（广州市旺隆热电有限公司 广东广州 510000）
摘要：本文系统分析了旺隆热电厂汽轮发电机碳刷发热产生的机理以及碳刷超温的各项因素，并以此为依据提出了相应的运行维护对策。对于避免转子回路失磁、转子短路等严重事故的发生，规范大型发电机碳刷的运行维护管理，进而减少类似故障发生有一定的借鉴意义。
关键词：碳刷事故；发热；电流平衡；措施
0 引言
对于采用交流励磁机的发电机而言，发电机转子碳刷是励磁回路动静接触及能量传递的重要部件。实际运行中，虽然某几个碳刷损坏或故障不会立即威胁到发电机的运行安全，但若发现不及时，将会引起其余正常碳刷的运行条件恶化而相继损坏，轻则使机组被迫降负荷，重则滑环烧毁，造成不必要的损失。因此对转子碳刷的运行维护工作要予以高度重视。
1 事故过程
2016年12月30日 0时46分，接班人员发现#2发电机励磁小室处冒烟，立即派人到现场检查确认。0时47分，减#2发电机无功功率至0MVar，调整无效，#2发电机励磁小室门处有环状火星向外喷射，现场运行人员无法靠近。0时49分，值长下令#2机组紧急停机。结果造成4 个刷握熔化，22个碳刷破损。当时机房内温度35～40℃，有功负荷 85 MW，无功负荷 17 Mvar，励磁电流 880A。
2 碳刷发热的因素
电流流经碳刷将引起碳刷发热、其发热由三部分组成：刷体自身电阻引起的发热、与刷架及集电环间的接触电阻引起的发热，与集电环间的滑动磨擦引起的发热。
3 碳刷事故的原因
碳刷正常运行期间所有48条碳刷工况相近，每条碳刷的电流接近相等，刷体的平均温度较低，碳刷间电流相对稳定平衡（称作强平衡）。运行一段时间后，虽然碳刷的磨损量相近，但出现了氧化膜、气膜、卡阻等因素，碳刷间电流二次再分配，每条碳刷的电流差别增大，处于不稳定平衡（称作弱平衡）。由于长时间运行后，碳刷架积粉严重，个别碳刷接触电阻增加，碳刷电流分配不均，碳刷间弱平衡破坏，个别碳刷电流迅速增大，碳刷严重过热，刷体发红膨胀卡死，大电流转移到其它碳刷，并相继出现膨胀卡死，滑环环火恶性发展，使得短时间内大量碳刷损坏。
4 碳刷发热的原因
基于上述超温机理可以看出，对于碳刷发热问题，影响的因素主要是由于碳刷自身电流过大造成的发热以及外部摩擦所引起的发热。根据现场情况，总结归纳出碳刷超温的主要现象包括以下几方面：
4.1 碳刷卡阻或跳跃。
部分碳刷由于振动、刷握不垂直等原因，会在刷握一侧的上沿和另一侧的下沿产生明显的卡阻，另外，运行人员更换碳刷时如果过度打磨会造成碳刷与刷握间隙过大，从而引起该碳刷跳动。如下图（1）
图（1）
4.2 碳刷压力减小。
虽然为恒压刷握，但各个弹簧压力存在差异。压力小到一定程度，接触电阻不稳定。同时由于弹簧压力不足，刷握和碳刷接触面加长增加了碳刷侧面摩擦阻力，碳刷有可能被阻在握内。
4.3 碳刷接触面形成气膜。
碳刷在运行中，很容易在接触面产生气膜，流过碳刷的电流不稳定。
4.4电流平衡的破坏。
理想情况下，碳刷与滑环的接触紧力较大，接触压降小，所有碳刷工况相近，每条碳刷的电流接近相等，刷体的平均温度较低，碳刷间的电流相对稳定平衡。但在实际运行中，易出现氧化膜、气膜、卡阻、碳刷磨短或弹簧压力降低、碳刷接触面的接触紧力减小、碳刷过度打磨等现象，导致碳刷间电流重新分配，每条碳刷的电流差别增大并处于不稳定状态。当环境温度升高或励磁电流增加时，可引起发热，造成平衡破坏。
4.5碳刷与刷握表面积粉、滑环碳刷接触面脏污、散热环境不佳等也易引起碳刷发热。
5 改进维护处理措施
5.1在生产现场配备直流钳表和测温表，每班测量和掌握每个碳刷电流和温度，碳刷电流控制在10～90A，刷体温度控制在不大于80℃，超出此范围的碳刷应引起特别注意，并增加检查次数，及时查明原因，并进行调整。
5.2加强日常运行维护工作，检查刷握和刷架上有无积粉、积垢现象。如发现积粉、积垢现象，应及时清扫干净。每日用提刷的方法检查碳刷有无卡涩，活动性是否良好。检查刷辫是否完好，接触是否良好，有无过热现象，如出现发黑或烧伤等现象，则应更换碳刷。检查碳刷边缘有无破裂、缺损情况，如存在此现象，更换处理。
5.3碳刷磨损掉1/4时必须更换，消除碳刷太短、电阻值增大、卡阻、阶梯形四面体等现象。
5.4如碳刷滑环出现环火，则大量减小励磁电流，调整碳刷电流平衡后再更换碳刷，不可强行更换大量碳刷。
6 结论
通过对上述措施的综合运用，对于有效降低发电机碳刷温度，消除#1、#2机碳刷的打火现象，较好地实现了强平衡状态运行目的，避免了人为因素的影响，保证了机组的安全运行，可以作为参考和借鉴。
论文作者:刘勋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/20
标签：碳刷论文; 电流论文; 发电机论文; 接触面论文; 现象论文; 励磁论文; 转子论文; 《电力设备》2017年第20期论文;