韓國(guó)強(qiáng)，杜寧寧，胡芮嘉

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發(fā)電機(jī)碳刷燒損事件分析及防范措施

韓國(guó)強(qiáng)1，杜寧寧2，胡芮嘉3

（1.華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠，山東 濟(jì)寧 273522；2.華電國(guó)際電力股份有限公司技術(shù)服務(wù)中心，山東 濟(jì)南 250014； 3.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司鄒城市供電公司，山東 濟(jì)寧 273500）

通過(guò)一起發(fā)電機(jī)碳刷燒損案例，分析碳刷、滑環(huán)故障原因，提出防止發(fā)電機(jī)碳刷、滑環(huán)故障的運(yùn)行檢查、檢修維護(hù)、應(yīng)急處理措施。

發(fā)電機(jī)；碳刷；滑環(huán)；有功功率

發(fā)電機(jī)滑環(huán)、碳刷是整個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)，故障概率高，修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)。預(yù)防滑環(huán)、碳刷發(fā)生故障，應(yīng)執(zhí)行好滑環(huán)及碳刷的日常運(yùn)行檢查、檢修維護(hù)工作。

1 事件經(jīng)過(guò)

2019-02-04T11：20，某電廠#1機(jī)組有功功率230 MW，無(wú)功功率135 Mvar，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓251.2 V，勵(lì)磁電流2 089 A。2019-02-04T11：26：58，#1機(jī)組跳閘，ETS首出“發(fā)電機(jī)故障”，鍋爐MFT，DCS報(bào)“發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地跳閘”。

檢查發(fā)變組保護(hù)柜，“轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)”跳閘出口，廠用電系統(tǒng)切換正常。就地檢查，#1發(fā)電機(jī)勵(lì)磁小室發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子滑環(huán)正極有放電燒損痕跡，刷握下邊緣有明顯灼傷現(xiàn)象，部分碳刷刷辮自根部斷裂，勵(lì)磁小室內(nèi)有碳刷碎塊，如圖1所示。

調(diào)取DCS歷史記錄發(fā)現(xiàn)，2019-02-04T11：23，#1發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓由260 V升高至290 V，勵(lì)磁電流無(wú)明顯變化。轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作時(shí)，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓最高升至414.03 V，勵(lì)磁電流2 205 A。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)圖

2 滑環(huán)及碳刷故障原因分析

#1發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子正極勵(lì)磁碳刷及滑環(huán)出現(xiàn)明顯燒損現(xiàn)象，分析發(fā)電機(jī)勵(lì)磁碳刷首先出現(xiàn)打火，并迅速發(fā)展為環(huán)火，碳刷碎裂，刷握局部燒損，轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作。

集電環(huán)與電刷之間出現(xiàn)火花是運(yùn)行工況劣化的直接征兆，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、改善這種情況，火花將迅速擴(kuò)展蔓延，終至釀成環(huán)火。有案例表明從滑環(huán)發(fā)現(xiàn)火花到形成環(huán)火也就十幾分鐘甚至更短時(shí)間，最終導(dǎo)致刷握、刷架燒損，甚至損傷集電環(huán)及大軸。

造成集電環(huán)和碳刷故障、燒蝕的原因有以下幾種。

2.1 碳刷型號(hào)選擇不正確

未嚴(yán)格執(zhí)行發(fā)電機(jī)廠家配套碳刷參數(shù)要求；不同廠家、不同型號(hào)的碳刷混用，使得碳刷上的電流分布差異較大，甚至出現(xiàn)較多的零電流碳刷，引起大電流碳刷嚴(yán)重發(fā)熱、打火。

2.2 碳刷壓力調(diào)整不當(dāng)

刷握內(nèi)使用的恒壓彈簧廠家、參數(shù)存在差異，安裝前未統(tǒng)一進(jìn)行壓力測(cè)試；碳刷恒壓彈簧失效，無(wú)法保持恒壓力狀態(tài)。壓力低的碳刷與滑環(huán)接觸不良，容易打火燒蝕滑環(huán)，碳刷壓力不均也會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)電流分布不均情況。

2.3 刷架、滑環(huán)和刷握加工、安裝質(zhì)量不良

滑環(huán)表面光潔度、橢圓度、高低差超差；刷架安裝時(shí)和滑環(huán)間氣隙控制不均勻；碳刷在刷握內(nèi)卡阻，自由滑動(dòng)不暢，運(yùn)行時(shí)會(huì)沿徑向呈現(xiàn)明顯擺動(dòng)，導(dǎo)致接觸不良，滑環(huán)過(guò)熱。

2.4 日常維護(hù)保養(yǎng)工作不到位及維修不及時(shí)

碳刷磨損超限未及時(shí)更換；勵(lì)磁刷架及刷握內(nèi)碳粉清理不及時(shí)；滑環(huán)冷卻風(fēng)道堵塞；發(fā)電機(jī)軸瓦漏油，滑環(huán)與碳刷表面油污積聚；使碳刷與滑環(huán)間運(yùn)行條件變差，過(guò)熱、打火甚至燒蝕滑環(huán)，進(jìn)一步加劇發(fā)熱。

運(yùn)行時(shí)未及時(shí)注意碳刷與滑環(huán)的工作狀態(tài)，檢修時(shí)也未對(duì)碳刷、滑環(huán)的情況進(jìn)行認(rèn)真檢查評(píng)估處理，未能及時(shí)改善滑環(huán)技術(shù)狀態(tài)。

3 防止滑環(huán)及碳刷故障的措施

發(fā)電機(jī)碳刷是整個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)，必須按要求執(zhí)行好滑環(huán)機(jī)碳刷的運(yùn)行檢查、檢修維護(hù)工作。

3.1 運(yùn)行中的檢查維護(hù)

發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流等參數(shù)的監(jiān)視，增加勵(lì)磁電壓、電流突變報(bào)警功能，發(fā)現(xiàn)報(bào)警信號(hào)及勵(lì)磁參數(shù)出現(xiàn)較大幅度的變化，應(yīng)立即查明原因并進(jìn)行相應(yīng)處理。

運(yùn)行每班檢查碳刷的磨耗情況、刷辨有無(wú)斷股、碳刷有無(wú)跳動(dòng)、冒火現(xiàn)象，對(duì)接近磨損界限的碳刷應(yīng)予以更換。

每周開(kāi)展碳刷均流度、滑環(huán)溫度檢測(cè)，溫度最大值應(yīng)小于120 ℃。每周對(duì)勵(lì)磁刷架、滑環(huán)進(jìn)行清掃，防止碳粉、油污積聚附著。每月安排對(duì)滑環(huán)冷卻風(fēng)道濾網(wǎng)檢查清理，確保通風(fēng)順暢。重視碳刷更換工作。堅(jiān)持選用發(fā)電機(jī)廠家推薦品牌、型號(hào)碳刷，新舊碳刷廠家、型號(hào)應(yīng)一致。新碳刷更換前應(yīng)進(jìn)行導(dǎo)電面磨合，使碳刷導(dǎo)電接觸面積不小于70%，且在刷握內(nèi)活動(dòng)自由無(wú)卡阻。

更換碳刷時(shí)，每次只能抽出一個(gè)刷握，每個(gè)刷握上最多更換2只碳刷，每次每極碳刷更換數(shù)量不宜過(guò)多。檢查換下的舊碳刷和同刷握的其他碳刷應(yīng)完好，無(wú)裂紋、破損，接觸面平整無(wú)溝痕，如發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)查明原因，加強(qiáng)運(yùn)行中對(duì)碳刷、滑環(huán)的檢查頻次。

檢查恒壓彈簧應(yīng)壓在碳刷中部，檢查恒壓彈簧無(wú)疲勞、變形、裂紋現(xiàn)象，檢查各碳刷壓力應(yīng)均勻，碳刷在刷握內(nèi)活動(dòng)順暢。

3.2 停機(jī)期間的維護(hù)檢修

發(fā)電機(jī)檢修時(shí)，應(yīng)對(duì)滑環(huán)表面、螺旋溝、通風(fēng)孔等位置進(jìn)行徹底清理，并檢查滑環(huán)橢圓度、高低差等數(shù)據(jù)符合標(biāo)準(zhǔn)，檢查滑環(huán)表面無(wú)劃痕、損傷（溝槽）等情況，表面應(yīng)平整光滑。如有必要，對(duì)滑環(huán)進(jìn)行車(chē)磨，處理滑環(huán)表面光潔。檢修時(shí)對(duì)恒壓彈簧壓力用彈簧秤進(jìn)行測(cè)試，對(duì)于壓緊力不符合要求的恒壓彈簧及時(shí)進(jìn)行更換。刷架的安裝應(yīng)確保刷握與滑環(huán)間隙滿足規(guī)定，且碳刷安裝中心應(yīng)與滑環(huán)中心一致，不得有歪斜現(xiàn)象。結(jié)合發(fā)電機(jī)檢修，定期倒換正、負(fù)極滑環(huán)極性，避免負(fù)極滑環(huán)過(guò)度磨損。同時(shí)應(yīng)進(jìn)行發(fā)電機(jī)勵(lì)磁風(fēng)道清理，防止運(yùn)行中滑環(huán)過(guò)熱。

3.3 緊急情況下的處理

發(fā)電機(jī)出現(xiàn)碳刷振動(dòng)、電流分布不平衡、滑環(huán)溫度高等異常現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)盡量減少無(wú)功運(yùn)行，以減小勵(lì)磁電流。檢查滑環(huán)冷卻風(fēng)道通風(fēng)情況；拔出故障碳刷，檢查碳刷接觸面是否有溝槽痕跡和缺損現(xiàn)象；恒壓彈簧壓力是否適合；查清故障原因并采取措施。如果因滑環(huán)表面不平整導(dǎo)致碳刷出現(xiàn)冒火星現(xiàn)象，可采用細(xì)砂布打磨發(fā)電機(jī)滑環(huán)，改善滑環(huán)表面質(zhì)量。如果打火現(xiàn)象一直無(wú)法消除，則應(yīng)盡快安排停機(jī)處理。

2095－6835（2019）07－0154－01

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10.15913/j.cnki.kjycx.2019.07.154

〔編輯：張思楠〕