基于 600MW发电机励磁碳刷打火原因及处理方法探讨

基于 600MW发电机励磁碳刷打火原因及处理方法探讨

周 传 钊

华能伊敏煤电公司伊敏发电厂 内蒙古 鄂温克旗伊敏河镇 021113

[摘要]发电机碳刷系统是连接励磁系统和发电机的重要设备。本文介绍了600MW发电机碳刷装置的结构，分析了600MW发电机励磁碳刷打火常见原因，提出了600MW发电机励磁碳刷打火的处理方法。

[关键词]600MW发电机；励磁碳刷打火；常见原因；处理方法   碳刷和滑环是发电机动静接触和交换能量的设备，是励磁系统中励磁电流由静止元件向旋转元件传递的纽带。600MW发电机运行中碳刷打火、过热是常见的故障之一，碳刷打火如不及时有效处理，将会导致发电机非计划停机，严重时滑环烧毁，造成不必要的损失。因此，深刻分析发电机励磁碳刷打火原因，采取切实可行的处理方法是需要研究的课题。

1、600MW发电机碳刷装置的结构 600MW大型发电机组一般设有发电机碳刷和励磁机碳刷两组。发电机碳刷将把励磁电流合理传送到发电机转子绕组中，励磁机碳刷将励磁电流均匀传送到励磁机转子绕组中。发电机碳刷装置主要是由六个部分组成的，包含了绝缘板、刷握座架、刷架、碳刷、底架、引线，以及刷握座架表面是渡过银的铜类材质。刷握座架是由螺栓固定在渡过银的汇流环部位上，刷握是由刷盒以及恒压弹簧和其他部分构成，刷握上绝缘部分的手柄能够在发电机运转过程中随时拔插碳刷，恒压弹簧可以给刷盒内部的碳刷供给能够使碳刷中心线上的恒定压力。刷架是由金属机构组成的左右分开的组合构架，紧紧的固定在底座上面，其具备稳固、支撑、导风、汇流以及绝缘等作用。碳刷是由天然的石墨为基本的原材料，再由多类型的添加剂以及贴合剂进行融合，可以适应在最大程度上的转速状况下正常运转，电厂常用的是摩根品牌。 2、600MW发电机励磁碳刷打火常见原因分析 2.1发电机转子滑环通风不畅因素。转子滑环之间装有一只离心式风扇，通过进、出口风道带动风循环。在滑环上开有许多斜向通风小孔，随转子转动，带动外部风进入冷却槽对发电机集电环进行冷却。发电机运行一段时间后，滑环表面由于碳粉进入滑环通风小孔在孔口堆积，致使通风小孔口堵塞，导致热风引导不畅，破坏了风循环。由于进出风口均在中间层，冷热风易混流、噪声会叠加增大，同时中间层油污大、灰尘多，会污染滑环小室环境，引起积尘或油污，导致滑环与碳刷导电接触不良、载流分布不均匀，从而碳刷容易产生火花。

2.2励磁机碳刷过渡磨损因素。碳刷过度的损耗是在电厂中较为普遍发生的问题，常常由于压簧自身的弹力问题，从而误入到刷盒之中，此时的碳刷磨损数值已然达到亦或是超出三分之一到二分之一的状况，过量的损耗会导致碳刷接触电阻增大。运转过程中会造成碳刷过热的问题，还会形成压簧弹力的转变，从而形成碳刷弹跳的问题，形成压簧按压位置出现位移，受力不均衡，造成碳刷损耗增大，接触电阻增加，进而使其出现过热，最终导致滑环环火。 2.3励磁机滑环表面光洁度不够或椭圆度大因素。滑环表面应光滑平整，光洁度不低于7，不平度在0.05mm以下。滑环由于长年磨损和碳刷火花烧蚀等因素，表面粗糙不平，造成碳刷与滑环接触不良而冒火。发电机滑环椭圆度应不大0.05mm。如椭圆度超标机组大轴旋转时，碳刷不断跳动，使碳刷与滑环间断性接触不良，造成碳刷冒火，严重时会灼伤滑环，甚至滑环表面形成环火，有可能造成励磁机的异常运行及跳机事故。

2.4励磁机碳刷运行环境因素。对于一些地处大沙漠边缘或风沙大的环境下，机组运行中如外罩不严会使沙粒进滑环表面，引起碳刷跳动加剧、摩擦增大、接触不良，并且产生大量的碳粉。碳粉聚集在刷握内会造成碳刷卡涩，从而引发碳刷磨损严重或卡塞，也会影响电流的均匀分配而出现打火现象。此时如果不及时处理，其必然会引起碳刷的严重磨损和毁坏，给励磁机的正常运行带来很大的安全隐患。

2.5励磁机碳刷维护不到位因素。由于各种原因碳刷工作不良引起励磁机碳刷已经被烧伤后，如果不及时更换，碳刷与换向器表面接触电阻就会增大，发热量就会增加，温度就会升高，容易产生火花；另一方面，碳刷被烧伤的部分导电性能降低，相对而言，此部分就变为点接触，从而就会产生火花或电弧。另外，由于灰尘清理不及时长时间如此运行，碳刷在刷握盒中会出现卡阻情况导致碳刷失效，致使其它碳刷分配的电流增加、温度增加，打火将更加严重。 3、600MW发电机励磁碳刷打火的处理方法

3.1注重集电环表面的结构改造。集电环表面加工成螺旋沟槽以确保集电环之间可靠接触，有效排除碳粉，集电环设有斜流式轴向通风孔和与螺旋槽相同的径向通风孔。①加强集电环表面和环体通风冷却，避免风尘积压。②运行人员要定期对碳刷和刷架进行吹扫，清除刷架、刷握、滑环等处的积灰和污垢，使碳刷活动自如。③电刷磨损时，本身会产生碳粉的粉尘杂质，可采用在刷架罩冷却通风循环通道上安装过滤装置来改善刷架罩内的空气质量。

3.2优化磨损碳刷的更换流程。①检查碳刷的磨损程度。刷块边缘是否存在剥落现象，如果碳刷磨损严重或刷块有剥落现象，就必须更换。正常运行中一般碳刷磨损掉1/3或碳刷在刷握内有摇摆的情形，应及时更换及消除碳刷太短、电阻值变大、卡阻、阶梯形四面体等现象。②更换碳刷时，必须在同一极滑环上使用同一阻值的碳刷，严禁不同阻值的碳刷在同一极滑环上使用。新碳刷使用前必须配磨，以保证碳刷与滑环表面接触达70%。③新换碳刷长度应与运行中的碳刷长度基本一致。新碳刷在刷握内应有间隙，且碳刷上下灵活串动无卡涩现象。

3.3强化励磁机滑环和碳刷的清洁环节。对于运行中因消音罩轴封或轴瓦密封轴封间隙调整不合适或漏油，致使滑环和碳刷上附着油污和粉尘，在平时应该勤维护和吹拂清扫，并对滑环冷却风道的滤网定期清扫，确保滑环和碳刷清洁。用白布浸少许酒精擦拭滑环，用干净白布擦拭电刷表面。经过多次的打磨擦拭和其他辅助措施的实施，保证其碳刷表面的光滑度和清洁度。同时，可用软刷涂抹少量干净的凡士林，轻刷于滑环表面，及时处理粗糙表面，防止碳刷与滑环接触冒火。 3.4控制碳刷电流分配和温度变化。①配备直流钳形电流表和远红外测温仪，定期测量和掌握集电环表面无过热现象，其温度应不高于120℃。②每个碳刷电流控制在20～100A，刷体温度控制在不大于80℃，及时消除电流不平衡、气膜、氧化膜、卡阻等因素，保证碳刷在良好平衡状态工作。③当滑环、碳刷出现过热故障时，有时可采取外部强迫降温的方法，譬如涂抹凡士林、大功率风扇通风等手段，使集电环温度降到正常范围内。

3.5加大碳刷系统的巡回检查力度。①每班安排一次巡视，定期测量碳刷及滑环的表面温度。②巡回检查中要用手提刷瓣测试碳刷在刷握当中的松紧程度以及压簧的弹力状况。③检查有无碳刷颤振的情形。集电环磨损不均，碳刷松弛，机组振动等原因都可能引起碳刷颤振，此时必须将其从刷握中拔出检查是否有损坏情形，查明颤振原因并消除。为有效减小振动，刷握最低点距离滑环3～4毫米，既保证足够间隙余度，又可以减小振动现象。 4、结束语

600MW发电机碳刷的运行维护是电厂发电机励磁系统维护的重要构成部分，也对电厂整体的安全稳定与经济运行有着良好的促进作用。在实际工作中，运维人员应增强安全防范意识，熟练掌握先进技术，改善工作模式，创新处理方法，定期测量碳刷温度及电流，合理调整碳刷弹簧压力，及时清洁集电环刷架及刷握，确保碳刷的工作状态持续良好，从而提高发电厂社会及经济效益。

参考文献

[1]赵丽萍，梁朝弼.小湾电厂600MW发电机碳刷打火分析处理[J].云南水力发电，2017（01）

[2]韩国强，胡芮嘉.发电机碳刷烧损事件分析及防范措施[J].科技与创新，2019(07)

作者简介

周传钊，男，汉族，本科学历，1985年出生，工程师，现从事发电厂电气运行工作。

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