125 MW發電機滑環發熱故障分析與處理

王麗峰，徐　明

（青海益和檢修安裝有限公司電氣檢修分公司，青海 西寧　810199）

125 MW發電機滑環發熱故障分析與處理

王麗峰，徐明

（青海益和檢修安裝有限公司電氣檢修分公司，青海 西寧810199）

針對某公司125 MW發電機滑環多次出現的發熱、冒火故障，分析其故障的原因主要為滑環電流分布不均，風循環系統不合理，滑環表面磨損嚴重、碳刷接觸不良，碳刷選用、安裝不標準等，并提出了針對性的處理措施，降低了故障發生幾率，保障了機組安全、穩定運行。

滑環；發熱；冒火；風循環系統；碳刷

0　引言

近年來，某公司針對125 MW發電機滑環多次出現的發熱、冒火故障進行了研究。通過多年的分析、處理，總結出了滑環的故障原因，并提了相應的處理措施。

1　滑環故障原因分析

1.1滑環電流分布不均

125 MW發電機滑環最大勵磁電流為1 650 A，在理想狀態下運行時，最大電流將平均分布在每塊碳刷上（發電機滑環上碳刷共計80塊，正、負極各40塊），即發電機滑環每塊碳刷上分得的電流為1 650 A/40塊=41.25 A/塊。但是實際運行中電流分布并不均勻。

如以某公司6期4號發電機滑環2009年故障狀態電流測量數據為例，其故障（持續溫度高達180 ℃）運行狀態電流分布數據為：最大電流約為60 A，最小電流約為15 A，電流分布極不均勻。因此，滑環電流分布不均勻是滑環發熱故障的主要原因之一。

1.2風循環系統不合理

該公司125 MW發電機滑環采取風冷方式進行冷卻，滑環表面采用螺旋紋風道引導熱空氣，正、負極中間使用風扇進行冷、熱風循環。經過對發電機滑環發熱故障的分析及處理，發現如下問題：

（1） 碳粉在滑環螺旋紋風道口堆積、堵塞，導致熱風引導不暢，破壞了風循環；

（2） 風扇風道進風口和出風口距離太近，導致進、出風口的溫度相差不大，風循環沒能達到冷卻的效果。

綜上，風循環系統不合理是造成發電機滑環發熱的主要原因之一。

1.3滑環表面磨損嚴重，碳刷接觸不良

檢修標準要求發電機滑環同心度不得超過±0.05 mm。由于發電機長期運行，因碳刷磨損、人為等因素造成滑環表面損傷，致使發電機滑環同心度均超過±0.05 mm，碳刷接觸不良，破壞了螺旋紋風道，導致發電機滑環發熱、冒火。

由此可見，發電機滑環磨損、碳刷接觸不良是造成滑環發熱、冒火的主要原因之一。

1.4滑環碳刷、刷握及壓簧壓力不符合標準

檢修標準要求125 MW發電機滑環碳刷采用同型號碳刷，要求碳刷與刷握的間隙為0.2 mm，要求刷握與滑環的垂直距離為2-3 mm，對于壓簧壓力的要求為1.2-1.6 kgf/cm2（1 kgf/ cm2=98.066 5 kPa）。然而在實際運行中，這些標準都無法完全達到，故導致發電機滑環發熱和冒火。

2　處理措施

2.1調整滑環電流

用鉗型電流表測量通過每一塊碳刷的電流，機組運行時的總勵磁電流為1 650 A，則機組在滿負荷運行時分配到每塊碳刷的電流約為40 A。若測得的電流大于或小于40 A時，電流分布就會不平衡，需要通過調整使其達到平衡。電流小的碳刷需用壓力稍大的壓簧，電流大的碳刷需用壓力較小的壓簧，調整后電流基本達到均衡，在很大程度上減小了因電流不平衡而引起的發熱故障。

2.2加強維護、改進風循環系統

（1） 由于發電機滑環表面是螺旋紋風道，要求定期使用壓縮空氣清理風道，以加強滑環冷卻效果，消除滑環表面火花及降低溫度。

（2） 該冷卻風道由于拐角過多且風道過長，進、出風口相距過近，導致冷卻效果有所減弱。因此，在改造時從中間解開滑環風道，減小了風道的長度，滑環整體溫度下降10-20 ℃，冷卻效果明顯。但此次改造后，滑環風道進、出風口位于4.5 m刀閘室，此處環境溫度比較高，且進、出風口混合達不到預期的效果。所以在后期的改造中應使進、出風口置于溫度較低的環境中且不能相距太近，如有必要可以加裝軸流風機強制循環風冷卻，使滑環溫度降至最低。

2.3車削滑環

由于長時間的運行以及電流的集膚效應，滑環正極磨損較快，經過1個大修周期的運行后，滑環表面通常會出現凹凸不平的現象，進而導致滑環發熱、冒火。

通過測量，發現滑環同心度大于±0.05 mm，此時必須對滑環表面進行車削處理。車削滑環時，需將盤車電機轉速調至最低，進刀量不宜超過±0.01 mm，同時應注意滑環的直徑是否在允許車削的范圍之內。車削完畢后需對螺旋槽進行45°的倒角，倒角完畢后，先用粗砂紙打磨，再用細砂紙（最好用00號砂紙）仔細打磨。打磨完畢后用0.3 MPa左右的壓縮空氣將滑環表面的凹槽、風道等吹掃干凈，然后再用白布擦拭干凈，更換全部碳刷（應選用同一型號的碳刷）。發電機投運后不要馬上投入大電流，先盤車或利用開機空轉使接觸面積達到90 %以上，然后小電流維持10-20 h，以便在滑環表面形成導電率較高的氧化膜。建議在以后的檢修中定期將正、負極滑環對調運行，以使正負極滑環磨損比較均勻。

2.4按標準選用、調整碳刷

安裝碳刷時，首先應使刷握垂直于滑環表面，調整刷握與滑環表面距離為2-3 mm，使用彈簧稱調整壓簧壓力為1.2-1.6 kgf/cm2。然后檢查新碳刷有無裂紋，刷辮有無斷股現象，打磨新碳刷表面使碳刷與刷握間存在一定的間隙。若間隙過小，由于受熱膨脹可能導致碳刷在刷握中卡死或上下浮動不靈活，進而影響碳刷與滑環的接觸；若間隙過大，則碳刷在刷握中容易跳動，也會影響碳刷與滑環的接觸，而碳刷與滑環的接觸面積應超過70 %。在發電機運行時，應經常注意滑環表面狀態是否良好，碳刷在刷握內上下滑動是否正常，碳刷的溫升及噪音是否正常，壓簧的壓力是否正常，碳刷上通過的電流是否均勻，刷辮是否完整，碳刷接觸是否良好，有無發熱、碰觸機殼的情況等。

更換碳刷時，最好在有功、無功較低，發電機轉子及主勵轉子電流均較低時進行，且一定要在使用螺絲刀之前將其手柄纏上絕緣帶，以免碰觸導電部位。嚴禁用雙手同時碰觸勵磁回路和接地部分，或兩個不同極的帶電部分。當發現碳刷下產生火花時，應及時調整壓簧壓力及無功，避免引起著火。如果在機組停機備用時更換碳刷，雖然此時為不帶電作業且轉子轉速很低，碳刷溫度也較低，很容易進行更換，但開機后一定要注意臨界狀態時的碳刷磨損情況，及時調整壓簧。

3　結束語

通過實施上述處理措施可以大大降低發電機滑環發熱、冒火故障的發生幾率，保證機組的安全、穩定運行，實現更高質量的電力供應。

1 國家電力公司華東公司.電機檢修技術問答［M］.北京：中國電力出版社，2003.

2 汪耕，李希明.大型汽輪發電機設計、制造與運行［M］.上海：上海科學技術出版社，2012.

3 劉志清.電氣設備檢修［M］.北京：中國電力出版社，2005.

2016-03-20。

王麗峰（1980-），男，助理工程師，主要從事發電機的檢修與維護工作，eamil：18310748@qq.com。

徐明（1983-），男，助理工程師，主要從事發電機的檢修與維護工作。