大型汽轮发电机励磁碳刷电流在线检测与分析

大型汽轮发电机励磁碳刷电流在线检测与分析

包伟、张骁、李爽

内蒙古京能双欣发电有限公司 016014

摘要：对于大型汽轮发电机来讲，在发电机内部的励磁碳刷排列是非常紧密的各励磁碳刷之间的干扰问题，因此也就非常严重，在出现严重问题的时候会导致碳刷电流测量不准确。所以为了能够对碳刷电流进行精准测量，需要使用行之有效的方法，对励磁碳刷之间所存在的相互影响降低，所以在本文中对大型汽轮发电机励磁，碳刷电流的在线检测及分析进行简要论述。

关键词：汽轮发电机；励磁碳刷；电流检测

1.前言

对于大型汽轮发电机来讲，在运行的过程中需要依靠探刷以及集电环二者所组成的滑动接触导流环，给转子绕组提供励磁电流。所以对于集电环及碳刷装置工作来讲，在工作过程中，正常工作运行状态是保证汽轮发电机能够实现稳定可靠运行的主要基础。霍尔电流传感器是以霍尔元件作为电流检测元件，在近年来针对电流检测过程中，霍尔电流传感器是应用比较普遍而且行之有效的装置。所以也在本文所论述内容当中，将以开环有磁霍尔电流传感器为主要研究对象，对大型汽轮发电机励磁碳刷电流检测及分析进行论述。

2.大型汽轮发电机励磁碳刷电流霍尔电流传感器检测

2.1闭环霍尔电流传感器检测

所谓的闭环霍尔电流传感器检测，也可以叫做磁平衡式电流传感器检测，在检测过程中，传感器内部的被测电流会在传感器聚磁环所产生的磁场作用下，被次级线圈电流所产生的磁场进行补偿，所以对于霍尔传感器来讲，传感器的元器件会处于零磁通的工作状态。对于闭环霍尔电流传感器来讲，其主要的应用特点是检测精度要更高，而且在进行检测的过程中反应速度更快。而对于该传感器来讲，其缺点是体积要更大，而且整个传感器的工艺非常复杂，在进行检测的过程中过载能力并不好，设备本身的购买价格也比较高，所以在当前针对电流进行检测的过程中，这也是许多用户纠结是否要进行闭环或者电流传感器选择的主要原因。对于大型汽轮发电机来讲，发电机内部的刷握结构比较紧凑，所以普通的闭环霍尔电流传感器在发电机内部的力磁探刷上进行安装是非常困难的，因此碳刷电流测量工作中，闭环霍尔电流传感器的选用非常少，甚至是完全没有进行使用。

2.2开环无磁霍尔电流传感器检测技术

对于开环无磁霍尔电流传感器来讲，在有电流通过长导线的时候，会在长导线的周围产生一定的磁场，而磁场本身的大小是和电流的大小成正比关系的。以某开环无磁或者电流传感器为例，在该传感器当中没有反馈线圈的存在，所以传感器长导线上所产生的模拟的以及比例的输出电压成正比关系的磁场，能够与芯片表面产生的磁场平行。其他的磁性层是处于一个比较简单的放大磁场当中，而且磁性层集中在霍尔元件上。所以对于开环无磁霍尔电流传感器来讲，本身电路就具有比较高的磁场灵敏度，而且反应也非常快，在进行检测的过程中，低失调以及低噪音是主要特点。但对于大型汽轮发电机励磁碳刷电流检测来讲，在当前应用过程中该霍尔地流传感器的应用并不是最好的，因为其本身容易受到外界磁场的干扰，测量过程中准确度并不高。但对于一些汽车行业以及工业环境来讲，进行电流感应以及检测过程中，此电流传感器的应用是非常普遍的，因为其本身的最大优点就是价格便宜，所以作为很多公司进行电流测量时的首选仪器。

2.3开环有磁环霍尔电流传感器检测技术

对于该霍尔的流程按期来讲，是在开环电流传感器的基础之上增添了一个磁屏蔽环，然后形成了开环有磁环霍尔电流传感器。对于该传感器来讲，磁芯上会存在一个开口的气隙，霍尔原件就在气隙当中进行安放。把传感器当中的圆边导体有电流经过的时候，导体周围就会出现一个磁场，磁场的强度和流经电流大小是呈正比关系的，磁芯将磁力线集聚在霍尔元件安放处，霍尔元件会输出和安放处磁感应强度成正比关系的电压信号。该电流会经过放大电路进行放大以及输出，对于传感器来讲所输出的电压信号一般是在±10伏左右。对于开环有磁环或者电流传感器来讲，其本身的各项使用性能是在开环无磁环以及闭环或者电流传感器之间，但是因为该传感器并没有反馈线圈，而且同时兼备反应快以及体积小和结构简单以及高精度等优点，所以在大型气轮发电机力磁探刷电流，在线检测及分析工作当中，开环有磁环或者电流传感器的应用是作为首选。而且对于开环有磁环或者电流传感器来讲，能够针对所出现的电磁干扰进行有效的屏蔽，使整个电流测量工作的准确性大大提升。而且相比较于其他的电流传感器来讲，在进行采购的过程中，价格也相对更加实惠。

2.4讨论

基于上述内容进行分析之后，能够发现对于闭环或者传感器来讲，其本身的精度要更高，而且反应速度也比较快，但是因为再进行制作的过程中，该传感器本身的体积比较大，制造成本比较高，所以在大型汽轮发电机励磁碳刷检测工作当中，该传感器的应用并不是非常好，甚至是完全没有应用。而对于开环无磁，环霍尔传感器来讲，虽然价格比较低廉，但是在进行电流检测的过程中，准确度不够高，所以具有非常大的安全隐患。最后则是开环有磁环或者传感器，无论是在价格上还是性价比上以及准确度上都具有明显优势，所以在当前大型汽轮发电机类似碳刷电流在线检测工作当中，开环有磁环或者传感器已经得到大面积应用，并且在实践过程中也已经充分证明其先进性和实用性。

3.结束语

综上所述，对于大型汽轮发电机来讲，在实际运行过程中，由碳刷以及急电环所组成的滑动接触导流环，对发电机的运行产生着至关重要的影响，需要针对滑动接触到刘桓的实际工作电流进行检测，从而保证集电环及碳刷装置能够维持正常工作状态，稳定发电机组的运行状态。

参考文献：

[1]张征平, 刘石. 大型汽轮发电机转子匝间短路故障在线诊断方法[J]. 电力自动化设备, 2012(08):152-156.

[2]刘瑞. 大型汽轮发电机励磁碳刷电流密度分配不均问题分析与处理措施研究[J]. 信息周刊, 2019, 000(032):1-2.

[3]魏静微, 武会延, 牛野,等. 大型汽轮发电机励磁碳刷电流在线检测与分析[J]. 传感器与微系统, 2016(8期):33-36.

[4]王昌昱. 汽轮发电机碳刷长度及集电环温度监测系统[D].