葉志剛 劉 婕

（寧夏華能大壩發(fā)電有限責任公司 寧夏 青銅峽 751607）

0 引言

寧夏華能大壩發(fā)電有限責任公司發(fā)電機勵磁系統(tǒng)采用交流勵磁機靜止整流器勵磁方式，即三機勵磁方式。這種勵磁方式由于旋轉部件較多，勵磁系統(tǒng)發(fā)生故障的幾率也較高。主勵磁機和發(fā)電機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。主勵磁機碳數(shù)正、負極各四塊，共八塊；發(fā)電機碳數(shù)正負極各四十塊，共八十塊。碳刷是三機勵磁系統(tǒng)中，勵磁負荷由靜止元件向旋轉元件傳遞必然之路，碳刷出現(xiàn)故障時，必然會影響勵磁系統(tǒng)的正常運行，勢必造成機組的異常運行，所以碳刷的運行維護就顯得至關重要。

1 概述

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

2 原因分析

2.1 碳刷質(zhì)量不過關且與刷握不匹配

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，使實際分擔電流遠遠降低，甚至會為零。這樣長久運行必然導致碳刷打火燒紅現(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，以致會造成碳刷實際接觸面積減少。從換下的彈簧看還沒出現(xiàn)彈簧的嚴重損壞，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)，更換壓簧前分擔電流小于20A，但更換壓簧后，同是一塊碳刷分擔電流可達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。因為我們公司的碳刷專人專管，統(tǒng)一配置，并且全廠機組都用同一型號的碳刷。

2.4 刷握調(diào)整不當，碳刷位置不能對準滑環(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機組的實例就有這方面的原因。

2.5 碳刷積垢贓污

滑環(huán)溝道長時間運行發(fā)生堵塞，使得碳刷粉結垢，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 機組振動，滑環(huán)表面不平整

由于機組的振動，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 維護不到位，造成碳刷磨損嚴重太短或卡塞擺動

我們廠所處地理位置，風沙大，機組運行中如大罩不嚴會使得沙粒進入滑環(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致打火的發(fā)生。

2.8 運行調(diào)整不及時，處理不當，造成惡性循環(huán)

在發(fā)生碳刷打火或燒斷刷辮時，應該及時調(diào)整更換碳刷或恒壓彈簧。出現(xiàn)微弱火花時，應加強巡檢、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，應嚴格按照規(guī)程規(guī)定進行，如調(diào)整不及時或處理不當，將會蔓延至其他的碳刷，造成大面積的火花，甚至會環(huán)火。

3 處理及防范措施

3.1 加強運行維護

值班人員在發(fā)現(xiàn)發(fā)電機勵磁碳刷打火時，因根據(jù)運行規(guī)程中的方法積極主動的采取措施進行處理。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。因為打火和過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重，甚至造成環(huán)火，所以這一點在處理過程中是相當關鍵的。在1991年碳刷環(huán)火停機事件中，就是因為運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，導致了環(huán)火而不得不停機。

3.1.2 更換過短或不同牌號的碳刷。運行規(guī)程規(guī)定：當碳刷上沿與刷握平齊時，該碳刷就應予以更換；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行仔細的打磨，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)電機與勵磁機應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察看，因為引線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，最后導致發(fā)電機失磁而停機。所以運行中應特別注意檢查，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施，最終使得碳刷恢復了正常的運行狀態(tài)。

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

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

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

3.2 加強碳刷電流的檢測

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)象時更應加強監(jiān)測，以便全面掌握每塊碳刷的電流分擔情況。如碳刷電流在12～80A，說明運行正常；如碳刷電流出現(xiàn)零或大于200A，說明運行不正常，超過200A的碳刷會很快燒斷引線的。

3.2.2 根據(jù)當時發(fā)電機勵磁電流，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差別不要過大。

每塊碳刷的平均電流＝發(fā)電機勵磁電流／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)電機組碳刷打火的現(xiàn)象。充分利用規(guī)程規(guī)定及相關知識，對發(fā)電機組碳刷打火的現(xiàn)象進行分析，消除運行中的打火情況，對碳刷進行精心的維護，使得碳刷打火消除在萌芽狀態(tài)。

4 結論

為保證發(fā)電機組安全穩(wěn)定的運行，我們必須積極采取措施，控制

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

［2］寧夏華能大壩發(fā)電有限責任公司2010年電氣運行日志[Z].

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