云南华电鲁地拉水电有限公司
摘要：云南华电鲁地拉水电站6台机组，全部采用天津阿尔斯通水电设备有限公司SF360-60/15070混流式水轮发电机组。从投产开始，6台机组碳刷滑环温度就不同程度的偏高，针对该问题我们采取了很多相对措施进行降温，本文就从水力发电厂发电机碳刷滑环如何温度高及如何解决进行分析。
一、前言
鲁地拉水电站位于云南省大理州宾川县与丽江地区永胜县交界的金沙江中游河段上，是规划中金沙江中 游河段八个梯级水电站的第七级电站，上接龙开口水电站，下临观音岩水电站。本电站为地下厂房，以发电为主，总装机容量 2160MW，装设 6 台单机容量360MW 的混流式水轮发电机组。
二、设备参数
二、集电环碳刷现状
1、1#、3#、5#、6#机组基本正常，2#、4#机组温度偏高，负极碳刷有打火儿现象。
2、1#、3#、5#、6#机组集电环碳刷现状。
（1）1#、3#、5#、6#机组运行基本正常，正极碳刷（上环）温度略高于负极碳刷（下环）温度，但均属正常范围。集电环温度略高于碳刷温度。
（2）碳刷表面光滑，无掉块、凹点、波浪等问题。
（3）刷握弹簧为重庆华能和摩根供货。
（4）集电环表面光滑，倒角处略显粗糙，无电蚀现象，粉尘较少，基本无油污。
（5）由于机组常有空转情况，对集电环氧化膜的形成带来不利影响。
（6）机组运行时，集电环目视摆度相对较小（现场无条件进行测量）。
3、2#、4#机组集电环碳刷现状
（1）2#、4#机组部分碳刷在高负荷工况下出现高温现象，并且出现高温的碳刷存在不确定性；在高负荷时，集电环温度也同时偏高，上环约 130 摄氏度左右，明显高于下环。
（2）上环（正极）碳刷表面为波浪状，表面粗糙，无法与集电环表面良好接触；下环（负极）碳刷表面光滑，无掉块、凹点、波浪等问题。
（3）集电环上环表面存在附着物，疑似为碳粉混合物。并有少量电蚀现象。
（4）集电环下环表面清洁、光滑，无电蚀痕迹，基本无油污、粉尘。
（5）运行时，上环有明显打火儿现象。
（6）集电环目视情况下，摆度相对较大（现场无条件进行测量）。上环摆度略大于下环；
（7）机组运行时，集电环罩外增加了两台风机。
二、鲁地拉电站1#机到6#机集电环碳刷温升情况（碳刷温度为最高温度）
三、集电环碳刷温升问题建议解决方案
1、1#、3#、5#、6#机组集电环碳刷建议处理方案
（1）以上台份机组，基本正常，可以保证安全运行。可在2#、4#机改造成功后再考虑进一步优化工作。
（2）请按照以下要求进行日常维护工作：
①保持集电环表面光滑，表面和通风沟（螺旋槽内）保持清洁。集电环表面有污物或者高点、凹坑时，是碳刷打火儿最主要的成因；通风沟内不清洁，将影响集电环的散热。
②保证碳刷与集电环表面接触良好，碳刷表面光滑、无掉块、凹坑、波浪等问题。
③请使用相同型号的碳刷，不要混用。
④更换电刷前，先测量碳刷阻值（碳刷接触表面与接线端子之间），选取阻值相近的碳刷安装在同一集电环上，避免接触电阻过大或分布不均匀而产生的发热。碳刷刷体压降、刷辫压降会存在一定差异。
⑤建议每次更换碳刷数量不超过该集电环碳刷总数的10%，更换前应将碳刷磨圆至与集电环外径一致；如需更换较多碳刷时，建议先使用较小机组负荷，逐步增大。
⑥碳刷须在刷握内能自由灵活移动。碳刷在刷盒中摇摆或动作卡涩，也会使碳刷温度升高。
⑦检查碳刷恒压弹簧压力，同一集电环上的恒压弹簧压力偏差不宜超过5％。碳刷压力不均匀，易造成发热和过流不均匀；不要轻易更改恒压弹簧的压力，减小弹簧压力，在一定程度上是可以减小碳刷的磨损量，但会带来打火、运行不稳定等慢性不利影响，甚至使整套集电系统进入恶性循环；不同恒压 弹簧不要混用。
⑧检查刷握（碳刷）是否与集电环表面垂直。
⑨检查刷握与集电环表面的间距，考虑到当前情况，间距建议为3-4mm。调整间隙时，可使用一层 4mm 厚的橡胶垫附在集电环表面，将刷握抵到橡胶垫上，然后上紧定位螺丝，取出橡胶垫。
⑩每6到12个月，调换一次励磁引线正负极。
2、2#、4#机组集电环碳刷建议处理方案
（1）可利用机组检修时进行改造，下面以2#机组为例；
（2）根据各机组集电环碳刷温度的测量结果，集电环温度普遍高于碳刷温度，这并不是最佳的运行状态，也是共性问题，说明集电环散热存在改善空间。可以通过改善通风来解决此问题。
（3）可按照以下方案对2#机进行改造：
①清理集电环表面及螺旋槽内部。
②检查集电环圆度，如需要进行加工。各尺寸、形位公差和光洁度须满足图纸要求；保持螺旋槽的深度不变和螺旋槽尖角处须做R0.8到R1的倒圆。
③检查上、下环集电环与安装法兰的同轴度，须满足图纸要求。（集电环的回转中心由安装法兰来保证）
④条件允许的情况下，检查集电环（上、下两环）摆度。按照 GB/T 8564 要求，集电环绝对摆度应小于0.5mm。
⑤保证集电环表面光滑，如有高点、凹坑、金属毛刺、电蚀痕迹等进行打磨、修复。
⑥将粉尘收集装置的护罩全部拆除，包括透明的有机玻璃部分和蓝色的玻璃钢罩，使集电环完全裸露，增强其散热条件；此时，暂且不考虑粉尘收集的问题。如果此方式可有效降低集电环和碳刷的温度，可说明通过改善通风可以完全解决集电环发热问题。
⑦将全部碳刷更换为摩根的AY型号，此型号碳刷为进口产品，各参数更适用于水电项目。
⑧更换电刷前，先测量碳刷阻值（碳刷接触表面与接线端子之间），选取阻值相近的碳刷安装在同一集电环上，避免接触电阻过大或分布不均匀而产生的发热。碳刷刷体压降、刷辫压降会存在一定差异。
⑨更换前应将碳刷磨圆至与集电环外径一致；
⑩碳刷须在刷握内能自由灵活移动。碳刷在刷盒中摇摆或动作卡涩，也会使碳刷温度升高；
11检查碳刷恒压弹簧压力，按照弹簧压力分类，压力接近的弹簧用于同一集电环上。恒压弹簧压力选取 200 或 220gf/cm2 同一集电环上的恒压弹簧压力偏差不宜超过5％。碳刷压力不均匀，易造成发热和过流不均匀；
12恒压弹簧压力较小，易发生打火现象；不同恒压弹簧不要混用；
13检查刷握（碳刷）是否与集电环表面垂直；
14检查刷握与集电环表面的间距，考虑到当前情况，间距建议为3-4mm。调整间隙时，可使用一层 4mm 厚的橡胶垫附在集电环表面，将刷握抵到橡胶垫上，然后上紧定位螺丝，取出橡胶垫；
四、结语
通过以上改造，并经过实际运行验证，能有效解决集电环碳刷发热问题，说明可通过通风散热手段来解决此问题。可对通风系统进行改造，能从根源解决问题。
参考文献：
[1]GB/T7894-2009水轮发电机基本技术条件
[2]DL/T 751-2014水轮发电机运行规程
[3]DL/T 838-2003发电企业设备检修导则
[4]GB/T 8564-2003水轮发电机组安装技术规范
作者简介：
徐品，生于1989年11月30日，男，云南华电鲁地拉水电有限公司一次班福班长。
论文作者:徐品,应琦
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/18
标签：集电环论文; 碳刷论文; 机组论文; 表面论文; 上环论文; 弹簧论文; 温度论文; 《基层建设》2018年第25期论文;