摘要：近年来，随着经济的发展，电厂的规模也不断扩大，发电机励磁碳刷打火在各个电厂的运行生产中是常见的异常现象。为了解决这个异常现象，维护人员必须要通过对碳刷打火的现象进行分析、判断，找出了励磁碳刷产生打火的可能原因。继而利用运规和相关知识相结合的方法，提出了一系列处理碳刷打火的方法，最终将碳刷打火现象消除，以促进机组正常运行。本文首先阐述了600MW发电机励磁碳刷打火产生的危害，其次分析了产生火花的原因，并提出了相应的措施，最终阐述了一些注意事项以供参考。
关键词：600MW发电机；励磁碳刷；打火原因分析；处理措施
众所周知，600MW发电机运行中碳刷打火是常见的故障之一。如果不及时消除，可能会导致600MW发电机环火，严重时会烧毁滑环造成失磁而被迫停机。这对于大型600MW发电机而言，紧急停机不仅造成系统出力下降，影响系统稳定运行和企业的效益，而且会对600MW发电机本身产生极大的危害。所以我们有必要对600MW发电机组的碳刷打火原因进行认真的分析，监测设备运行状况，拟定相应的对策来防止或消除600MW发电机碳刷打火现象，保证机组的顺利运行，促进电厂的长远发展。
一、600MW发电机励磁碳刷打火产生的危害
600MW发电机运行中碳刷打火是常见的故障之一。如不及时消除，可能会导致发电机环火，严重时会烧毁滑环造成失磁而被迫停机。就大型600MW发电机而言，紧急停机不仅造成系统工作能力下降，影响系统稳定运行和企业的效益，而且对600MW发电机本身也危害极大。所以我们有必要对600MW发电机组的碳刷打火原因进行认真的分析，监测设备运行状况，拟定相应的对策来防止或消除600MW发电机碳刷打火现象。
二、600MW发电机励磁碳刷打火现象发生的原因分析
2.1碳刷与换向器间的接触压力小，导致火花的产生
近几年，每次处理励磁机碳刷打火都是先车励磁机转子，再扣槽。而由于检修人员技术不过硬，每次都会使转子直径缩小2mm-3mm。经测量，六台励磁机的转子直径缩小都在20mm以上。转子直径变小了，碳刷弹簧型号未变，碳刷的更换仍按以前的规定执行，那么，当磨损到一定程度时，碳刷压力就会偏小，由于各方面原因转子总会有一定程度的振动，这就会使碳刷与换向器接触不良跳动而产生火花。另一方面，由于碳刷有一定的硬度，接触或紧或松会被划伤，使换向器表面的氧化亚铜薄膜受到破坏，甚至使氧化亚铜薄膜难以形成，于是就更容易形成火花。
2.2碳刷更换不及时，使得温度上升火花出现
由于各种原因产生火花后，碳刷已经被烧伤，这时，如果不及时更换，碳刷与换向器表面接触电阻就会增大，发热量就会增加，温度就会升高，容易产生火花；另一方面，碳刷被烧伤的部分导电性能降低，相对而言，这一部分就变为点接触，这时就会产生火花或电弧。如果长时间如此运行，温度达到一定程度，还会发生电离的现象，打火将更加严重。
2.3维护不到位，造成碳刷磨损严重或卡塞
对于一些地处大沙漠边缘，风沙大，机组运行中如罩不严会使沙粒进滑环表面，引起碳刷跳动加剧、摩擦增大、接触不良，并且产生大量的碳粉。碳粉聚集在刷握内会造成碳刷卡涩，会造成碳刷磨损严重或卡塞，也会影响电流的分配而导致打火的发生。这是如果维修不到位，其必然会引起碳刷的严重磨损和毁坏，给正常的生产工作带来很大的问题。
2.4滑环、碳刷、刷握及刷架表面脏污，易造成火花产生
正常运行的600MW发电机滑环采用带有自通风表面冷却的结构，把磨下的石墨碳粉、发热的碳刷及时抽走，达到清洁冷却的作用。外面的粉尘伴随着热空气吸进碳刷，附着在刷柱上，一方面影响碳刷散热。另一方面碳刷发生火花时因刷柱表面不清洁，刷柱之间绝缘强度不够很容易产生火花。
2.5滑环表面光洁度不够或椭圆度大
滑环表面应光滑平整，光洁度不低于7，不平度在0．05mm 以下。滑环由于长年磨损和碳刷火花烧蚀等因素，表面粗糙不平，造成碳刷与滑环接触不良而冒火。600MW发电机滑环椭圆度应不大0．05mm。如椭圆度超标机组大轴旋转时，碳刷不断跳动，使碳刷与滑环间断性接触不良，造成碳刷冒火，严重时会灼伤滑环，甚至产生环火造成跳闸事故，所以应定期清扫滑环表面。
三、解决600MW发电机励磁碳刷打火现象发生的措施
3.1改造碳刷弹簧的弹性，增加碳刷与换向器间的接触压力
针对励磁机转子直径变小，碳刷与换向器间的接触压力不足的现象，如果要保证接触压力，就必须在碳刷按规定仍可用时就更换，这样频繁地更换碳刷，不仅增大了维护检修的工作量，而且备品备件消耗增大，发电成本升高。如果对碳刷的弹簧进行改造，增大弹簧的弹性，使弹簧在被磨损到比较短的时候与换向器间的接触压力仍然能得到保证，不会导致因碳刷接触压力减小而打火。
3.2加强管理和巡检、点检，保证碳刷及时更换
为了保证碳刷质量，应该统一采用同一种质量较好的适合于本厂机组型号的碳刷。这一方面便于管理，另一方面有利于探索调整的方法、总结经验和更好地维护。更重要的是要加强600MW发电机和励磁机的日常检查即巡检和点检，发现异常，及时处理解决，不要使问题扩大，减少机组的起停次数。另外，加强管理和巡检、点检，可以保证碳刷及时更换，加大对碳刷的检查力度，一旦出现损坏就及时的更换，以防止火花的出现。
3.3加强运行维护，防止碳刷磨损
首先检查处理不打火和无过热的电刷，检查是否接触良好。因为打火和过热的碳刷有可能是接触最好的碳刷．如果先处理了这些接触良好的碳刷，势必造成打火的碳刷打火更严重，甚至造成环火，所以这一点在处理过程中是相当关键的。其次，当碳刷上沿与刷握平齐时，该碳刷就应予以更换同一排碳刷不能同时更换三块以上，且每一块碳刷与滑环的接触面积不小于70％或2／3以上；更换碳刷前要对碳刷进行仔细的打磨．使得碳刷与滑环接触面粗糙。有利于二者的接触良好，600MW发电机与励磁机应使用同一牌号的碳刷。最后，为了加强运行维修，还要对于破损的碳刷，要重新打磨卡塞或接触不好，接触面不良的碳刷，以保证其可以正常使用。
3.4加强集电环的结构改造，以避免风尘积压
集电环表面加工成螺旋沟槽以确保集电环之间可靠接触，有效排除碳粉，集电环设有斜流式轴向通风孔和与螺旋槽相同的径向通风孔。加强集电环表面和环体通风冷却，避免风尘积压。另外，运行人员要定期对碳刷和刷架进行吹扫，检修人员每次停机时，用压缩空气进行吹扫，清除刷架、刷握、滑环等处的积灰和污垢，使碳刷活动自如，从而保证生产的正常进行。
3.5定期清理光环，保证其光滑度
用白布浸少许酒精擦拭滑环，用干净白布擦拭电刷表面。经过多次的打磨擦拭和其他辅助措施的实施，最终使得碳刷恢复了正常的运行状态。通过这种方法保证其表面的光滑度，清洁度。同时，注意加强维护工作，及时处理粗糙表面，防止碳刷与滑环接触冒火。
四、正常运行的维护和注意事项
4.1检查集电环上的碳刷有无冒火现象，如出现火花，应进行处理。（见下表1）
4.2检查碳刷在刷握内应能上下活动，不得有摇摆或卡住的情形。
4.3检查刷辨是否完好，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；运行期间，由于发热或振动使刷握、刷辨的螺丝松动时，应立即紧固。
4.4检查碳刷的磨损程度，刷块边缘是否有剥落现象，如果碳刷磨损严重或刷块有剥落时必须更换碳刷。
4.5检查有无颤振。刷握最低点距离滑环4 ～ 5mm，既保证足够间隙又可减小振动。滑环磨损不均，碳刷松弛、机组振动等原因也将会引起碳刷颤振，此时必须将碳刷拔出检查原因并消除。
4.6检查刷握和刷架上有无过热现象，其温度应不高于120℃。
4.7控制碳刷电流分配和温度变化，配备直流钳形电流表和远红
外测温仪，定期测量和掌握每个碳刷的电流和温度。碳刷电流应控制在20 ～ 100A，刷体温度控制在80℃以下，及时消除电流不平衡、气膜、氧化膜、卡阻等隐患，保证碳刷在强平衡状态下工作。
4.8检查刷握和刷架上有无积垢，定期清扫。
4.9检查集电环表面有无过热现象，其温度应不高于120℃。
4.10控制碳刷电流分配和温度变化，配备直流钳形电流表和远红外测温仪，定期测量和掌握每个碳刷的电流和温度。碳刷电流应控制在20—100A，刷体温度控制在80℃以下，及时消除电流不平衡、气膜、氧化膜、卡阻等隐患，保证碳刷在强平衡状态下工作。
4.11碳刷磨损掉三分之一时必须更换，消除碳刷太短、电阻值增大、卡阻、阶梯形四面体等现象
五、结束语
总而言之，为了保证600MW发电机组安全稳定的运行，我们必须积极地采取一些措施，控制磁系统的常见故障，特别是要采取措施防止和消除600MW发电机组碳刷打火的现象。在机组运行中，励磁碳刷打火是600MW发电机常见的故障之一。碳刷打火如果不能及时消除，碳刷温度会因打火发热而不断上升，当温度上升达到一定程度时，碳刷、滑环可能会因过热而烧毁，最终导致600MW发电机被迫停运。600MW发电机被迫停运不但会影响电力系统平衡与稳定，而且对发电企业经济效益也会造成极大损失。因此，维护人员要充分利用规定及相关知识，对600MW发电机组碳刷打火的现象进行分析，消除运行中的打火情况，对碳刷进行精心的维护，及时的控制一些碳刷打火问题，使得碳刷打火消除在萌芽状态。
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论文作者:符志龙
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/23
标签：碳刷论文; 发电机论文; 现象论文; 励磁论文; 集电环论文; 火花论文; 机组论文; 《电力设备》2017年第17期论文;