​浅谈高压电机轴电流的产生及预防措施

在高压电机停机事故中.因轴电流造成的轴承烧毁占比较大。

由于轴电压较低，不易测岀，故有必要对轴电流和轴电压采取有效的预防措施。

针对轴电流产生的原因，从设计、工艺和电源质量等方面进行分析，提岀了相应的预防措施。

高压电机普遍应用于水泥、化工、钢铁和煤炭等行业，高压电机故障率的高低关乎整条生产线的运行安全。

在高压电机停机事故中，由于轴电流引起的轴承烧毁占比较大，由此造成的损失也较大。

由于轴电压较低且不易测出，故有必要对轴电流和轴电压采取有效的预防措施，以降低电机的故障率。

1. 轴电流的危害

电机在正常运行时，轴电压很低，轴承内的润滑油膜起绝缘作用，不会产生轴电流。

当轴电压超过润滑油膜的介电强度时就会击穿润滑油膜，进而形成轴电流。

轴电流会破坏润滑油脂的质量，降低油脂的润滑性能，从而导致轴承温度升高；

2. 轴电流产生原因

轴电流的产生需要具备两个必要的条件,一是转轴两端存在轴电压；二是轴承绝缘损坏或电压过高击穿轴承润滑油膜，为轴电流提供了必要的通路

2.1 电机设计原因

大中型高压电机的定子铁心冲片大多选用扇形片，当扇形片的数量与电机极对数关系不正确时就极易产生轴电流，如电机极对数为P，定子铁心片数（即接缝数量）为n，则分数n/p约分后为n'/p',当n'，为偶数时，不会产生轴电流；当n'为奇数时，则会产生轴电流，其轴电流频率为加fn'，其中f为电源频率。

以50 Hz、16极电机为例，如定子冲片数为6, n/p约分后n'为3,则在转轴上将产生频率为150 Hz的轴电流，由于电流回路的阻抗很小，所以产生的轴电流很大，严重威胁轴承的安全运行。

2.2 制造工艺及运行原因

由于电机装配工艺缺陷，电机可能存在一定的偏心，导致磁阻沿铁心方向分布不均匀，从而形成了与转轴的交链磁通，使转轴两端产生感应电动势。

此时，如果电机轴承采用的是非绝缘结构，便会在轴承端产生轴电流；

如果电机设计中已采用绝缘轴承或绝缘轴承套，但由于装配过程中操作不当，损坏了轴承结缘结构或轴承套绝缘层，便会形成轴电流产生所必要的通路，进而形成轴电流；

在诸如绕线转子高压电机这类型式的产品运行过程中，当一相绕组绝缘损伤而发生接地故障时也可能会有接地电流从轴承流过，从而产生轴电流损伤轴承的情况；

另外，可拆卸式定子铁心由于加工工艺问题而导致两半圆铁心之间存在间隙时，也可能导致轴电压和轴电流的产生。

除此之外，还需要注意电机使用现场周围是否存在较多的高压设备同时运行，当电机在强电场作用下运行时,也可能在转轴的两端感应出轴电压和轴电流。

2.3 电源质量导致轴电流产生

高压电机采用变频电源供电，三相电源输出电压矢量不为零，产生共模电压。

电机正常运行时，轴承内形成润滑油膜，在电机两端形成电容，加上电机系统内耦合电容分压影响，形成轴电压；

由于定子绕组和机壳之间存在很大的耦合电容，在高频谐波作用下会产生电机绕组对地的泄漏电流，电流频率在100 kHz以上，频率变化的电流在电机周围形成变化的磁通，在磁通的作用下,于电机转轴处产生轴电压。

轴电压产生后只要有回路便会形成轴电流。

3. 轴电流的预防措施

大中型电机在设计过程中，必须校核铁心扇形片数量n与电机极对数p的关系，n/p约分后为n'/p', n'取值不能为奇数，可在设计源头规避轴电流的产生。

由于电机制造安装及工艺原因而产生轴电流时，一般可采用非轴伸侧加装绝缘轴承套、绝缘垫板或采用绝缘轴承等措施，有效切断轴电流回路。

对于采用此类方法处理后的电机，在其运行过程中应加强巡检，保持绝缘结构清洁和完好，定期测量绝缘电阻值。

在绝缘电阻值测量时推荐采用500 V兆欧表，绝缘电阻值应不低于0.5 MQ为宜，可有效保证其绝缘作用；

对于设计时已采用绝缘轴承、绝缘轴承套或绝缘垫板的电机，应加强安装操作人员的培训，保证其安装的正确性和规范性，安装完成后有必要再次测量其绝缘电阻值；

对于绕线转子三相异步电机而言，在每次停机后均需测量转子绕组的绝缘电阻值，预防转子绕组运行中某一相接地而产生轴电流；

对于因静电场而产生的轴电压而言，可采用在电机轴伸端安装接地碳刷的方式进行有效预防，但需确保碳刷与转轴保持良好接触，接地碳刷可将电动机转子的电流引入大地，保证转轴为零电位，达到预防瞬时轴电流的目的。

高压电机采用变频电源供电时，变频器的高频谐波会产生共模电压和共模电流。

此时可考虑在变频器输出端增设共模滤波装置，工程中一般会在电源电缆套端加设滤波磁环,使高频电流在磁环中被吸收，以抑制共模电流。