摘要：发电机运行中碳刷打火、过热是常见的故障之一，若不及时消除，可导致发电机滑环形成环火，对发电机组安全运行造成直接威协，严重时被迫停机。因此，加强对集电装置部分的维护，能及早发现问题和解决问题，才可以免除很多事故的发生。
关键词：碳刷；滑环；过热；故障；维护
1 引言
本单位#1、#2发电机自从投运以来碳刷与滑环的温度一直比较高，平均温度在95℃左右，到了夏季随着环境温度的升高碳刷与滑环的温度会进一步提升至110℃左右。发电机碳刷与滑环长时间在这种温度下运行可能发生滑环环火的安全事故，同时温度过高也会使碳刷加速磨损，增加运营成本。
2 燃机发电机碳刷及滑环温度偏高现状
机组投运后发现#1、#2机碳刷与滑环温度偏高后,积极与发电机厂家进行沟通，经过处理后温度有所下降但运行一段时间后又回到较高温度区间运行。之后多方收集各种资料并与其同类机组对比发现如下问题：1、通风量小、达不到冷却效果；2、发电机外部有隔音设备，励磁风道排出的热风在一个相对狭小的空间内一直循环。
3 可能引起的碳刷发热原因分析
3.1 碳刷和集电环的机械磨擦产生的热量，产生这一部分热量和发 电机的集电环外径、碳刷和集电环之间的摩擦系数有关系。集电环的外径越大，线速度越大，碳刷在集电环上造成的摩擦损失和产生的热量就越多。
3.2 碳刷与集电环之间接触电阻产生的热量，这一部分热量分散在各个碳刷上。每一个碳刷产生的热量有多方面因素的影响：第一，发电机正常工作需碳刷以及压簧的协作，然而因每一个压簧的使用期限、质量以及工作压力等所存差异比较大，而这种差异也导致碳刷与滑环之间接触点电阻有所不同，从而导致各个碳刷产生的热量不均匀导致接触电阻大的碳刷发热严重。第二，发电机滑环碳刷于刷盒内不断地摇动，且碳刷磨损严重，其边缘存在剥落问题以及刷架附近存有污垢，再加上电力的分配不是很均匀，同时震动幅度比较大，和集电环相偏离，导致局部发热加剧。第三，尽管碳刷型号与规格均一样，但是由于阻值之间存在着一定的差距，同极滑环上各碳刷之间的压簧压力不断减小、电流的分配不均以及个别的碳刷通流过大等，因此也很容易导致滑环碳刷局部过热。第四，运行过程中，运行及维护人员未能认真地执行定期巡检和清扫工作，未能及时的发现发电机碳刷存在局部磨损、碳刷压碳簧力量不足、冷却风道堵塞等现象，最终导致发电机碳刷着火。
3.3 机组本身所接带的无功对发电机滑环温度也有很大的影响。发电机所带的无功越多励磁电流就越大，从而产生的热量也就越多。在同样的散热条件下滑环的温度会必然的升高。
4 根据发热状况实施改造方案
将励磁风道内一个挡板拆除增大通风流量；将励磁风道出风口延伸至隔音罩外部。利用机组停运期间对#1、#2发电机碳刷小间励磁风道进行改造。机组启动后现场总负荷750MW，环境温度38℃时用红外测温仪测量#1、#2发电机碳刷由105℃左右降至82℃左右，滑环温度由85℃左右降至70℃左右。改造后效果明显、达到预期目的，彻底解决了两台发电机的安全隐患，保证了#1、#2发电机长时间安全稳定运行。
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5 加强维护措施分析
5.1 科学安装碳刷
（1）碳刷与刷握间应有一定的间隙。若间隙过小，由于受热膨胀可能导致碳刷在刷握中卡死。碳刷在刷握中卡死或上下浮动不灵活，都会影响碳刷与滑环的接触。但间隙也不能过大，否则碳刷在刷握中容易跳动；
（2）碳刷压簧的压力调整。碳刷的弹簧压力的大小，对于维护发电机的正常运行是相当重要的。加在碳刷上的压力应力求均匀，否则将导致电流的分配不均。受压簧压力大的，接触电阻小，因而通过的电流就多，相反，受压簧压力小的，接触电阻大，通过的电流就少。这将引起部分碳刷过热或产生火花，产生不利影响。
5.2 碳刷的磨损
碳刷的磨损率是碳刷质量性能是否良好的重要依据。磨损率小，碳刷的使用寿命就可延长，维护量就小，运行成本就低。影响碳刷磨损率的因素有以下几条：
（1）滑环表面的光洁度。滑环表面的光洁度越高，其摩擦系数越小，碳刷的磨损率就越低。另外，滑环的表面上有一层氧化膜，对降低磨擦系数，减少碳刷的磨损也是很有利的；
（2）压簧压力的影响。压簧压力过大，会造成碳刷的机械磨损增大；同时压簧压力过小，虽然碳刷与滑环间摩擦小了，但接触不良容易产生火花，同样不可取；
（3）电流的影响。一般，对于石墨碳刷，正极碳刷流过的电流要比负极碳刷流过的电流要大，因而正极碳刷磨损要比负极碳刷磨损大。且正极滑环的磨损要多于负极滑环，故每次机组大修，需将碳刷正负极性电缆头进行调整；
（4）碳刷的材质影响。不同厂家、不同型号的碳刷的成分构造不同，磨损率也不同。选择同一种碳刷可以减少碳刷自身磨损率的不均衡。
5.3 滑环的维护
在发电机的运行过程中，因碳刷的磨损不断有碳粉剥落下来。少量的碳粉能增加碳刷与滑环间的润滑，减少摩擦，有利于碳刷的稳定运行。但石墨粉过多时，增加了发生环火的可能性。正常的滑环表面因有氧化膜存在，颜色分布均匀，有光泽。若发现滑环表面不正常，则要检查与建立氧化膜有关的因素，如：负载的大小、环境的湿度与温度、刷火情况，碳刷质量等。所以滑环的表面要经常保持清洁，在清洁的过程中，应将干净的白布对折成2-2.5寸毛刷大小，包住毛刷顺着转子转动的方向进行清扫。另外要及时将更换碳刷留下的碳粉进行清理。
5.4 碳刷的维护
在发电机运行时，应经常注意滑环表面状态是否良好，碳刷在刷握内上下滑动是否正常，碳刷的温升及噪音，压簧的压力是否均匀，碳刷上通过的电流是否均匀，刷辫是否完整，接触是否良好，有无发热，有无碰触机壳的情况等。更换碳刷时，最好在有、无功较低，发电机转子电流均较低的时候进行更换，更换碳刷时螺丝刀是必不可少的工具，使用前一定要在手柄上缠上绝缘带，以免碰触导电部位。严禁用两手同时碰触励磁回路和接地部分，或两个不同极的带电部分。当发现碳刷下产生火花时，及时调整压簧压力及无功，避免引起环火。如果在机组停机备用时进行碳刷的更换，虽然此时为不带电作业且转子转速很低，碳刷温度较低很容易更换，但开机后一定要注意临界状态时的碳刷磨损情况及时调整压簧的压力。
参考文献：
[1]叶志刚，刘婕.发电机励磁碳刷打火原因分析及处理[J].机械与电子，2012，32（32）：129-130.
[2]冯上青.发电机励磁碳刷过热原因分析及预防[J].电力安全技术，2011，13（05）：125-128.
[3]《电气运行技术问答》中国电力出版社出版发行[M]，王彦忠，周巧俏主编
论文作者:樊文斐
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/13
标签：碳刷论文; 发电机论文; 磨损论文; 集电环论文; 温度论文; 电流论文; 压力论文; 《电力设备》2017年第31期论文;