同步發(fā)電機有刷勵磁系統(tǒng)異常運行分析及處理

范宜林（華電國際鄒縣發(fā)電廠,山東　鄒城　273522）

同步發(fā)電機有刷勵磁系統(tǒng)異常運行分析及處理

范宜林
（華電國際鄒縣發(fā)電廠,山東鄒城273522）

摘要：本文認真分析、研究碳刷產(chǎn)生冒火的原因，及時有效地監(jiān)測設備運行情況，并有針對性地采取相應對策，有效防止發(fā)生此類故障的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：同步發(fā)電機；有刷；勵磁系統(tǒng)；異常分析；處理

目前，同步發(fā)電機有刷勵磁系統(tǒng)主要由電刷、刷架、刷握、恒壓簧、絕緣隔板、滑環(huán)、冷卻風機等部件組成。發(fā)電機運行中出現(xiàn)碳刷冒火是較為典型故障之一，若不及時有效地進行消除，將引起碳刷及滑環(huán)過熱，嚴重時出現(xiàn)環(huán)火，燒壞滑環(huán)和碳刷，危及發(fā)電機安全運行。通過認真分析、研究碳刷產(chǎn)生冒火的原因，及時有效地監(jiān)測設備運行情況，并有針對性地采取相應對策，可有效防止發(fā)生此類故障的發(fā)生。

1　有刷系統(tǒng)主要組成部件

1.1滑環(huán)

滑環(huán)與發(fā)電機組的轉(zhuǎn)軸固定在一起，發(fā)電機組旋轉(zhuǎn)時與電刷產(chǎn)生滑動摩擦，將勵磁電流傳輸?shù)叫D(zhuǎn)中的勵磁繞組中。長時間運行后，滑環(huán)的表面上會有一層氧化膜。它具有一定的電阻，但具有很好的潤滑性能，由于它的存在，降低了滑環(huán)的磨損，也降低了碳刷的噪音以及抖動。

1.2電刷

發(fā)電機的電刷主要有天然石墨電刷和電化石墨電刷。電刷的電阻系數(shù)決定著它的用途,。不同型號電刷的電阻系數(shù)不同，與滑環(huán)產(chǎn)生的接觸電阻也不同，同一發(fā)電機滑環(huán)上不能混用不同型號的電刷。最好用同一廠家同一批次的碳刷產(chǎn)品為好。

1.3恒壓彈簧

電刷一般采用恒壓彈簧，其壓力應滿足規(guī)定的要求。一般來說，制造廠家會根據(jù)不同性能的電刷對恒壓彈簧的運行壓力提出明確要求。為保持一個合適壓力值。在檢修時應檢測恒壓彈簧及電刷的壓力是否合適。

1.4冷卻風機

大容量有刷勵磁發(fā)電機組，多采用同軸離心風機來抽吸轉(zhuǎn)子滑環(huán)室所產(chǎn)生的熱量。該風機抽吸后熱風及細微刷末，通過風道排到廠房外。目的都是降低轉(zhuǎn)子滑環(huán)室運行中產(chǎn)生的熱量，并吹（吸）走電刷與滑環(huán)面摩擦時所產(chǎn)生的細小刷末，起到降溫、潔凈的作用。

2　碳刷異常運行原因分析

（1）碳刷在運行中出現(xiàn)異常時的現(xiàn)象是比較明顯的,一是碳刷與滑環(huán)的接觸面冒火花，輕微時火花很小,嚴重時會有火花飛濺出來,再就是振動,如果碳刷安裝不當或彈簧壓力不適,或由于機組軸系振動,碳刷會在刷握內(nèi)顫動,嚴重時碳刷接觸面會成為花邊狀,直至破損。還有一個是碳刷過熱,可以用測溫儀測量,溫度不應大于120℃,如果長時間過熱,刷辮顏色會變淺且發(fā)亮，刷辮上的絕緣套也會變色。

（2）滑環(huán)和碳刷通過接觸面來傳遞電流，碳刷與滑環(huán)接觸面的穩(wěn)定以及各碳刷的均流和碳刷冒火及振動息息相關(guān)。滑環(huán)表面不清潔或者刷架有輕微偏斜都會造成碳刷接觸電阻的差異,從而造成并聯(lián)碳刷間電流分布不均勻,長時間運行容易造成碳刷冒火及振動。

（3）碳刷有“負溫度特性”，即隨著碳刷溫度的升高,它的接觸電阻降低,在80～100℃時最低,當溫度超過100℃時,接觸電阻會急劇增加,這對接觸面的穩(wěn)定和各碳刷之間的穩(wěn)流非常不利。

正常運行中應定期測量碳刷溫度，當發(fā)現(xiàn)某一塊碳刷溫度達到80℃時，及時對該電刷及其與之并聯(lián)的電刷進行調(diào)整,使該極電刷電流均衡，從而降低其溫度。防止由于負溫度效應,碳刷的溫度達到80℃后接觸電阻減少。這樣,流過此碳刷的電流將增加,使得該塊碳刷愈加發(fā)熱,造成接觸電阻降低,流過的電流更大。這種惡性循環(huán),使原流經(jīng)此碳刷的電流進行重新分配,可能會使碳刷上的電流負荷差達10倍以上，造成電刷因過流而冒火花。如果發(fā)現(xiàn)不及時，會使得整個電刷系統(tǒng)“崩潰”。

（4）機組軸系振動對碳刷的影響。發(fā)電機組軸系發(fā)生振動時滑環(huán)會與其一起振動,使得碳刷與滑環(huán)的接觸電阻發(fā)生變化。造成碳刷間電流分配不均，從而產(chǎn)生冒火、振動等現(xiàn)象,使碳刷運行劣化。嚴重的甚至有可能產(chǎn)生共振,造成刷辮斷股、電刷碎裂，造成嚴重的事故。

3　運行維護與調(diào)整措施

3.1電刷的安裝工藝

（1）由于新電刷接觸面是平直的，因此與圓弧形的滑環(huán)接觸面很少，因此每次更換電刷時，每極的更換數(shù)量不宜超過3塊。如果一次更換電刷過多，必須將電刷接觸面磨成與滑環(huán)相同的圓弧面后才能使用。注意電刷磨合后，應用干凈布將電刷表面擦干凈，防止遺留的硬粒對滑環(huán)面造成磨損。（2）電刷在刷握中應抽動靈活，電刷與刷架連接螺栓應緊固，保證刷辮與刷架接觸良好。（3）恒壓彈簧應安放牢靠，不磨、卡刷辮。各電刷恒壓彈簧的壓力應均等，不能更換壓力值差別大的彈簧。

3.2運行人員日常巡檢中，應加強對碳刷和滑環(huán)等部位檢查，檢查內(nèi)容主要有

（1）檢查滑環(huán)和碳刷間有無冒火情況，碳刷有無晃動、卡澀現(xiàn)象。（2）檢查碳刷均流度及滑環(huán)面溫度是否正常。（3）檢查碳刷聯(lián)線是否完整，接觸是否良好，碳刷磨損后長度是否低于規(guī)定要求。（4）檢查冷卻風機風量是否正常，檢查風機濾網(wǎng)是否需清理。（5）檢查各電纜引線及接頭有無過熱及損壞現(xiàn)象，如有應及時進行修理。（6）檢查轉(zhuǎn)動部分與固定部分有無摩擦現(xiàn)象。（7）用手抓住電刷刷辮輕輕向外拉，檢查電刷在刷握內(nèi)有無過松或發(fā)卡現(xiàn)象。測量電刷及其引出連接線接頭部分溫度，看其有無發(fā)熱。定期用鉗形電流表測量各電刷電流，檢查各電刷間的電流分配是否均勻，及時進行調(diào)整。（8）檢查恒壓彈簧是否正常。檢查電刷尾部的絕緣墊是否完好，否則恒壓彈簧會有電流通過，長時間運行會造成彈簧損壞。

3.3發(fā)現(xiàn)碳刷有冒火跡象時，應及早進行分析、處理

對冒火碳刷進行仔細檢查、處理，包括：碳刷在刷握內(nèi)能否自由起落、有無卡澀及破損情況，碳刷接觸是否良好，聯(lián)線是否正常，彈簧壓力是否正常。對冒火側(cè)的碳刷組均流度進行測量，對電流較小的碳刷進行適當調(diào)整，并檢查滑環(huán)面溫度變化情況。調(diào)整間隙，應注意觀察、測量調(diào)整后的碳刷冒火及均流度分布情況，避免大范圍的盲目調(diào)整。對碳刷調(diào)整后、冒火基本消除時，應縮短檢查周期，密切注意觀察發(fā)展情況。用白布蘸酒精擦滑環(huán)與調(diào)整小電流碳刷要同步進行，更換失效的壓力彈簧，并檢查機組振動等情況。

碳刷冒火調(diào)整時，可根據(jù)情況適當降低發(fā)電機無功出力，避免處理不及時形成環(huán)火。

通過深入學習并掌握預防及處理等方面的知識，做好日常對碳刷的檢查、維護工作，就能大大減少發(fā)生碳刷冒火異常的幾率，有效避免碳刷冒火嚴重形成環(huán)火而構(gòu)成事故的發(fā)生，從而保證發(fā)電機安全、經(jīng)濟運行。

作者簡介：范宜林（1974-），畢業(yè)于山東大學,研究方向：電力系統(tǒng)自動化專業(yè)。