范宜林（華電國際鄒縣發(fā)電廠,山東　鄒城　273522）

同步發(fā)電機(jī)有刷勵(lì)磁系統(tǒng)異常運(yùn)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(rèn)真分析、研究碳刷產(chǎn)生冒火的原因，及時(shí)有效地監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行情況，并有針對性地采取相應(yīng)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(jī)；有刷；勵(lì)磁系統(tǒng)；異常分析；處理

目前，同步發(fā)電機(jī)有刷勵(lì)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(fēng)機(jī)等部件組成。發(fā)電機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)碳刷冒火是較為典型故障之一，若不及時(shí)有效地進(jìn)行消除，將引起碳刷及滑環(huán)過熱，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)環(huán)火，燒壞滑環(huán)和碳刷，危及發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行。通過認(rèn)真分析、研究碳刷產(chǎn)生冒火的原因，及時(shí)有效地監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行情況，并有針對性地采取相應(yīng)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(jī)組的轉(zhuǎn)軸固定在一起，發(fā)電機(jī)組旋轉(zhuǎn)時(shí)與電刷產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，將勵(lì)磁電流傳輸?shù)叫D(zhuǎn)中的勵(lì)磁繞組中。長時(shí)間運(yùn)行后，滑環(huán)的表面上會(huì)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(dòng)。

1.2電刷

發(fā)電機(jī)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(hào)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(jī)滑環(huán)上不能混用不同型號(hào)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(yīng)滿足規(guī)定的要求。一般來說，制造廠家會(huì)根據(jù)不同性能的電刷對恒壓彈簧的運(yùn)行壓力提出明確要求。為保持一個(gè)合適壓力值。在檢修時(shí)應(yīng)檢測恒壓彈簧及電刷的壓力是否合適。

1.4冷卻風(fēng)機(jī)

大容量有刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)組，多采用同軸離心風(fēng)機(jī)來抽吸轉(zhuǎn)子滑環(huán)室所產(chǎn)生的熱量。該風(fēng)機(jī)抽吸后熱風(fēng)及細(xì)微刷末，通過風(fēng)道排到廠房外。目的都是降低轉(zhuǎn)子滑環(huán)室運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量，并吹（吸）走電刷與滑環(huán)面摩擦?xí)r所產(chǎn)生的細(xì)小刷末，起到降溫、潔凈的作用。

2　碳刷異常運(yùn)行原因分析

（1）碳刷在運(yùn)行中出現(xiàn)異常時(shí)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(shí)火花很小,嚴(yán)重時(shí)會(huì)有火花飛濺出來,再就是振動(dòng),如果碳刷安裝不當(dāng)或彈簧壓力不適,或由于機(jī)組軸系振動(dòng),碳刷會(huì)在刷握內(nèi)顫動(dòng),嚴(yán)重時(shí)碳刷接觸面會(huì)成為花邊狀,直至破損。還有一個(gè)是碳刷過熱,可以用測溫儀測量,溫度不應(yīng)大于120℃,如果長時(shí)間過熱,刷辮顏色會(huì)變淺且發(fā)亮，刷辮上的絕緣套也會(huì)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(dòng)息息相關(guān)。滑環(huán)表面不清潔或者刷架有輕微偏斜都會(huì)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(shí)間運(yùn)行容易造成碳刷冒火及振動(dòng)。

（3）碳刷有“負(fù)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(shí)最低,當(dāng)溫度超過100℃時(shí),接觸電阻會(huì)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(yùn)行中應(yīng)定期測量碳刷溫度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一塊碳刷溫度達(dá)到80℃時(shí)，及時(shí)對該電刷及其與之并聯(lián)的電刷進(jìn)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(fù)溫度效應(yīng),碳刷的溫度達(dá)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(jìn)行重新分配,可能會(huì)使碳刷上的電流負(fù)荷差達(dá)10倍以上，造成電刷因過流而冒火花。如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，會(huì)使得整個(gè)電刷系統(tǒng)“崩潰”。

（4）機(jī)組軸系振動(dòng)對碳刷的影響。發(fā)電機(jī)組軸系發(fā)生振動(dòng)時(shí)滑環(huán)會(huì)與其一起振動(dòng),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(dòng)等現(xiàn)象,使碳刷運(yùn)行劣化。嚴(yán)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(yán)重的事故。

3　運(yùn)行維護(hù)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(shí)，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(yīng)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(yīng)抽動(dòng)靈活，電刷與刷架連接螺栓應(yīng)緊固，保證刷辮與刷架接觸良好。（3）恒壓彈簧應(yīng)安放牢靠，不磨、卡刷辮。各電刷恒壓彈簧的壓力應(yīng)均等，不能更換壓力值差別大的彈簧。

3.2運(yùn)行人員日常巡檢中，應(yīng)加強(qiáng)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(dòng)、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(fēng)機(jī)風(fēng)量是否正常，檢查風(fēng)機(jī)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(yīng)及時(shí)進(jìn)行修理。（6）檢查轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)進(jìn)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(huì)有電流通過，長時(shí)間運(yùn)行會(huì)造成彈簧損壞。

3.3發(fā)現(xiàn)碳刷有冒火跡象時(shí)，應(yīng)及早進(jìn)行分析、處理

對冒火碳刷進(jìn)行仔細(xì)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(jìn)行測量，對電流較小的碳刷進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，并檢查滑環(huán)面溫度變化情況。調(diào)整間隙，應(yīng)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(shí)，應(yīng)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(jìn)行，更換失效的壓力彈簧，并檢查機(jī)組振動(dòng)等情況。

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

通過深入學(xué)習(xí)并掌握預(yù)防及處理等方面的知識(shí)，做好日常對碳刷的檢查、維護(hù)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(yán)重形成環(huán)火而構(gòu)成事故的發(fā)生，從而保證發(fā)電機(jī)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

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