發(fā)電機碳刷超溫處理的探討

逄志強

（哈爾濱電機廠機電工業(yè)有限責(zé)任公司,黑龍江 哈爾濱 150000）

1 舉例

本文以125MW燃油機組，同軸直流勵磁機為例。

2 碳刷異常運行狀況

碳刷電流偏差大，小的只有幾安培，大的超過200安培；碳刷磨損比較嚴(yán)重，與以前更換記錄統(tǒng)計比較，滑環(huán)、勵磁機碳刷更換數(shù)量均是以前的5倍左右；刷辮長期過熱變色，滑環(huán)、勵磁機轉(zhuǎn)子表面變色有灼傷現(xiàn)象；勵磁機轉(zhuǎn)子表面不平，碳刷在刷槽里卡住或跳動，碳刷碎裂，刷辮震斷。

3 原因

3.1 碳刷質(zhì)量問題，現(xiàn)采購碳刷產(chǎn)品疏松，碳質(zhì)顆粒粗糙，機械磨損嚴(yán)重。

3.2 由于不同批次的碳刷混用，其電阻系數(shù)不一樣，個別碳刷電流超標(biāo)。

3.3 勵磁機轉(zhuǎn)子表面不平，碳刷跳動，彈簧疲勞老化，接觸電阻大，碳刷電流偏差。

3.4 勵磁機表面有滑傷，整流片間存在有短路。

4 處理

針對上述原因應(yīng)做以下處理：采購時應(yīng)使用品質(zhì)較高的產(chǎn)品推薦使用合資產(chǎn)品；更換碳刷盡量用同一批次的產(chǎn)品；更換彈簧型號，新彈簧壓力加強，而且增大壓制面積，（有的電廠已經(jīng)把單彈簧改變?yōu)殡p彈簧，取得良好的效果。）；對刷架進行精密的安裝，保證碳刷安裝孔與轉(zhuǎn)子切面垂直，保證轉(zhuǎn)子軸線與碳刷架的軸線同心；加強運行維護。

5 運行檢查維護的重點

5.1 整流子表面不清潔碳粉灰塵多

機組運行過程中，周圍環(huán)境差，引起勵磁回路運行溫度高，滑動接觸損耗大。碳刷與轉(zhuǎn)子表面之間磨擦產(chǎn)生大量的碳粉，并且陳積在轉(zhuǎn)子表面及防護罩內(nèi)壁。再加上軸承油煙與碳粉、灰塵混合，形成正常運行的污垢。

方法：維護時要經(jīng)常用電吹風(fēng)吹掃后再用干凈的白布擦拭整流子的表面等。擦拭整流子的表面不能用石英砂紙或者破壞整流子表面一層氧化銅的溶劑。

5.2 碳刷接觸面不平滑，接觸不良

更換碳刷不經(jīng)過打磨，接觸面就會不平滑，接觸不良，損傷電樞，長期將造成整流子表面不平。如果更換太多碳刷將造成電流分配不均勻，電流集中在少數(shù)碳刷上。會導(dǎo)致過熱，冒火花，甚至勵磁機著火。

方法：對碳刷更換前進行打磨。要求打磨后的碳刷方向與電樞表面弧度基本吻合（三分之二以上的接觸面）。但是由于碳刷刷握槽位對碳刷的接觸角度和方向有一定的限制，要用新碳刷與運行過的舊碳刷比較,并依照舊碳刷接觸面的斜度的大致情況進行打磨，才能保證更換后碳刷與整流子表面吻合，保證良好接觸。

5.3 碳刷上彈簧壓力不均造成碳刷電流分配不均勻

由于彈簧老化失去彈力，或者碳刷過短，導(dǎo)致一部分碳刷與電樞表面接觸不良，電流集中在少數(shù)碳刷上。如果更換不同型號的碳刷也會造成電流分配不均勻。

方法：及時更換彈簧，調(diào)整刷握彈簧壓力為一定值，雖然刷體長短不一樣，并聯(lián)碳刷壓力盡量保持一致。發(fā)現(xiàn)碳刷過短要立即更換。更換碳刷要認(rèn)真檢查挑選，發(fā)現(xiàn)材質(zhì)不純的碳刷立即更換。

5.4 碳刷在刷槽里卡住或跳動

碳刷在刷槽內(nèi)應(yīng)有0.1mm-0.2mm的間隙。檢查能否上下自由活動,更換搖擺的和卡住的碳刷。還要注意及時消除碳刷與整流子表面滑動接觸中出現(xiàn)的“氣墊相象”。所謂的“氣墊相象”就是轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)粘附于其表面的空氣層帶入碳刷弧面與整流子表面之間的鍥型空間，致使碳刷滑入邊受到較大的向上推力，滑出邊受到較小的向下推力，而使碳刷歪斜與電樞部分脫離。最終鍥型空間不斷擴大，導(dǎo)致碳刷分離接觸或者碳刷松跳。不冒火的碳刷并不都是運行正常的碳刷，要經(jīng)常檢查每個彈刷的負(fù)載電流。

方法：對碳刷側(cè)面進行適當(dāng)打磨。如果打磨過多與刷槽間隙過大會造成碳刷松跳動，引線，彈簧震斷，碳刷碎裂。

5.5 整流子表面有劃傷；整流子（換向器）不整圓；整流片間云母凸出；換向極（中間極）的氣隙調(diào)整不相等整流子表面有劃傷，因電磁方面的原因而引起換向火花的摻雜和干擾；或者整流片間有非金屬性短路，換向過程產(chǎn)生的電磁力，引起碳刷突發(fā)性振動、整流子表面超溫。

整流子（換向器）不整圓，整流片間云母凸出的現(xiàn)象會造成滑動接觸磨損及碳刷振動；換向極（中間極）的氣隙調(diào)整不相等的現(xiàn)象也是會因電磁方面的原因而引起換向火花的摻雜和干擾及碳刷振動。

方法：通過檢修處理。

維護滑環(huán)碳刷跟勵磁機基本相同，又因為沒有電磁方面的原因而引起換向火花的摻雜和干擾，是一個純粹的機械性火花如何抑制和消除的問題。相對勵磁機來說比較簡單。

6 相關(guān)的反事故措施

6.1 日常運行維護方面

碳刷維護責(zé)任班組在每個運行周的第一個二值、第二個三值、第二個一值進行碳刷維護工作，更換過短的碳刷，對碳刷、滑環(huán)、碳架進行吹掃，必要時用白布進行清抹；對尚不需要更換的碳刷要試驗其靈活性，碳刷應(yīng)能在刷握內(nèi)自由上下且無跳動、卡澀現(xiàn)象；對于檢查到碳刷、彈簧斷裂現(xiàn)象，要記錄并及時上報。

每班用紅外線測溫槍測量一次發(fā)電機、勵磁機滑環(huán)、碳刷溫度，滑環(huán)溫度不應(yīng)大于120℃，碳刷體溫度控制不大于80℃。

對于發(fā)電機、勵磁機滑環(huán)碳刷高端陷入刷握5mm的，必須進行更換。更換碳刷時，必須要對接觸面進行認(rèn)真細(xì)致地打磨，確保要有三分之二以上的接觸面。在同一時間內(nèi)，同一極上允許更換碳刷的數(shù)量，不應(yīng)超過該極數(shù)量的10%（125MW：發(fā)電機滑環(huán)每極同時只能更換4只，勵磁機每極只能更換4只）；125MW每月一日二值定期測備用勵磁機絕緣并試運轉(zhuǎn)。

6.2 發(fā)現(xiàn)異常時的處理方法

當(dāng)主勵磁機滑環(huán)產(chǎn)生環(huán)火時，應(yīng)該大幅度減少有功負(fù)荷、無功負(fù)荷，以消除環(huán)火，再更換碳刷。如環(huán)火不能消除，125MW機組應(yīng)轉(zhuǎn)備用勵磁機運行。如環(huán)火嚴(yán)重，采取措施無效，立即緊急停機。

6.3 其它措施

對125MW機組電氣人員進行培訓(xùn)，使之熟練掌握主、備用勵磁機倒換的各項操作步驟及要領(lǐng)，掌握主、備用勵磁系統(tǒng)接線及各儀表位置。建議配備直流鉗表，在滑環(huán)、碳刷溫度超過允許值時，測量每個碳刷的電流，及時更換小電流碳刷，使電流分布均勻。將機組不同負(fù)荷下的主、備用勵磁機電壓轉(zhuǎn)換的數(shù)值列表，放在控制室以備緊急轉(zhuǎn)換時參考。建議勵磁機更換新電樞，以取代老電樞。老電樞經(jīng)多次車削后，工作條件已有所下降。

7 日常維護中一般要注意以下的事項

7.1 為防止保護誤動，應(yīng)停用轉(zhuǎn)子兩點接地保護。

7.2 同一機組不得兩人同時進行，應(yīng)扣緊袖口或套穿絕緣鞋或站在絕緣墊上，要特別小心，不使衣服，擦布被轉(zhuǎn)動部分掛住。女同志的辮子應(yīng)盤在帽內(nèi)。

7.3 所用工具應(yīng)用絕緣物包扎好。工作時不得同時觸及不同極性的導(dǎo)線或一手觸導(dǎo)線一手觸接地部分。

7.4 更換碳刷時，應(yīng)一人監(jiān)護進行。

8 結(jié)束語

正常運行中，碳刷與整流子表面有摩擦腐蝕和微小燃燒腐蝕兩種現(xiàn)象，時間長必然造成整流子表面不平整，這是不可避免的。碳刷選擇方面，硬度高的碳刷，更換后容易產(chǎn)生火花。硬度小的碳刷更換之后不容易產(chǎn)生火花，但是對整流子表面的滑動腐蝕較大，挑選碳刷的型號很重要。勵磁機故障問題往往就出在碳刷日常維護工作之中，可能造成惡性循環(huán)。運行人員要根據(jù)實際的情況對碳刷進行維護，防止故障的擴大，保護電樞，延長電樞檢修周期?？傊S護碳刷是一項長期的任務(wù)。

[1]甘雨生，魏斌，羅愛珍.發(fā)電機碳刷發(fā)熱原因及解決辦法[J].電力安全技術(shù)，2004-12-25.