良将影响轴绝缘监测装置测量。由于三峡机组推力轴承与推力头间无绝缘，仅靠位于推导下端的大轴接地碳刷平衡与大地间的地位差。大轴接地碳刷的好坏，势必间接关系推导轴承的运行安全。因此定期检查大轴接地碳刷的接触是十分有必要的。在进行大轴接地碳刷定期检查或更换工作时应注意检查碳刷在刷握内活动自如，弹簧应压在碳刷中心位置，压力正常，检查发电机碳刷运行正常。

4 结语

本文介绍了三峡机组采用的两种发电机轴绝缘监测方法。

轴绝缘电阻测量方法适用于有中间绝缘体、且有引出线结构的发电机。因为其要注入方波信号，该方波如果直接加在没有绝缘层的发电机上，可能会出现负面的后果。轴绝缘测量法在三峡机组运行中，曾经正确报警，检查发现轴领根部有大量碳刷碳粉堆积，验证了此方法的有效性。

轴CT 的测量方法理论上有它的好处，如果测量可靠，甚至可以对趋势进行预测。

目前，国内还有其它一些方法，比如在上导瓦外侧与油槽壁绝缘材料中安装引出线等形式，设计原理大同小异，而效果仍有待观察。

参考文献

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[5] 王维俭. 电气主设备继电保护原理与应用(2 版)[M].北京;中国电力出版社，2002.

[6] 陈显芳. 轴电流及其监测装置[J]. 东方电机，1997(1):72-79.