机端自并励磁机碳刷烧损的原因及对策
时间：2020-12-13 08:04:29 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
(包头第二热电厂，内蒙古 包头 014030)
摘 要：文章针对目前几起碳刷烧损事故，对发电机的励 磁机碳刷烧损的原因进行了分析,并提出了相应的处理对策,为日常维护提供了帮助。
关键词：励磁机;碳刷;烧损;发电机；
事故
中图分类号：TM303.2 文献标识码：A 文章编号：
1007—6921(2009)17—0090—01
目前，大型发 电机组均采用机端自并励的励磁方式，由于自并励磁方式没有同轴旋转的励磁 机和副励磁机，比无刷励磁方式缩短了发电机大轴，减少了轴系固有扭振模式，大大降低了 轴系扭振损坏的可能性，提高了整个机组的安全稳定性。加之接线简单，工作可靠，所以近 年来得到了广泛的应用。但其维护工作量也相对较大。必须经常性的对集电环－碳刷系统进 行检查和精心维护，如维护不当会引起局部过热，产生火花和烧坏，碳粉清理不及时将降低 励磁回路绝缘可靠性。2008年间，就有华能太仓电厂3号发电机“2.23”碳刷烧损，岳阳电 厂4号发电机“3.5”碳刷烧损以及包头第二热电厂4号发电机“9.3”碳刷烧损事故发生。可 见，励磁机碳刷打火的原因分析十分的必要。
1 碳刷打火的原因分析
碳刷烧损是由初期的碳刷打火发展而来的。碳刷打火应有以下几种原因：
1.1 滑环、电刷、刷握及刷架表面脏污
正常运行的发电机集电环采用带有自通风表面冷却的结构，把磨下的石墨碳粉、电刷的发热 及时抽走，达到清洁冷却的作用。外面的粉尘伴随着热空气吸进电刷，附着在刷柱上，一方 面影响电刷散热。另一方面电刷发生火花时因刷柱表面不洁，刷柱之间绝缘强度不够很容易 环火。
1.2 刷握边缘卡涩、弹簧压力不匀
电刷出厂时厂家都有相关：电刷压力调整到不发生火花的最低压力，经过科学论证和实践总 结，最低压力一般为200～300/cm2，即0.02～0.03MPa,要求各个电刷之间的压力也要均匀 ，其差别不超过10%。发电机在长期运行中如果某个电刷摩擦过短，或电刷在刷框内滞卡的 情况下，压力将出现不均匀。此外受人为、机械、弹簧本身受热变软等因素影响造成压力达 不到电刷不发生火花的最低理论要求。
1.3 机组轴系振动较大，带动滑环一起振动
随着机组容量的增大，整个轴系都在增长，由于轴承长、带的附加设备多了，振动自然就很 难控制到最低，机组长时间运行，疲劳、老化等等复杂因素引起轴承振动加大，电刷随着 震动，将使刷柱摩擦不均、引线及弹簧松动，发生局部冒火花慢慢进一步影响全局。
1.4 碳刷接触不良发生打火现象
碳刷允许最大线速度与励磁机集电环处线速度没有有较大裕度，容易产生气膜和跳动。此时 会造成碳刷接触不良，发生打火现象。
1.5 和碳刷质量有问题
不同厂家的碳刷成分不同，碳刷的电气、物理性能也不尽相同，摩擦系数大小也不一样，因 此接触电阻，电气损耗和摩擦损耗也不尽相同。
由于以上原因造成一些碳刷接触不良，接触电阻增大，使碳刷间电流的分配不均匀度变大， 引起碳刷打火。
碳刷打火后开始发热，由于碳刷的负温度效应，碳刷的接触电阻变小，这样，流过该碳刷的 电流将增加，则该碳刷愈加发热，直至接触电阻降至饱和最低值，流过的电流至饱和最大值 。如此恶性发展，使碳刷持续受热升温。同时,碳刷引线由于流过很大电流，也发热升温， 经过一段时间后，温度达到碳刷引线(紫铜)的熔点温度时，碳刷的引线烧断，该组碳刷退 出运行。
当故障极部分碳刷引线烧断或受热变形卡涩退出运行后，正常运行的碳刷将承担全部转子 电流而出现过载现象，导致其过热升温，并重复上述碳刷的恶化过程。随着碳刷恶化程度的 发展和数量的增加，碳刷打火愈演愈烈，并形成环火，产生很高的热量，直至烧损碳刷各部 件。
2 处理对策
①集电环的结构改造。集电环表面加工成螺旋沟槽以确保碳刷与集电环之间可靠接触，有效 排除碳粉，集电环设有斜流式轴向通风孔和与螺旋槽相通的径向通风孔。加强集电环表面和 环体通风冷却，避免粉尘积压；
②运行人员要加强对运行机组的巡回检查，及时发现碳刷打 火现象。如发现碳刷打火，除及时通知检修人员外，应尽快戴上绝缘手套，提拉碳刷，以及 时消除卡涩、过热及异常振动，恢复碳刷滑动自如；
③检修人员定期检查刷架结构、滑环与 碳刷间隙、碳刷恒压弹簧等应符合要求，及时更换过短、损坏、发热变形的碳刷。不允许不 同型号的混用；
④检修要采取技术措施，采用新工艺研磨碳刷接触面，使新换碳刷接触面与 安装位置滑环弧面接触良好。碳刷尽量用质量好的同一批次产品。不允许不同型号的混用；
⑤运行人员要定期吹扫，检修人员每次停机时，用压缩空气进行吹扫，清除刷架、刷握、滑 环等处的积灰和污垢，使碳刷活动自如；
⑥在以后的机组大、小修中，对滑环进行抛光处理 。
3 结束语
发电机励磁机碳刷在运行中出现火花是运行中常常遇到的问题,但也常被忽视, 因而往往等 到火花过大, 励磁电流无法调整时才引起重视,这势必引起不必要的火花恶性循环。因此， 对待发电机励磁机碳刷在运行中出现火花的问题应做到早发现，早维护，早处理，只有这样 才能从源头上预防火花的产生,收到预期的效果。
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