125 MW发电机滑环发热故障分析与处理

2016-03-12王丽峰

电力安全技术 2016年9期

关键词：碳刷滑环出风口

王丽峰，徐　明

（青海益和检修安装有限公司电气检修分公司，青海西宁　810199）

125 MW发电机滑环发热故障分析与处理

王丽峰，徐明

（青海益和检修安装有限公司电气检修分公司，青海西宁810199）

针对某公司125 MW发电机滑环多次出现的发热、冒火故障，分析其故障的原因主要为滑环电流分布不均，风循环系统不合理，滑环表面磨损严重、碳刷接触不良，碳刷选用、安装不标准等，并提出了针对性的处理措施，降低了故障发生几率，保障了机组安全、稳定运行。

滑环；发热；冒火；风循环系统；碳刷

0　引言

近年来，某公司针对125 MW发电机滑环多次出现的发热、冒火故障进行了研究。通过多年的分析、处理，总结出了滑环的故障原因，并提了相应的处理措施。

1　滑环故障原因分析

1.1滑环电流分布不均

125 MW发电机滑环最大励磁电流为1 650 A，在理想状态下运行时，最大电流将平均分布在每块碳刷上（发电机滑环上碳刷共计80块，正、负极各40块），即发电机滑环每块碳刷上分得的电流为1 650 A/40块=41.25 A/块。但是实际运行中电流分布并不均匀。

如以某公司6期4号发电机滑环2009年故障状态电流测量数据为例，其故障（持续温度高达180 ℃）运行状态电流分布数据为：最大电流约为60 A，最小电流约为15 A，电流分布极不均匀。因此，滑环电流分布不均匀是滑环发热故障的主要原因之一。

1.2风循环系统不合理

该公司125 MW发电机滑环采取风冷方式进行冷却，滑环表面采用螺旋纹风道引导热空气，正、负极中间使用风扇进行冷、热风循环。经过对发电机滑环发热故障的分析及处理，发现如下问题：

（1）碳粉在滑环螺旋纹风道口堆积、堵塞，导致热风引导不畅，破坏了风循环；

（2）风扇风道进风口和出风口距离太近，导致进、出风口的温度相差不大，风循环没能达到冷却的效果。

综上，风循环系统不合理是造成发电机滑环发热的主要原因之一。

1.3滑环表面磨损严重，碳刷接触不良

检修标准要求发电机滑环同心度不得超过±0.05 mm。由于发电机长期运行，因碳刷磨损、人为等因素造成滑环表面损伤，致使发电机滑环同心度均超过±0.05 mm，碳刷接触不良，破坏了螺旋纹风道，导致发电机滑环发热、冒火。

由此可见，发电机滑环磨损、碳刷接触不良是造成滑环发热、冒火的主要原因之一。

1.4滑环碳刷、刷握及压簧压力不符合标准

检修标准要求125 MW发电机滑环碳刷采用同型号碳刷，要求碳刷与刷握的间隙为0.2 mm，要求刷握与滑环的垂直距离为2-3 mm，对于压簧压力的要求为1.2-1.6 kgf/cm2（1 kgf/ cm2=98.066 5 kPa）。然而在实际运行中，这些标准都无法完全达到，故导致发电机滑环发热和冒火。

2　处理措施

2.1调整滑环电流

用钳型电流表测量通过每一块碳刷的电流，机组运行时的总励磁电流为1 650 A，则机组在满负荷运行时分配到每块碳刷的电流约为40 A。若测得的电流大于或小于40 A时，电流分布就会不平衡，需要通过调整使其达到平衡。电流小的碳刷需用压力稍大的压簧，电流大的碳刷需用压力较小的压簧，调整后电流基本达到均衡，在很大程度上减小了因电流不平衡而引起的发热故障。

2.2加强维护、改进风循环系统

（1）由于发电机滑环表面是螺旋纹风道，要求定期使用压缩空气清理风道，以加强滑环冷却效果，消除滑环表面火花及降低温度。

（2）该冷却风道由于拐角过多且风道过长，进、出风口相距过近，导致冷却效果有所减弱。因此，在改造时从中间解开滑环风道，减小了风道的长度，滑环整体温度下降10-20 ℃，冷却效果明显。但此次改造后，滑环风道进、出风口位于4.5 m刀闸室，此处环境温度比较高，且进、出风口混合达不到预期的效果。所以在后期的改造中应使进、出风口置于温度较低的环境中且不能相距太近，如有必要可以加装轴流风机强制循环风冷却，使滑环温度降至最低。

2.3车削滑环

由于长时间的运行以及电流的集肤效应，滑环正极磨损较快，经过1个大修周期的运行后，滑环表面通常会出现凹凸不平的现象，进而导致滑环发热、冒火。

通过测量，发现滑环同心度大于±0.05 mm，此时必须对滑环表面进行车削处理。车削滑环时，需将盘车电机转速调至最低，进刀量不宜超过±0.01 mm，同时应注意滑环的直径是否在允许车削的范围之内。车削完毕后需对螺旋槽进行45°的倒角，倒角完毕后，先用粗砂纸打磨，再用细砂纸（最好用00号砂纸）仔细打磨。打磨完毕后用0.3 MPa左右的压缩空气将滑环表面的凹槽、风道等吹扫干净，然后再用白布擦拭干净，更换全部碳刷（应选用同一型号的碳刷）。发电机投运后不要马上投入大电流，先盘车或利用开机空转使接触面积达到90 %以上，然后小电流维持10-20 h，以便在滑环表面形成导电率较高的氧化膜。建议在以后的检修中定期将正、负极滑环对调运行，以使正负极滑环磨损比较均匀。

2.4按标准选用、调整碳刷

安装碳刷时，首先应使刷握垂直于滑环表面，调整刷握与滑环表面距离为2-3 mm，使用弹簧称调整压簧压力为1.2-1.6 kgf/cm2。然后检查新碳刷有无裂纹，刷辫有无断股现象，打磨新碳刷表面使碳刷与刷握间存在一定的间隙。若间隙过小，由于受热膨胀可能导致碳刷在刷握中卡死或上下浮动不灵活，进而影响碳刷与滑环的接触；若间隙过大，则碳刷在刷握中容易跳动，也会影响碳刷与滑环的接触，而碳刷与滑环的接触面积应超过70 %。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，碳刷的温升及噪音是否正常，压簧的压力是否正常，碳刷上通过的电流是否均匀，刷辫是否完整，碳刷接触是否良好，有无发热、碰触机壳的情况等。

更换碳刷时，最好在有功、无功较低，发电机转子及主励转子电流均较低时进行，且一定要在使用螺丝刀之前将其手柄缠上绝缘带，以免碰触导电部位。严禁用双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，应及时调整压簧压力及无功，避免引起着火。如果在机组停机备用时更换碳刷，虽然此时为不带电作业且转子转速很低，碳刷温度也较低，很容易进行更换，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。