辽宁调兵山煤矸石发电有限责任公司 辽宁调兵山 112700
摘要：本文通过对辽宁调兵山煤矸石发电公司1、2号发电机集电环-电刷装置励磁电刷运行以来发生的电刷打火故障及日常维护分析了一些电刷打火原因，总结了一些预防措施，希望能引起发电机维护人员重视，加强励磁电刷的维护工作，减少发电机励磁电刷打火造成集电环烧毁的事故的发生。
关键词：集电环；励磁电刷；打火
发电机集电环-电刷装置的火花故障不是一种频发性故障，也不是一种很难分析判断的故障，但根据最近的事故统计资料表明，近年来由于环火造成发电机集电环烧毁恶性事故却逐渐增多，造成的损失也十分巨大，因此在日常运行中加强发电机励磁电刷打火的预防措施也就变得重要起来。
一、励磁电刷的作用
发电机是采用让磁场旋转的方法切割导线的。旋转磁场是转子，被切割的导线是定子。 为了让转子产生磁场，必须向转子的线圈输入励磁电流。励磁电刷就是用来将励磁机产生的励磁电流送入转子线圈的。
二、通过我厂事故探究励磁电刷打火根源
公司1号发电机曾因励磁电刷环火造成1次事故。励磁电刷采用恒压形式，每极40条电刷，事故发生后检查发现滑环侧损坏非常严重，南北两个刷架上的刷握大部分烧熔或部分烧熔，弹簧烧熔及断裂情况普遍，造成部分电刷脱出。电刷刷辫大多烧断，部分电刷烧熔。两侧刷架各有几个电弧烧伤点。此类类似事故，对于我公司经济损失将是非常大的。近几年时间内，1号 2号发电机相继发生滑环过热，电刷打火情况，最为严重的是2005年4月-10月长达半年的时间内1号机滑环电刷严重过热 打火，有时会出现瞬间环火，主励电刷刷辩温度最高达到150℃以上，情况最危急的一次接连烧断电刷刷辩4块(每极滑环40块电刷)，另有多块电刷因负担电流过大造成过热而卡涩，严重威胁机组安全运行。从产生过热故障的原因发热看，主要有以下几个方面：
1.由于通风不良导致的
通风不良主要是因为冷却风道堵塞，集电环表面通风沟、通风孔堵塞、循环风扇风量下降等原因，尤其是当运行中集电环表面温度过高时，导致电刷磨损加剧，电粉积聚增加，有可能会堵塞上述集电环表面的散热通道。因此在大小修时，应对集电环表面通风沟、孔以及冷却风道滤网进行清理，保持通畅。
集电环和电刷是通过相互滑动接触导通励磁电流的，根据容量及型号的不同，每个集电环上大约分布着40只电刷，由于接触电阻的不同，电流分配的差异，会导致发热不均匀有以下几个原因：(1)电刷与集电环表面接触电阻、电刷与刷辫接触电阻、刷辫与刷架引线接触电阻过大。同时检查回路中各螺丝是否紧固。检查电刷接触面的清洁程度，是否存在油污污染。2)电刷压力不均匀或不符合要求。当弹簧压力不均时，同组电刷与滑环接触面的接触紧力不同，就会造成分流不均，称为弱平衡这个阶段时间长，逐渐变化，不容易引起警觉。当环境温度升高或励磁电流增加时，随时可造成弱平衡破坏，恶性循环就此开始。(3)集电环与转子引线接触电阻过大，这种情况应对集电环与转子引线间的紧固螺丝进行加固。(4)电刷材质不良、导电性能差、使用的型号不符合要求或者使用了不同型号的电刷。(5)电刷使用过程中电阻值逐渐增大。
3.由于机械及摩擦等原因造成的过热
集电环与电刷过热故障中，很大一部分是由于机械及摩擦等原因导致的过热，在我公司#1#2发电机起机时而未加励磁的情况下(一般定速以后投入励磁系统)，曾经发现集电环与电刷温度高，或者在运行中温度过高，一般电刷温度超过100℃时，拔出几只电刷后，温度反而降低，那就基本可以肯定是由于机械及摩擦原因导致的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆机械及摩擦导致发热的情况很复杂，主要有以下几个方面：(1)电刷接触面研磨不良或运行中一次更换过多的电刷。运行中更换电刷，在同一时间内，每个刷架上最多只允许更换电刷总数的1/4左右。换上的新电刷应事先在与集电环直径相同的模型上研磨好，且新旧牌号须一致。如果在大修时一次更换的电刷很多，应当在投运前冲转时，为电刷表面形成氧化膜留够充足的时间。(2)电刷与集电环接触面过小，接触面积一般不应小于单个电刷截面的75％。(3)电刷在刷盒中摇摆或动作卡阻。电刷通过电流后发热，刷体膨胀，易卡在刷握，这时拉动刷辫感觉很紧；部分电刷由于振动、刷握不垂直等原因，会在刷握一侧的上沿和另一侧下沿产生明显卡阻，为防止此类现象发生，在安装时一要保证刷握垂直。(4)刷握与集电环表面间隙过大。由于电刷材质较脆，当刷握与集电环表面间隙过大时，运行中电刷不能整体接触集电环，与集电环呈斜面接触，容易造成电刷崩裂的情况。(5)电刷接触面形成气膜。电刷在允许最大速度下运行，很容易在电刷接触面产生气膜和跳动，流过电刷的电流不稳定。
4. 由于电刷在运行过程中产生跳振
滑环由于长时间磨损，电刷压力不均匀以及刷盒安装角度不与滑环垂直，造成圆度和锥度超标，造成电刷在运行过程中产生跳振现象，我公司1、2号机都出现过此类现象，导致电刷崩角。
三、电刷打火的预防措施
1 创建电刷表面氧化膜形成和正常工作的条件
氧化膜的形成需要一些条件，当条件不满足时，氧化膜无法形成或形成不良，主要有以下几个原因：(1)温度过高：电刷的氧化膜一般在70℃左右较易形成，当集电环、电刷出现过热故障时，通常温度都在150℃以上，在05年夏季#1发电机电刷严重打火期间，最高曾测得225℃，此时即便换上新的电刷，氧化膜也不易形成，无法起到润滑作用，电刷磨损将加剧，导致温度继续升高，成为恶性循环。此时可采取外部强迫降温的方法。(2)冷却空气中有污染性杂质：空气中的杂质对电刷表面氧化膜的形成将带来不利影响。(3)空气湿度太低或含氧量太低：电刷表面氧化膜的形成需要空气中有一定的水分含量，即空气湿度不能太低，但也不能太高。
2 严格控制电刷及刷架产品的质量
目前，同一品牌的电刷，都是在各个不同的地方、不同的工厂加工的。这就要求我们在进货过程中对产品质量严格把关，对生产厂家的工艺和质量检测手段及程序进行了解。我厂现在选用的是上海摩根电刷，型号为NCC634。据运行中实际观察和测量，该电刷体积密度轻，集电环运行线速度可达80m/s,电刷和集电环接触相对良好，均流行较好，运行温度比一般的石墨电刷低20-30℃。
3 生产运行中加强对集电环及电刷的维护管理
将消除电刷火花的被动管理形式改为控制电刷电流分配和温度的主动管理形式。加强电刷、集电环系统的专职维护制度，提高专责人的技术水平。在生产现场配备直流钳表和测温表，每班测量和掌握每个电刷电流和温度，电刷电流控制在10～90A，刷体温度控制在不大于80℃，及时消除电流不平衡、气膜、氧化膜、卡阻等因素，保证电刷在强平衡状态工作。消除电刷太短、电阻值变大、卡阻、阶梯形四面体等现象。
4.避免电刷在运行中出现跳振现象
有时因为机组振动或滑环表面光洁度不良而造成电刷跳动，后果一是容易造成电刷边角脆裂，二是造成电刷单边磨损犯卡过热，此时可采取在电刷和压簧之间加装楔形垫片，使电刷的受力方向与发电机旋转方向相反，可避免电刷在运行中出现跳振现象，但是在机组振动良好或滑环氧化膜形成之后，应分批将加装的楔形垫片一一取下，并更换上新的电刷。
5 确保滑环和电刷清洁
对于运行中因消音罩轴封或轴瓦密封轴封间隙调整不合适和漏油，致使滑环和电刷上附着油污和粉尘，在平时应该勤维护和吹拂清扫，并对滑环冷却风道的滤网定期清扫，确保滑环和电刷清洁。
参考文献：
[1]胡新军.发电机滑环碳刷电火花故障处理，电力安全技术，2004，06
[2]许世辉.电力设备及运行维护，中国电力出版社，2009
作者简介：
刘磊，男(1987-)本科，研究方向为电力系统检修与维护。
论文作者:刘磊
论文发表刊物:《基层建设》2016年7期
论文发表时间:2016/7/5
标签：电刷论文; 集电环论文; 发电机论文; 励磁论文; 电流论文; 接触面论文; 温度论文; 《基层建设》2016年7期论文;