发电机碳刷烧损事件分析及防范措施

韩国强，杜宁宁，胡芮嘉



发电机碳刷烧损事件分析及防范措施

韩国强1，杜宁宁2，胡芮嘉3

（1.华电国际邹县发电厂，山东 济宁 273522；2.华电国际电力股份有限公司技术服务中心，山东 济南 250014； 3.国网山东省电力公司邹城市供电公司，山东 济宁 273500）

通过一起发电机碳刷烧损案例，分析碳刷、滑环故障原因，提出防止发电机碳刷、滑环故障的运行检查、检修维护、应急处理措施。

发电机；碳刷；滑环；有功功率

发电机滑环、碳刷是整个励磁系统中最薄弱的环节，故障概率高，修复时间长。预防滑环、碳刷发生故障，应执行好滑环及碳刷的日常运行检查、检修维护工作。

1 事件经过

2019-02-04T11：20，某电厂#1机组有功功率230 MW，无功功率135 Mvar，发电机励磁电压251.2 V，励磁电流2 089 A。2019-02-04T11：26：58，#1机组跳闸，ETS首出“发电机故障”，锅炉MFT，DCS报“发电机转子接地跳闸”。

检查发变组保护柜，“转子一点接地保护”跳闸出口，厂用电系统切换正常。就地检查，#1发电机励磁小室发电机转子滑环正极有放电烧损痕迹，刷握下边缘有明显灼伤现象，部分碳刷刷辫自根部断裂，励磁小室内有碳刷碎块，如图1所示。

调取DCS历史记录发现，2019-02-04T11：23，#1发电机励磁电压由260 V升高至290 V，励磁电流无明显变化。转子一点接地保护动作时，发电机励磁电压最高升至414.03 V，励磁电流2 205 A。

图1 现场图

2 滑环及碳刷故障原因分析

#1发电机转子正极励磁碳刷及滑环出现明显烧损现象，分析发电机励磁碳刷首先出现打火，并迅速发展为环火，碳刷碎裂，刷握局部烧损，转子一点接地保护动作。

集电环与电刷之间出现火花是运行工况劣化的直接征兆，如果不能及时发现、改善这种情况，火花将迅速扩展蔓延，终至酿成环火。有案例表明从滑环发现火花到形成环火也就十几分钟甚至更短时间，最终导致刷握、刷架烧损，甚至损伤集电环及大轴。

造成集电环和碳刷故障、烧蚀的原因有以下几种。

2.1 碳刷型号选择不正确

未严格执行发电机厂家配套碳刷参数要求；不同厂家、不同型号的碳刷混用，使得碳刷上的电流分布差异较大，甚至出现较多的零电流碳刷，引起大电流碳刷严重发热、打火。

2.2 碳刷压力调整不当

刷握内使用的恒压弹簧厂家、参数存在差异，安装前未统一进行压力测试；碳刷恒压弹簧失效，无法保持恒压力状态。压力低的碳刷与滑环接触不良，容易打火烧蚀滑环，碳刷压力不均也会导致出现电流分布不均情况。

2.3 刷架、滑环和刷握加工、安装质量不良

滑环表面光洁度、椭圆度、高低差超差；刷架安装时和滑环间气隙控制不均匀；碳刷在刷握内卡阻，自由滑动不畅，运行时会沿径向呈现明显摆动，导致接触不良，滑环过热。

2.4 日常维护保养工作不到位及维修不及时

碳刷磨损超限未及时更换；励磁刷架及刷握内碳粉清理不及时；滑环冷却风道堵塞；发电机轴瓦漏油，滑环与碳刷表面油污积聚；使碳刷与滑环间运行条件变差，过热、打火甚至烧蚀滑环，进一步加剧发热。

运行时未及时注意碳刷与滑环的工作状态，检修时也未对碳刷、滑环的情况进行认真检查评估处理，未能及时改善滑环技术状态。

3 防止滑环及碳刷故障的措施

发电机碳刷是整个励磁系统中最薄弱的环节，必须按要求执行好滑环机碳刷的运行检查、检修维护工作。

3.1 运行中的检查维护

发电机运行时，运行人员应加强对励磁电压、励磁电流等参数的监视，增加励磁电压、电流突变报警功能，发现报警信号及励磁参数出现较大幅度的变化，应立即查明原因并进行相应处理。

运行每班检查碳刷的磨耗情况、刷辨有无断股、碳刷有无跳动、冒火现象，对接近磨损界限的碳刷应予以更换。

每周开展碳刷均流度、滑环温度检测，温度最大值应小于120 ℃。每周对励磁刷架、滑环进行清扫，防止碳粉、油污积聚附着。每月安排对滑环冷却风道滤网检查清理，确保通风顺畅。重视碳刷更换工作。坚持选用发电机厂家推荐品牌、型号碳刷，新旧碳刷厂家、型号应一致。新碳刷更换前应进行导电面磨合，使碳刷导电接触面积不小于70%，且在刷握内活动自由无卡阻。

更换碳刷时，每次只能抽出一个刷握，每个刷握上最多更换2只碳刷，每次每极碳刷更换数量不宜过多。检查换下的旧碳刷和同刷握的其他碳刷应完好，无裂纹、破损，接触面平整无沟痕，如发现异常，应查明原因，加强运行中对碳刷、滑环的检查频次。

检查恒压弹簧应压在碳刷中部，检查恒压弹簧无疲劳、变形、裂纹现象，检查各碳刷压力应均匀，碳刷在刷握内活动顺畅。

3.2 停机期间的维护检修

发电机检修时，应对滑环表面、螺旋沟、通风孔等位置进行彻底清理，并检查滑环椭圆度、高低差等数据符合标准，检查滑环表面无划痕、损伤（沟槽）等情况，表面应平整光滑。如有必要，对滑环进行车磨，处理滑环表面光洁。检修时对恒压弹簧压力用弹簧秤进行测试，对于压紧力不符合要求的恒压弹簧及时进行更换。刷架的安装应确保刷握与滑环间隙满足规定，且碳刷安装中心应与滑环中心一致，不得有歪斜现象。结合发电机检修，定期倒换正、负极滑环极性，避免负极滑环过度磨损。同时应进行发电机励磁风道清理，防止运行中滑环过热。

3.3 紧急情况下的处理

发电机出现碳刷振动、电流分布不平衡、滑环温度高等异常现象时，应尽量减少无功运行，以减小励磁电流。检查滑环冷却风道通风情况；拔出故障碳刷，检查碳刷接触面是否有沟槽痕迹和缺损现象；恒压弹簧压力是否适合；查清故障原因并采取措施。如果因滑环表面不平整导致碳刷出现冒火星现象，可采用细砂布打磨发电机滑环，改善滑环表面质量。如果打火现象一直无法消除，则应尽快安排停机处理。

2095－6835（2019）07－0154－01

TM311

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10.15913/j.cnki.kjycx.2019.07.154

〔编辑：张思楠〕