（柘溪水力发电厂 湖南益阳 413508）
摘要： 发电机转子集电环碳刷在运行过程中的接触程度，能随时影响碳刷上的电流分布，对集电环碳刷系统的使用寿命有决定性的影响作用。通过调整集电环、碳刷和刷握的松紧度及压紧度，可以优化平衡集电环上的电流分布，保证机组安全运行。
关键词：集电环；碳刷；电流
根据“卢加林纳雍发电总厂2号发电机转子烧毁事故”及其它电厂类似事件的总结材料，以及结合本单位实际，对发电机集电环碳刷进行电流检测的情况，我们发现本厂有部分碳刷亦存在过电流或电流偏低甚至为零的现象，同样存在发生“卢加林纳雍发电总厂2号发电机转子烧毁事故”的隐患，为防止发电厂发生类似事件，特选择此课题进行分析，排除发电机滑环碳刷电流分布的不均匀性，提升发电机运行可靠性。
1、发电机集电环碳刷电流分布均匀隐患剖析
1.1 集电环碳刷恒压弹簧的金属疲劳
发电机长期运行，使刷握内部恒压弹簧产生疲劳，而弹簧疲劳程度不同，恒压弹簧压力也会不同，使碳刷与接触电阻不等，造成处于并联方式的各碳刷回路电流分配不平衡，一部分碳刷过电流、另一部分碳刷载流不足。
1.2 设备运行环境恶劣
碳刷和集电环在长期运行中，各碳刷积碳程度不同，积碳多的碳刷在刷握内不能窜动自如，出现卡阻或接触不良，导致碳刷与集电环间接触电阻和电流不等。
1.3 集电环碳刷的材质及接触面
碳刷材质软硬不一，机组长期运行中，材质较硬的碳刷存在掉边、缺损、开裂现象，影响碳刷有效接触面，导致碳刷与集电环间接触电阻和电流不等。
1.4 集电环在碳刷的常年磨损下，出现坎沟、形成凹痕，导致碳刷与集电环间接触电阻和电流不等。
2、实例现状调查
现状调查根据柘溪水力发电厂1-6号发电机集电环碳刷系统运行时间超长，个别集电环运行时间超过了55年。集电环碳刷刷握弹簧的长时间运行，会造成弹簧金属疲劳、弹簧压力下降、集电环磨损等问题，最终导致集电环碳刷接触不良，造成集电环碳刷电流分布不均匀。
3、不安全隐患原因分析
3.1运行时间较长：
我们查阅机组运行历史数据，发电厂1号发电机1962年投产、6号发电机1974年投产，1-6号发电机集电环运行时间在54年至42年不等，集电环表面磨损严重，现场量取的各机组集电环的磨损凹凸数据中，磨损最严重的1号机组集电环凹面深度大于0.5mm,其它机组的集电环也存在不同程度的磨损。
3.2机械振动造成弹簧金属疲劳：
机组长期运行，转子机械运行转数为136.4-150转/每分钟，因机组各向电磁差异，碳刷弹簧在刷握内以约2Hz为周期，做径向的反复运动，在重复性机械力的作用下，会造成碳刷弹簧金属疲劳。[2]由于不同弹簧疲劳程度不同，直接导致弹簧对碳刷的压力存在差异，进而造成机组运行时集电环碳刷电流分布不均。恒压弹簧弹力检测数据。
3.3 安装方法不当：
3.3.1 检修人员安装碳刷时对弹簧的过度拉升；
3.3.2 更换碳刷时，导流刷辫与刷握本体缠绕，导致碳刷在刷握内串动受限；
3.3.3 刷握安装角度不正确，通口未正对集电环圆心，导致刷握中的碳刷与集电环接触面存在角度，未形成良好的面接触。
4、针对不安全隐患原因制定对策实施
4.1技术水平低的解决措施。
针对检修安装工艺问题，严格按质量管理流程执行，严抓培训，把好每道工序质量关，对不合要求的安装质量问题严格考核，并执行班组、公司、厂部三级验收，提高全体工作班人员的安全责任心和质量意识，并严格遵守各项工艺规程。
4.2 机械振动造成弹簧金属疲劳的解决措施。
针对原集电环碳刷刷握机构运行时间长，弹簧压力下降等问题，结合机组大小修工作，同步对该机组集电环碳刷刷握弹簧进行更换改造。
4.3 设备陈旧老化的解决措施[3]
设备运行时间长，造成碳刷过短或表面不平，弹簧压力不够，积碳过多卡涩及碳刷材质等问题，引起碳刷卡阻或接触不良，导致各碳刷与集电环间接触电阻和电流的不均匀。我们定期跟踪检测，对碳刷过短或表面不平，弹簧压力不够的集电环碳刷及刷握进行更换。
4.4 碳刷的质量差的解决措施
a、将碳刷全部更换为材料较软、导电性能较好的碳刷，并研磨碳刷工作面，使碳刷接触面增大，减小接触电阻；
b、严格按照运行规程对碳刷和集电环进行常规检查，并做好记录及时清理积碳，更换不合运行要求的碳刷。对集电环碳刷刷握弹簧在原参数基础上，通过对其机构力学进行计算分析，选配最佳更换的碳刷参数，新旧碳刷对比如下表2。
4.5 集电环表面接触差的解决措施
车削、打磨集电环烧蚀表面，先用200目砂纸初抛光，再用金相砂纸细抛光，最后用酒精擦拭表面，使表面光洁度完全符合技术要求。
5、施工效果检查
表2：2017年02月08日检测的5号发电机集电环碳刷电流原始数据表 
已改造后的集电环碳刷、刷握恒压弹簧及研磨的机组，碳刷电流均值水平合格率达到98%。
6、结束语
改善发电机集电环碳刷电流分布的均匀性，提升了机组运行的安全可靠性，杜绝了机组大运行、满负荷方式下碳刷电流因分布不均匀，导致个别长期碳刷超载过热相继烧毁以致碳刷集电环系统失效、机组转子失磁的事故隐患。
参考文献：
[1]杨文进。普定电站3号机集电环碳刷温度过高原因分析及处理[J],贵州电力技术,2014年第17卷第3期,14-15
[2]黄伟青。潮州供水枢纽机组集电环碳刷系统存在问题及解决措施[J],广东水利水电，2011年第7期，82-83
论文作者:陈万,张志权,朱峰,方东辉
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/16
标签：碳刷论文; 集电环论文; 弹簧论文; 电流论文; 机组论文; 发电机论文; 转子论文; 《电力设备》2017年第28期论文;