（神华国华寿光发电有限责任公司 山东 寿光 262714）
摘要:本文主要阐述了某某电厂二期工程引进两台捷克共和国制造500MW机组的发电机转子电流、磨损、温度对滑环及碳刷的影响以及它们相互之间的关系，通过分别对碳刷电流大小、磨损、温度的分析、针对性地提出控制方案及注意事项，保证了碳刷在运行中始终保持良好状态、合理的磨损度，大大降低碳刷维护成本及日常维护量。
关键词:碳刷电流；碳刷磨损；温度；措施
1引言
某某电厂#3、#4发电机为引进捷克的500MW机组，其转子额定电流3579A，额定电压422V；最大连续出力时额定电压463V，额定电流3820A，空载时转子电压108V，转子电流1098A。励磁电流通过两个滑环引入发电机转子，靠近发电机转子绕组侧称为内环，远离发电机转子绕组侧称为外环。内、外环分别装设36块碳刷，每个滑环的碳刷左右两侧对称布置，每侧从上到下4、3、4、3、4共五排18块。碳刷刷孔与碳刷的编号均为内环N1～N36，外环为W1～W36，刷握编号与刷孔编号相对应。碳刷采用发电机制造厂原装天然石墨碳刷，型号为634EN667，规格32mm×32mm×64mm，电流密度为10.2A/cm2。
2碳刷运行状况
机组投入运行以来，在投产初期，碳刷因滑环还未磨合好，表面粗糙而磨损较大，每月大约磨损17厘米左右，个别的在20厘米，运行一个月后，磨损有所好转，大约一月磨损12至13厘米。在运行过程中各碳刷电流偏差较大的现象频繁出现。这种电流偏差大的情况与一期的两台同类型机组一样。由于机组刚投产，滑环的冷却风道内比较清洁，暂时还未出现温度异常升高的情况，但引鉴一期同型机组的运行经验，还得对温度引起足够的重视。
3温度、电流、磨损对碳刷及滑环的影响
1）温度
造成碳刷及滑环温度高的主要因素有电流超限、冷却通道堵塞、磨擦等；而温度低的原因主要是电流密度过小，过度冷却造成的。
据厂家提供资料，碳刷运行中其与滑环的接触面在70℃至110℃时，空气湿度在4mg/m3时，磨损是最小的，因此一般应控制滑环温度不应超过120℃即可运行[1]。温度的低限未作规定，但应尽可能的接近磨损最小时的温度。过高及过低的温度均会导致碳刷及滑环的磨损增大，这样：一是增加碳刷更换频率，维护频率，提高了成本及加大了维护工作量；二是时间长了，对滑环不利。
2）碳刷电流
对碳刷而言，短时的过电流或者受控制的偏差是没有危害的，对滑环而言，趋向于较小值的偏差可导致严重的后果，碳刷电流在75%的额定电流时，在与滑环的接合面可形成最基本的氧化亚铜薄膜，而当电流小于60%额定电流时，就根本不可能产生氧化亚铜薄膜，从而碳刷与滑环完全接触，磨擦增大很多，这种磨擦如长期存在，将会在滑环上划出伤痕，如果碳刷中有类如金刚砂之类的硬颗粒，滑环被划伤的周期就会更短。
3）磨损
磨损形式：滑环与碳刷的磨损形式分机械磨损与电气磨损。
机械磨损指碳刷和滑环表面相接触，由于弹簧压力作用和材料弹性变形的缘故，使直接接触部分互相嵌入。当相对滑动时有磨擦，形成磨损。如果碳刷颗粒细软，则碳粉易被沾在滑环表面，使后者成为具有亮滑的石墨镜面，碳刷的磨面也很光滑，两者的机械磨损都较小。但如果碳刷质量不佳，颗粒粗硬，或甚至含有少数如金刚砂之类的硬质颗粒，则必然会对滑环表面进行刮割，使后者出现金属光泽或纹路，碳刷本身磨面也会出现硬粒脱落后而划出的纹道，这就使机械磨损大大增加。
电气磨损指的是由于电弧高温和放电等因素的作用，使极面材料受到损坏的情况。即电流通过碳刷和滑环的接触面，由于其直接传导的部位不断变动，电流密度又很大，使一些点温度很高；又由于电弧的高温作用，会使两侧极面局部熔化、脱落，金属会变成“金属蒸汽”，碳刷则结构松化，受氧化腐蚀而脱落。极性不同，磨损情况是不一样的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在电弧作用下，阳极(正极)表面局部灼热而蒸发出“金属蒸汽”，使阳极表面损蚀，这叫“阳极蒸发”，阴极(负极)因受正离子撞击和高温作用发射电子，使阴极表面也遭到破坏，这叫“阴极粉化”。由于阳极蒸发和阴极粉化的作用，碳刷和滑环由于电流方向不同会出现极性差别。当碳刷为正极时，碳刷电气磨损大，机械磨损轻微，滑环的电气磨损和机械磨损都很小；当碳刷为负极时，碳刷电气磨损小，机械磨损大，滑环的电气磨损和机械磨损都大[2]。
磨损后果：积粉增多，清理维护工作量增大；碳刷更换频繁，成本高；风道堵塞，引起温度高；对滑环的破坏性损伤等。
4运行中维护规定及注意事项
1、为保证滑环及碳刷的正常运行，维护工作应包括：
1）碳刷投入运行前碳刷不低于刷握3cm，在刷握内活动自如，与刷辫连接无过热烧坏痕迹。
2）碳刷设计的额定电流密度为10.2A/cm2。正常情况下允许碳刷在75%～125%额定电流密度下长期运行。
3）当碳刷电流密度小于75%额定电流时，不得超过5小时，此时应将部分碳刷取去，以使运行中碳刷的电流密度符合允许值。
4）任何转速下，不允许碳刷无励磁运行超过8小时。
5）更换个别碳刷时，应采用事先打磨好的碳刷。对于没有事先打磨好的碳刷，每极最多安装3把。在非常紧急情况下，每极最多安装未经打磨的碳刷18把，但这些碳刷在使用前应将与滑环的接触面应用钢锯锯成2mm深，间距5mm的垂直斜形网状槽。
6）碳刷运行3～6个月后，如果条件允许，应利用计划停机或事故停机的机会，调换一次滑环的极性。
7）机组运行中交接班时运行人员应对滑环碳刷进行直观检查，半小时后测量一次电流、用红外线测温仪测量一次温度并记录，每班中间时段还作一次全面检查。
8）运行中应检查且各碳刷温度均匀，无变色过热现象。测量碳刷刷辫电流及碳刷头部温度时，各碳刷间温度均匀比其绝对值更重要。
2、维护注意事项：
1）发电机检修过程中刷架的安装时，必须保证刷架的轴线精确对准滑环圆心，且刷握下部边缘必须距离滑环表面2mm。
2）检查维护工作只能在一个极上进行，不能同时触及两个极，以免造成短路。并站在绝缘垫上戴绝缘手套和穿绝缘鞋。
3）打磨碳刷应使用专用工器具进行打磨，如若无专用打磨器具，必须用#0碳恻砂纸，严禁用粗砂布打磨。打磨好的碳刷投运前应用白布将其表面擦净。
4）更换碳刷时，同时从刷握中取出的数量不作规定，但必须满足当时的运行工况下对电流密度的要求。
5）对滑环装置进行清理工作时，严禁使用棉纱和有机溶剂以及坚硬工具。
5建议
1）定期对滑环进行清理：定期由检修人员用压缩空气吹扫或用吸尘器清理滑环内的积粉，使用压缩空气应为清洁的干燥空气，不应含有水及油，且压力不得超过0.3Mpa[3]。
2）定期更换极性：因发电机滑环及碳刷不同极性，磨损也不一样，故应利用发电机计划停机或事故停机的时间，定期对正负极性对换一次，以保证滑环两极的磨损一致。
3）使用专用打磨工具：对碳刷的研磨工具，应使用特制的专用工具，工具直径与发电机滑环直径相同，由电动机驱动，可一次磨合多把碳刷。
4）使用专用的刷握压力检查手段：如采用电子称。
结论
某某电厂通过每两个月定期对刷握的清理及加强日常对碳刷运行电流、温度的控制，碳刷运行状况己取得很大改善，大大提高了机组运行的可靠性。希望通过本文的分析，并结合某某电厂实际运行经验的总结，能为采用同类型励磁方式发电机组运行及维护规程的编写提供参考依据。
参考文献
[1]《火力发电厂技术标准汇编—第三卷运行标准》中国电力出版社.
[2]《电气运行工人技术问答—电动机》杨传箭水利电力出版社.
论文作者:李晓强,肖峰,郭建材
论文发表刊物:《电力设备》2015年第11期供稿
论文发表时间:2016/4/29
标签：碳刷论文; 磨损论文; 电流论文; 温度论文; 发电机论文; 转子论文; 机组论文; 《电力设备》2015年第11期供稿论文;