兆瓦級風力發(fā)電機軸電壓現(xiàn)場測量與分析

葉日新，董明，任明，林海，張崇興，秦緒華（．西安交通大學電力設備電氣絕緣國家重點實驗室，陜西西安70049；．國網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學研究院，吉林長春3000）

兆瓦級風力發(fā)電機軸電壓現(xiàn)場測量與分析

葉日新1，董明1，任明1，林海2，張崇興1，秦緒華2
（1．西安交通大學電力設備電氣絕緣國家重點實驗室，陜西西安710049；2．國網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學研究院，吉林長春132000）

闡述了風力發(fā)電機軸電壓產(chǎn)生的原因以及危害。結合兆瓦級風力發(fā)電機的現(xiàn)場實際安裝，設計了相應的試驗測量方案，并實測了軸電壓和軸電流波形。采用專業(yè)軟件對實測波形進行分析，通過比較其有效值、峰峰值以及FFT波形，結果顯示出在不同接地方式下軸電壓和軸電流存在差異；發(fā)電機轉軸2側接地電刷均接地時軸電壓最小，電刷均不接地時軸電壓最大；且軸電流在1 000 Hz和2 000 Hz處有明顯的電流分量。在風力發(fā)電機運行期間，保證發(fā)電機的總體絕緣狀況良好和轉軸2側的接地電刷可靠接地，以確保發(fā)電機正常可靠運行。

兆瓦級風力發(fā)電機；軸電壓；軸電流；接地方式

隨著全球能源緊缺，風力發(fā)電作為一種采用清潔能源的高新技術在國內(nèi)外得到了快速的發(fā)展[1]。風能作為一種清潔能源，在其轉換為電能的過程中，不會對環(huán)境造成污染，因此受到國內(nèi)外的廣泛關注[2-5]。目前，國內(nèi)在建、已投入運行的風電場已近30個，國家制定的2020年風力發(fā)電的裝機規(guī)劃目標是2 000~3 000萬kW，我國近期主要在裝備兆瓦級風力機組，目前已經(jīng)有了1.5~2.0 MW的風力機組，以滿足我國風力發(fā)電的需要。但是，風力發(fā)電系統(tǒng)在實際安裝運行中已出現(xiàn)了大量的故障，影響了風力發(fā)電機的運行。據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)某電力公司的300多臺風力發(fā)電機組，由于各種故障運行實際能夠運行的風機只有1/3，而國外很多風電公司在風場的風力發(fā)電機組安裝運行初期，同樣出現(xiàn)了大量的故障，嚴重影響了設備的運行效率[6-7]。

發(fā)電機是整個風力發(fā)電機組的核心裝置，其安全可靠運行將直接影響到整個機組的穩(wěn)定和輸出電能的質量。由于風力發(fā)電機長期工作于風沙、鹽蝕等惡劣的氣候環(huán)境下，當發(fā)電機的啟動時間過長，運行負載過重，或頻繁的啟動、制動時，則極易造成嚴重的電機故障，進而影響到整個風力發(fā)電機組系統(tǒng)的正常運行[8]。在風力發(fā)電機組正常運行使用期內(nèi)，由于某些原因引起發(fā)電機轉軸上產(chǎn)生的電壓稱為軸電壓。當風力發(fā)電機存在軸電壓時，如沒有采取合適的抑制或防護措施，將會在軸承、軸瓦和齒輪等部件產(chǎn)生有害的軸電流，并對這些部件產(chǎn)生損害，嚴重時還會造成發(fā)電機產(chǎn)生故障，引起停機事故，造成巨大的經(jīng)濟損失[9-13]。

本文針對兆瓦級風力發(fā)電機的現(xiàn)場實際安裝，設計了相應的試驗測量方案，對發(fā)電機的軸電壓和軸電流進行了測量。采用MATLAB軟件對所測軸電壓和軸電流的波形進行分析，結果顯示在不同接地方式下風力發(fā)電機的軸電壓和軸電流存在差異，且軸電流存在明顯的高頻交流分量。

1　風力發(fā)電機的軸電壓和軸電流

1.1軸電壓產(chǎn)生機理

當風力發(fā)電機運行時，發(fā)電機轉軸2端或軸與軸承之間產(chǎn)生的電位差稱為軸電壓。發(fā)電機轉軸旋轉時，只要存在不平衡的磁通交鏈在轉軸上，就會在轉軸的2端產(chǎn)生感應電動勢[14]，當其達到一定數(shù)值時，就會造成油膜擊穿，損壞轉軸和軸承，影響發(fā)電機的正常運行。風力發(fā)電機中產(chǎn)生軸電壓的原因主要有如下幾個方面[15-17]：

1）磁路不平衡。由于風力發(fā)電機的結構設計和制造方面的原因，比如定子鐵芯材料磁化特性有差異、定子硅鋼疊片存在接縫和定子轉子氣隙不均勻等，造成發(fā)電機的磁路存在不平衡的磁阻。在發(fā)電機轉子旋轉時，磁路的不對稱引起磁通上分布的不均勻，就會引起多余的交變磁通交鏈在轉軸上，使轉軸2端感應出電動勢，形成軸電壓。

2）單極磁勢。由于發(fā)電機中電刷裝置的換向極、集電環(huán)、補償繞組和串級繞組連接線等形成各種環(huán)繞軸的閉合回路，如果結構設計時存在不足，導致它們的磁勢不能相互抵消，就會產(chǎn)生一個環(huán)繞轉軸的剩余磁勢，造成轉軸磁化。在電樞旋轉時，轉軸2端就會產(chǎn)生一個感應電勢，由于其原理與單極發(fā)電機一樣，故稱為單極磁勢。這種原因形成的軸電壓在負載恒定時，會隨著負荷電流發(fā)生變化變化，因此一旦造成油膜擊穿，極易燒毀軸瓦。

3）電容電流。發(fā)電機的轉子繞組嵌入在轉子鐵芯槽中，由于轉子繞組與鐵芯之間以及繞組匝間均存在分布電容，當發(fā)電機逆變供電運行時，電流中的脈動分量就會在轉子繞組與鐵芯之間形成電容電流，造成轉軸與地之間產(chǎn)生一個電位差。這種軸電壓的量值主要是由電源中的脈動分量決定的，往往具有高頻分量。

4）靜電感應。發(fā)電機高速旋轉的轉軸各部與軸瓦處由于潤滑油的摩擦產(chǎn)生靜電電荷，當電荷逐漸積累到一定程度后便產(chǎn)生了軸電壓。靜電電荷產(chǎn)生的軸電壓具有間歇性和非同期性，其大小與電機的運轉狀態(tài)密切相關，如靜電電荷的積累、電機部件絕緣破損等都會導致軸電壓的產(chǎn)生。

1.2軸電流產(chǎn)生機理

軸電流是風力發(fā)電機轉軸中一種有害的渦流。在正常運行情況下，發(fā)電機轉軸與軸承之間存在一層油膜，此油膜具有潤滑和絕緣的功能。當軸電壓較低時，潤滑油膜可以起到良好的絕緣作用；但當軸電壓由于電機故障等原因升高到一定數(shù)值時，特別是在發(fā)電機啟動時，轉軸與軸承之間尚未形成穩(wěn)定的潤滑油膜，軸電壓極易擊穿油膜形成放電回路，產(chǎn)生相當大的軸電流。整個放電回路基本為電機軸—軸頸—軸承—軸承支架—機組底座。軸電流對發(fā)電機的危害主要有如下幾個方面[18-20]：

1）軸電流對潤滑油膜具有電解作用和加熱作用，會對轉軸和軸承之間的潤滑油膜造成損害，導致潤滑油發(fā)生碳化，加速油脂劣化，造成油膜潤滑功能降低甚至失去，同時還會引起軸承溫度升高，使發(fā)電機轉軸和軸承之間的產(chǎn)生不同程度的損傷情況。

2）由于轉軸與軸承之間的金屬接觸面積很小，當軸電流產(chǎn)生后，軸電流密度會很大，引起軸承局部溫度過高，導致軸承內(nèi)表面出現(xiàn)條狀熔蝕傷痕，嚴重時甚至可能直接燒壞軸頸和軸瓦。

3）軸電流的存在會引起轉軸和軸承之間反復放電和滅弧，導致軸承發(fā)生熔蝕，被熔蝕的軸承合金在巨大的碾壓力作用下從軸承表面飛濺出來，進而在軸承內(nèi)表面形成密集的熔蝕凹坑。這些蝕點的存在會使軸承內(nèi)表面變得粗糙，破壞了軸頸與軸瓦的配合，加劇了軸承的損壞，縮短了發(fā)電機軸承的使用壽命。

2　軸電壓和軸電流的測量方法

2.1軸電壓標準測量方法

國家標準規(guī)定的軸電壓測定方法[21]為：被測試發(fā)電機在額定電壓、額定轉速下空載運行。發(fā)電機轉軸如圖1所示，由于軸電壓的頻率成分較復雜，測量時必須采用高內(nèi)阻交流電壓表。首先測量發(fā)電機轉軸兩端之間的電壓U1，然后將發(fā)電機軸瓦與轉軸短接，消除轉軸2端油膜壓降，再測量勵磁側軸瓦與地之間的電壓U2。

圖1　發(fā)電機轉軸示意圖Fig.1The generator shaft diagram

判斷依據(jù)：

1）當U1≈U2時，說明絕緣墊絕緣情況良好。

2）當U1>U2時（U2<10%U1），說明絕緣墊絕緣不好，存在軸電流。由于軸電流會在轉軸和底座上產(chǎn)生壓降，造成U1>U2。

3）當U1

2.2軸電壓波形測量方法

對軸電壓進行測量時，如圖2所示，使發(fā)電機處于運行狀態(tài)，連接線分別接轉軸2端，輸出經(jīng)屏蔽電纜接示波記錄儀，示波記錄儀顯示并記錄軸電壓波形。

圖2　軸電壓波形測量圖Fig.2The measurement of shaft voltage waveform

2.3軸電流波形測量方法

對軸電流進行測量時，如圖3所示，使風力發(fā)電機轉軸2側的接地電刷有1個或者2個均接地，用羅氏線圈測量流過接地導線的電流就是軸電流，輸出接示波記錄儀顯示并記錄軸電流波形。

3　兆瓦級風力發(fā)電機軸電壓測量實例

3.1試驗測量內(nèi)容

本次試驗針對兆瓦級風力發(fā)電機的軸電壓和軸電流進行測量。如圖4所示，在試驗測量過程中，采用高壓探頭LeCroy接發(fā)電機轉軸2端測量軸電壓，羅氏線圈PearsonTM4688和PearsonTM8585C測量軸電流，示波器Tektronix2024B顯示并記錄波形。同時通過改變轉軸2側接地電刷是否接地，分別測量在四種不同接地方式下的軸電壓和軸電流。

圖3　軸電流波形測量圖Fig.3The measurement of shaft current waveform

圖4　風力發(fā)電機實際測量圖Fig.4The measurement of shaft voltage and current

具體試驗測量內(nèi)容為：

1）現(xiàn)場接線如圖4所示。高壓探頭連接風力發(fā)電機轉軸兩側測量軸電壓；接地導線穿過羅氏線圈測量軸電流。

2）轉軸勵磁側和驅動側的接地電刷均接地，測量軸電壓U和流過2側接地導線的軸電流為I1、I2。

3）轉軸勵磁側接地電刷接地、驅動側接地電刷不接地，測量軸電壓U和流過勵磁側接地導線的軸電流I1。

4）轉軸驅動側接地電刷接地、勵磁側接地電刷不接地，測量軸電壓U和流過驅動側接地導線的軸電流I2。

5）轉軸勵磁側和驅動側的接地電刷均不接地，測量軸電壓U。

3.2試驗測量結果

兆瓦級風力發(fā)電機軸電壓測量試驗中，在不同接地方式下對軸電壓和軸電流進行6~7次測量并記錄試驗波形，如圖5所示。

圖5　不同接地方式下軸電壓和軸電流波形Fig.5The measurement results of shaft voltage and current

4　試驗測量結果分析

4.1軸電壓和軸電流時域分析

通過MATLAB軟件編程對所測軸電壓和軸電流波形進行計算分析，得到了在兩側接地電刷均接地、勵磁側接地電刷接地驅動側不接地、驅動側接地電刷接地勵磁側不接地和2側接地電刷均不接地這4種不同接地方式下風力發(fā)電機軸電壓和軸電流的有效值與峰峰值，如表1所示。

表1　不同接地方式下軸電壓、軸電流Tab.1The measurement results of shaft voltage and current under different grounding systems

根據(jù)表1的數(shù)據(jù)做出相應的不同接地方式下軸電壓的柱狀圖，如圖6所示。

圖6　不同接地方式下軸電壓柱狀圖Fig.6The histogram of shaft voltage under grounding systems

從測量結果可以看出：

1）由于風力發(fā)電機轉軸兩側接地電刷接地方式的改變，發(fā)電機軸電壓和軸電流的大小也隨之發(fā)生變化，同時軸電壓和軸電流的有效值和峰峰值均是比較大，且其峰峰值遠遠大于有效值。

2）在4種不同的接地方式中，當發(fā)電機轉軸兩側接地電刷均接地時，其軸電壓是最小的，但軸電壓的有效值仍有2 V，且峰峰值高達40 V；在轉軸兩側接地電刷均不接地時，發(fā)電機軸電壓的有效值和峰峰值均是最大的，分別為20 V和200 V。

3）在兩側接地電刷均接地方式下，由于轉軸兩側均與大地相連接，理論上發(fā)電機的軸電壓測量值應當為零。但在測量中軸電壓是存在的，分析主要是由于發(fā)電機是架設在80 m的高空中，接地電刷并不能與大地直接相連接，而是經(jīng)接地導線連接在塔筒壁上，再與大地連接，導致接地電阻過大，因此造成發(fā)電機轉軸兩側仍有電位差。

4）在發(fā)電機驅動側接地電刷接地、勵磁側不接地方式下，試驗測量結果出現(xiàn)反常現(xiàn)象，軸電壓和軸電流變?yōu)?種方式最小。主要是由于這組數(shù)據(jù)是在風力發(fā)電機軸電壓試驗中最后一項測量的，測量時發(fā)電機的風速和運行功率相對于其他3種接地方

式下較小，造成試驗測量結果出現(xiàn)差異。

4.2軸電壓和軸電流頻域分析

由于風力發(fā)電機軸電壓和軸電流中含有直流分量、交流分量和高頻分量[17]，因此需要對軸電壓和軸電流波形進行頻譜分析，以確定發(fā)電機軸電壓和軸電流的主要頻率成分量值。在4種不同接地方式下，發(fā)電機軸電壓和軸電流的頻譜特性，如圖7—圖10所示。

圖7　勵磁側、驅動側均接地下波形頻譜特性Fig.7The measurement waveforms FFT under both brushes being grounded

圖8　勵磁側接地、驅動側不接地下波形頻譜特性Fig.8The measurement waveforms FFT under only the brush being grounded in shaft excitation side

圖9　驅動側接地、勵磁側不接地下波形頻譜特性Fig.9The measurement waveforms FFT under only the brush being grounded in shaft drive side

圖10　勵磁側、驅動側均不接地下波形頻譜特性Fig.10The measurement waveforms FFT under neither brushes being grounded

從風力發(fā)電機軸電壓和軸電流波形可以看出，軸電壓波形呈現(xiàn)出無規(guī)則狀，軸電流波形則是具有一定的周期性。結合兩者的頻譜特性，發(fā)電機的軸電流有較強的高頻分量，特別是在頻率為1 000 Hz和2 000 Hz的高頻電流分量非常明顯，而軸電壓則在低頻分量處特別明顯。

5　討論

本文對在不同接地方式下風力發(fā)電機的軸電壓和軸電流進行了測量和分析，由于轉軸2側接地電刷接地方式的改變，造成了發(fā)電機軸電壓和軸電流也發(fā)生了變化。但在試驗過程中風力發(fā)電機在驅動側接地電刷接地、勵磁側不接地方式下測量結果出現(xiàn)了反常現(xiàn)象，主要是因為發(fā)電機軸電壓和軸電流的大小不僅與接地方式有關，還受到風速和發(fā)電機輸出功率的影響，同時不同的風力發(fā)電機之間也存在差異，因而造成測量結果的反常現(xiàn)象。

隨著風速的變大，風力發(fā)電機的輸出功率也增大，這會直接影響到發(fā)電機軸電壓和軸電流，因此為進一步研究風力發(fā)電機軸電壓和軸電流，應當測量發(fā)電機在不同風速和輸出功率下的軸電壓和軸電流，建立軸電壓和軸電流與風速和發(fā)電機輸出功率之間的關系。同時不同的風力發(fā)電機軸電壓和軸電流也存在差異，為獲取更加準確的測量結果，需在多臺風力發(fā)電機上進行試驗測量并進行分析。

6　結語

在兆瓦級風力發(fā)電機軸電壓測量試驗中，通過對在不同接地方式下發(fā)電機的軸電壓和軸電流進行測量，可以看出在轉軸2側接地電刷均接地下，發(fā)電機的軸電壓和軸電流為4種方式中最小，但軸電壓和軸電流仍是比較大的，足以對發(fā)電機的軸承造成嚴重危害。當轉軸2側接地電刷只有一個正常接地時，軸電壓和軸電流明顯增大；當2側均不接地時，軸電壓迅速上升，遠遠超過了轉軸2側正常接地時的軸電壓值。

在風力發(fā)電機正常運行過程中，存在軸電壓和軸電流，這會對發(fā)電機軸承和運行狀況產(chǎn)生極大的危害。當轉軸2側的接地電刷接地故障時，發(fā)電機的軸電壓和軸電流會增大，且軸電壓的峰峰值會達到幾百伏，這嚴重威脅了發(fā)電機的運行狀態(tài)，且極大影響了電能的質量，甚至可能造成發(fā)電機故障，導致停機檢修。因此，在風力發(fā)電機運行期間，應對風力發(fā)電機進行定期的檢修和維護，保證發(fā)電機的總體絕緣狀況良好和轉軸2側的接地電刷可靠接地等，確保發(fā)電機正常可靠運行。

[1]劉細平，林鶴云．風力發(fā)電機及風力發(fā)電控制技術綜述[J]．大電機技術，2007（3）：17-20，55．LIU Xiping，LIN Heyun．Overview of wind power generatorsandthecontroltechnologies[J]．LargeElectric Machine and Hydraulic Turbine，2007（3）：17-20，55（in Chinese）．

[2]范李平，楊力森，武粉桃．風電場并網(wǎng)對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性影響[J]．電網(wǎng)與清潔能源，2009（6）:58-61．FAN Liping，YANG Lisen，WU Fentao．Influence of wind farm interconnected to power grid on stability of power system[J]．Power System and Clean Energy，2009（6）:58-61（in Chinese）．

[3]徐浩，李揚．風力發(fā)電對電力系統(tǒng)運行的影響[J]．江蘇電機工程，2007（6）：68-71．XU Hao，LI Yang．The influence to the power system of wind power[J]．Jiangsu Electrical Engineering，2007（6）：68-71（in Chinese）．

[4]孫自勝，樊炫君，譚涌波，等.基于一種智能型風力發(fā)電機浪涌保護器的設計與研究[J].電瓷避雷器，2014（1）：97-101. SUN Zisheng，F(xiàn)AN Xuanjun，TAN Yongbo，et al.Research and design of an intelligent surge protective device for wind turbines[J].Insulators and Surge Arresters，2014（1）：97-101（in Chinese）．

[5]宋景博，潘文霞，普珍，等.考慮接觸電壓的風電機組接地網(wǎng)優(yōu)化設計[J].電瓷避雷器，2013（6）:56-60. SONG Jingbo，PAN Wenxia，PU Zhen，et al.Optimization design of wind turbine grounding grid considering touch voltage[J].Insulators and Surge Arresters，2013（6）:56-60（in Chinese）．

[6]張鎖懷，張文禮，張青雷．基于Adams的MW級風力發(fā)電機組動力學建模[J]．華北電力大學學報：自然科學版，2009（4）：51-57．ZHANGSuohuai，ZHANGWenli，ZHANGQinglei．Dynamic model of MW grade wind turbine based on adams[J]．Journal of North China Electric Power University，2009（4）：51-57（in Chinese）．

[7]AMIRAT Y，BENBOUZID M，BENSAKER B．Condition monitoring and fault diagnosis in wind energy conversion systems A review．Electric Machines．&Drives Conference，IEMDC，IEEE International，2007：1434-1439．

[8]彭鐳．兆瓦級風力發(fā)電機監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)設計[D]．長沙：湖南大學，2010．

[9]馬衛(wèi)東．風力發(fā)電機組最大功率追蹤[J]．高壓電器，2012（7）：57-61，65．MA Weidong．Maximum power point tracking for wind turbine[J]．High Voltage Apparatus，2012（7）：57-61，65（in Chinese）．

[10]茆春俊．風力發(fā)電機組的故障處理和運維措施[J]．電力與能源，2013（3）:284-285，288．MAO Chunjun．Fault treatment and maintenance measure of wind power generation equipment[J]．Power&Energy，2013（3）:284-285，288（in Chinese）．

[11]朱濤．風電接入系統(tǒng)的相關問題研究綜述[J]．南方電網(wǎng)技術，2009（5）：58-63．ZHU Tao．Review of some problems related to wind farm integration[J]．Southern Power System Technology，2009（5）：58-63（in Chinese）．

[12]譚世海，石勝平，熊雋迪．發(fā)電機軸電流對發(fā)電機運行的影響及對策研究[J]．重慶電力高等專科學校學報，2013（2）：43-45．TAN Shihai，SHI Shengping，XIONG Jundi．A study on the shaft current of the generator on its operation and relevant precautionary measures[J]．Journal of Chongqing Electric Power College，2013（2）：43-45（in Chinese）．

[13]花成剛，張本練．電機軸電流分析與齒輪箱軸電流防范[J]．冶金動力，2014（2）：7-10．HUA Chenggang，ZHANG Benlian．Analysis of shaft current of motors and prevention of shaft current of gearboxes[J]．Metallurgical Power，2014（2）：7-10（in Chinese）．

[14]盧家慧．電機試驗中軸電壓的測量方法[J]．電氣防爆，2013（4）：37-40．LU Jiahui．Shaft voltage method in motor test[J]．Electric Explosion Protection，2013（4）：37-40（in Chinese）．

[15]MICHAEL J C．Shaft voltage and rotating machinery[J]．IEEE Transactions on Industry Applications，1993，29（2）：419-426．

[16]AMMANN C，REICHERT K，JOHO R，et al．Shaft voltages in generators with static excitation systemsproblems and solutions[J]．IEEE Transactions on Energy Conversion，1988，3（2）：409-419．

[17]楊萍．電動機軸電流的危害及消除軸電流的措施[J]．包鋼科技，2005（4）：65-66，85．YANG Ping．Harm of the electro-motor’s crankshaft electric current and measures of eliminating the current[J]．Science&Technology of Baotou Steel Corportion，2005（4）：65-66，85（in Chinese）．

[18]王曉華，李永剛，武玉才．汽輪發(fā)電機軸電壓的分析[J]．電力科學與工程，2009（11）：73-76．WANG Xiaohua，LI Yonggang，WU Yucai．Analysis and prevention on shaft voltage of turbine generators[J]．Electric Power Science and Engineering，2009（11）：73-76（in Chinese）．

[19]高峰，吳亞旗．變頻電機軸電流分析及對策[J]．電機技術，2007（4）：25-27．GAO Feng，WU Yaqi．Analysis on the shaft-current of frequency-control motors and its solution[J]．Electrical Machinery Technology，2007（4）：25-27（in Chinese）．

[20]王中，孫元章，李國杰，等．雙饋風力發(fā)電機定子電流諧波分析[J]．電力自動化設備，2010（6）：1-5．WANG Zhong，SUN Yuanzhang，LI Guojie，et al．Stator current harmonics analysis of doubly-fed induction generator[J]．Electric Power Automatic Equipment，2007（4）：25-27（in Chinese）．

[21]茍智德，富立新．GB/T1029《三相同步電機試驗方法》的修訂[J]．大電機技術，2004（3）：40-42．GOU Zhide，F(xiàn)U Lixin．Emending of GB/T1029 for the test procedures of three-phase synchronous machines[J]．Large Electric Machine and Hydraulic Turbine，2004（3）：40-42（in Chinese）．

（編輯董小兵）

Measurement and Analysis on Shaft Voltage of Megawatt Wind Generation

YE Rixin1，DONG Ming1，REN Ming1，LIN Hai2，ZHANG Chongxing1，QIN Xuhua2
（1.State Key Laboratory of Electrical Insulation for Power Equipment，Xi’an Jiaotong University，Xi’an 710049，Shaanxi，China；2.State Grid Jilin Electric Power Research Institute，Changchun 132000，Jilin，China）

In this paper，the cause and damage of the shaft voltage in wind generation is expounded firstly.Based on the actual installation of the megawatt wind generating units，the experimental measurement method is accordingly designed，and the waveforms of the shaft voltage and current are acquired. Meanwhile，the measured waveforms，including their virtual value，peak-peak values and FFT transforms are analyzed by using MATLAB.It is found that that the shaft voltage and current have larger difference in the variation of grounding systems，the shaft voltage is the smallest when both brushes are grounded and is the largest when neither brushes are grounded，the shaft current have larger current components at the 1 000 Hz and 2 000 Hz.In a word，ensuring that the overall insulation of the wind generator is in good order and both bushes at the both sides of the rotating shaft are reliably grounded are crucial to the reliable operation of the wind generation system.

megawatt wind generation；shaft voltage；shaft current；grounding system；measurement method

1674-3814（2015）06-0097-07

TM935

A

國家自然科學基金資助項目（50907051）。

Project Supported by the National Natural Science Funds（50907051）.

2014-12-26。

葉日新（1992—），男，工學碩士，主要從事電力設備在線監(jiān)測與故障診斷；

董明（1977—），男，博士（后），副教授，主要從事電力設備檢測與故障診斷技術教學及研究。