發(fā)電機(jī)勵磁碳刷打火原因分析及處理

葉志剛 劉 婕

（寧夏華能大壩發(fā)電有限責(zé)任公司 寧夏 青銅峽 751607）

0 引言

寧夏華能大壩發(fā)電有限責(zé)任公司發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)采用交流勵磁機(jī)靜止整流器勵磁方式，即三機(jī)勵磁方式。這種勵磁方式由于旋轉(zhuǎn)部件較多，勵磁系統(tǒng)發(fā)生故障的幾率也較高。主勵磁機(jī)和發(fā)電機(jī)最初都采用上海電刷廠生產(chǎn)的S27型碳刷，硬度為81。后在各機(jī)組的大小修中均陸續(xù)改為上海碳刷廠的NCC634型號碳刷，硬度為93。采用恒壓刷握，壓緊碳刷的恒壓彈簧壓力為1.1～1.2公斤。主勵磁機(jī)碳數(shù)正、負(fù)極各四塊，共八塊；發(fā)電機(jī)碳數(shù)正負(fù)極各四十塊，共八十塊。碳刷是三機(jī)勵磁系統(tǒng)中，勵磁負(fù)荷由靜止元件向旋轉(zhuǎn)元件傳遞必然之路，碳刷出現(xiàn)故障時，必然會影響勵磁系統(tǒng)的正常運(yùn)行，勢必造成機(jī)組的異常運(yùn)行，所以碳刷的運(yùn)行維護(hù)就顯得至關(guān)重要。

1 概述

發(fā)電機(jī)運(yùn)行中碳刷打火是常見的故障之一，如不及時消除，可能會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)環(huán)火，嚴(yán)重時會燒毀滑環(huán)造成失磁而被迫停機(jī)。就大型發(fā)電機(jī)而言，緊急停機(jī)不僅造成系統(tǒng)出力下降，影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和企業(yè)的效益，而且對發(fā)電機(jī)本身也危害極大。所以我們有必要對發(fā)電機(jī)組的碳刷打火原因進(jìn)行認(rèn)真的分析，監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行狀況，擬定相應(yīng)的對策來防止或消除發(fā)電機(jī)碳刷打火現(xiàn)象。

2 原因分析

2.1 碳刷質(zhì)量不過關(guān)且與刷握不匹配

每次碳刷打火處理中，在換下的碳刷中發(fā)現(xiàn)有部分碳刷表面不平有崩角，有部分刷辨與刷握接觸松動。崩角的原因極有可能是碳刷跳動太大或材質(zhì)不良造成，刷辨與刷握連接松動會造成二者接觸電阻增加，使各碳刷電流分布不均。碳刷即使在刷握中可上下活動，但在卡上恒壓彈簧后，便不能活動自如，這就會造成碳刷不能與滑環(huán)可靠接觸，使實(shí)際分擔(dān)電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)降低，甚至?xí)榱恪＿@樣長久運(yùn)行必然導(dǎo)致碳刷打火燒紅現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2 恒壓彈簧壓力不夠或壓力不均，接觸不良

自卷式恒壓彈簧受熱后彈簧會拉長，彈性變差，以致會造成碳刷實(shí)際接觸面積減少。從換下的彈簧看還沒出現(xiàn)彈簧的嚴(yán)重?fù)p壞，只是彈性有不同程度的降低，但在以前的碳刷打火事件中，曾經(jīng)多次出現(xiàn)恒壓彈簧斷裂或裂紋損壞的情況。由于恒壓彈簧的壓力不一樣，從而造成不同的碳刷分擔(dān)電流不一樣。在此次事件中經(jīng)過我們對各碳刷電流的卡測發(fā)現(xiàn)，更換壓簧前分擔(dān)電流小于20A，但更換壓簧后，同是一塊碳刷分擔(dān)電流可達(dá)80A。這樣也會造成碳刷打火燒紅。

2.3 電刷牌號不一致，電流不均勻

這種現(xiàn)象在我們廠一般不會發(fā)生。因?yàn)槲覀児镜奶妓Ｈ藢９?，統(tǒng)一配置，并且全廠機(jī)組都用同一型號的碳刷。

2.4 刷握調(diào)整不當(dāng)，碳刷位置不能對準(zhǔn)滑環(huán)圓周的法線方向

經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)部分碳刷刷握距離滑環(huán)的高度不一致，有些不能平行于滑環(huán)圓周的法線方向。這樣有可能在軸系旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生偏心，滑環(huán)和刷握接觸而損壞滑環(huán)，使得滑環(huán)表面不平造成打火現(xiàn)象的發(fā)生，前面舉到的我廠#3機(jī)組的實(shí)例就有這方面的原因。

2.5 碳刷積垢贓污

滑環(huán)溝道長時間運(yùn)行發(fā)生堵塞，使得碳刷粉結(jié)垢，碳刷積垢臟污后，碳刷容易卡澀，不能活動自如，也會引起電流的均勻分布情況。

2.6 機(jī)組振動，滑環(huán)表面不平整

由于機(jī)組的振動，也有可能使得滑環(huán)與靜止的刷握產(chǎn)生接觸而損壞滑環(huán)使滑環(huán)表面產(chǎn)生毛刺，振動也可能會使碳刷與滑環(huán)接觸不良而造成打火。

2.7 維護(hù)不到位，造成碳刷磨損嚴(yán)重太短或卡塞擺動

我們廠所處地理位置，風(fēng)沙大，機(jī)組運(yùn)行中如大罩不嚴(yán)會使得沙粒進(jìn)入滑環(huán)表面，就會引起碳刷跳動加劇、摩擦增大、接觸不良，并且產(chǎn)生大量的碳粉。碳粉聚集在刷握內(nèi)會造成碳刷卡澀。也會影響電流的分配而導(dǎo)致打火的發(fā)生。

2.8 運(yùn)行調(diào)整不及時，處理不當(dāng)，造成惡性循環(huán)

在發(fā)生碳刷打火或燒斷刷辮時，應(yīng)該及時調(diào)整更換碳刷或恒壓彈簧。出現(xiàn)微弱火花時，應(yīng)加強(qiáng)巡檢、及時調(diào)整并更換接觸不好的碳刷或壓力不好的恒壓彈簧。調(diào)整更換時，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)程規(guī)定進(jìn)行，如調(diào)整不及時或處理不當(dāng)，將會蔓延至其他的碳刷，造成大面積的火花，甚至?xí)h(huán)火。

3 處理及防范措施

3.1 加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)

值班人員在發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)勵磁碳刷打火時，因根據(jù)運(yùn)行規(guī)程中的方法積極主動的采取措施進(jìn)行處理。具體措施如下：

3.1.1 首先檢查處理不打火和無過熱的電刷，檢查是否接觸良好。因?yàn)榇蚧鸷瓦^熱的碳刷有可能是接觸最好的碳刷，如果先處理了這些接觸良好的碳刷，勢必造成打火的碳刷打火更嚴(yán)重，甚至造成環(huán)火，所以這一點(diǎn)在處理過程中是相當(dāng)關(guān)鍵的。在1991年碳刷環(huán)火停機(jī)事件中，就是因?yàn)檫\(yùn)行人員在處理過程中違背了正常處理的原則，慌忙中先處理了打火的碳刷，導(dǎo)致了環(huán)火而不得不停機(jī)。

3.1.2 更換過短或不同牌號的碳刷。運(yùn)行規(guī)程規(guī)定：當(dāng)碳刷上沿與刷握平齊時，該碳刷就應(yīng)予以更換；同一排碳刷不能同時更換三塊以上，且每一塊碳刷與滑環(huán)的接觸面積不小于70%或2／3以上；更換碳刷前要對碳刷進(jìn)行仔細(xì)的打磨，使得碳刷與滑環(huán)接觸面粗造，有利于二者的接觸良好；發(fā)電機(jī)與勵磁機(jī)應(yīng)使用同一牌號的碳刷。

3.1.3 重新打磨卡塞或接觸不好，接觸面不良的碳刷。規(guī)程規(guī)定打磨用的砂紙必須是規(guī)定標(biāo)號的金相砂紙。

3.1.4 更換剛度不足和過熱失效的恒壓彈簧。規(guī)程規(guī)定恒壓彈簧的壓力在1.1～1.2公斤。

3.1.5 更換過熱后變形，破碎或引線變色斷線的碳刷。對于引線變色可容易看到，但對于引線的斷線需要仔細(xì)察看，因?yàn)橐€外還包有一層絕緣套，燒斷后不易發(fā)覺。如不及時更換，將會造成大量的碳刷由于過載而燒斷，最后導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失磁而停機(jī)。所以運(yùn)行中應(yīng)特別注意檢查，最好是通過用鉗形電流表卡測電流分布來判斷，或者戴上線手套，腳踩絕緣板，用手去輕拉引線，判斷引線的好壞。

3.1.6 滑環(huán)和電刷表面不潔，可用白布浸少許酒精擦拭滑環(huán)，用干凈白布擦拭電刷表面。在處理這次＃3發(fā)電機(jī)碳刷打火中，便充分采用了這種辦法。經(jīng)過多次的打磨擦拭和其他輔助措施的實(shí)施，最終使得碳刷恢復(fù)了正常的運(yùn)行狀態(tài)。

3.1.7 如果機(jī)組振動超過極限規(guī)定，應(yīng)按有關(guān)規(guī)定打閘停機(jī)，在規(guī)定范圍內(nèi)機(jī)組的異常振動時，應(yīng)該加強(qiáng)對機(jī)組勵磁碳刷的監(jiān)視、更換和調(diào)整。

3.1.8 如個別碳刷嚴(yán)重打火或燒紅，原則上不應(yīng)該降低發(fā)電機(jī)的勵磁電流，應(yīng)該按規(guī)程規(guī)定進(jìn)行積極主動的處理。

3.1.9 如出現(xiàn)滑環(huán)嚴(yán)重過熱或局部刷架燒紅，應(yīng)匯報值長減低發(fā)電機(jī)勵磁電流，并盡快通知電檢人員到場協(xié)同處理。

3.2 加強(qiáng)碳刷電流的檢測

3.2.1 每班配一塊鉗型電流表以用來隨時測量碳刷的電流，特別是在碳刷出現(xiàn)打火現(xiàn)象時更應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測，以便全面掌握每塊碳刷的電流分擔(dān)情況。如碳刷電流在12～80A，說明運(yùn)行正常；如碳刷電流出現(xiàn)零或大于200A，說明運(yùn)行不正常，超過200A的碳刷會很快燒斷引線的。

3.2.2 根據(jù)當(dāng)時發(fā)電機(jī)勵磁電流，計算每塊碳刷的平均電流，及時調(diào)整和更換電流過大或過小的碳刷，使得每塊碳刷的電流分擔(dān)差別不要過大。

每塊碳刷的平均電流＝發(fā)電機(jī)勵磁電流／每極碳刷的個數(shù)勵磁系統(tǒng)的常見故障，特別是要采取措施防止和消除發(fā)電機(jī)組碳刷打火的現(xiàn)象。充分利用規(guī)程規(guī)定及相關(guān)知識，對發(fā)電機(jī)組碳刷打火的現(xiàn)象進(jìn)行分析，消除運(yùn)行中的打火情況，對碳刷進(jìn)行精心的維護(hù)，使得碳刷打火消除在萌芽狀態(tài)。

4 結(jié)論

為保證發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定的運(yùn)行，我們必須積極采取措施，控制

［1］電氣運(yùn)行規(guī)程[S].寧夏華能大壩發(fā)電有限責(zé)任公司,2010,10.

［2］寧夏華能大壩發(fā)電有限責(zé)任公司2010年電氣運(yùn)行日志[Z].

［3］涂光瑜,主編.汽輪發(fā)電機(jī)及電氣設(shè)備[M].中國電力出版社,1998.