三河電廠#2發(fā)電機冬季碳刷打火原因查找與處理

周 強,王占彬,李毅剛

（三河發(fā)電有限責(zé)任公司,河北 三河 065201）

三河電廠#2發(fā)電機冬季碳刷打火原因查找與處理

周 強,王占彬,李毅剛

（三河發(fā)電有限責(zé)任公司,河北 三河 065201）

三河電廠#2發(fā)電機出現(xiàn)過集電環(huán)嚴重的電火花現(xiàn)象，結(jié)果導(dǎo)致集電環(huán)明顯損傷。每次打火均進行了打蠟處理，并外置強制通風(fēng)設(shè)備，這增加了機組安全運行的威脅。為永久解決這個問題，電氣一次專業(yè)開展了引起火花的可能原因和解決方法的技術(shù)探討。在研究持續(xù)產(chǎn)生這一現(xiàn)象的根源同時，于2015-2016年冬天，對#2機組采取了措施控制火花，與此同時，#1機組則任其自然，結(jié)果#2發(fā)電機滑環(huán)狀況良好。

發(fā)電機；集電環(huán)；火花

1 概述

三河發(fā)電廠一期工程安裝有2臺350MW日本三菱發(fā)電機組，發(fā)電機由日本三菱公司制造，型號為MB-J，采用全氫冷卻方式，即定子繞組、定子鐵芯、轉(zhuǎn)子氫內(nèi)冷。自2000年投產(chǎn)至今，#2發(fā)電機就頻繁發(fā)生過集電環(huán)產(chǎn)生火花現(xiàn)象，造成集電環(huán)損傷現(xiàn)象。

集電環(huán)用空氣冷卻，冷卻空氣取自汽機房12.5m。在進入集電環(huán)前，先經(jīng)濾網(wǎng)過濾掉粉塵等雜質(zhì)顆粒和異物。發(fā)電機轉(zhuǎn)子軸頭部位安裝有風(fēng)扇，驅(qū)動冷卻空氣，并將熱空氣通過集電環(huán)小間上部出風(fēng)口排出。

集電環(huán)是由工具鋼加工制作而成的，與電刷接觸的表面開成螺線狀槽以實現(xiàn)電刷與集電環(huán)的可靠接觸；發(fā)電機每極碳刷為36個并列運行，共9列。 發(fā)電機碳刷均為上海摩根 NCC634型碳刷，每個碳刷為天然石墨制成，碳刷的壓力調(diào)整需工作人員手動進行。

2 #2發(fā)電機集電環(huán)運行狀況

#2發(fā)電機從投產(chǎn)至今，每年冬季均會出現(xiàn)集電環(huán)電火花現(xiàn)象。且在打火的過程中，出現(xiàn)了滑環(huán)溫度異常升高和滑環(huán)表面明顯損傷現(xiàn)象。每次打火均進行了打蠟處理，并外置強制通風(fēng)設(shè)備，這增加了機組安全運行的威脅。一旦通風(fēng)設(shè)備在無人看守時間出現(xiàn)故障，將大大增加了滑環(huán)運行溫度，并增加電火花的發(fā)生面積，且有產(chǎn)生環(huán)火的可能。

3 火花產(chǎn)生的根源分析

對集電環(huán)產(chǎn)生火花的原因，電氣一次專業(yè)人員進行了運行參數(shù)查找。下面為影響集電環(huán)火花產(chǎn)生五個參數(shù)。

（1）滑環(huán)電流和電源電壓；（2）每個電刷電流；（3）每個電刷溫度和振動；（4）集電環(huán)小間內(nèi)部濕度水平；（5）集電環(huán)圓度。

根據(jù)碳刷發(fā)生的特點，電氣一次專業(yè)人員按照時間順序編制了事件發(fā)生次序圖（如圖1）。

由于發(fā)電機運行參數(shù)除濕度外（全年），其它均未發(fā)生明顯變化。且通過集電環(huán)的發(fā)生火花的次序圖來看，環(huán)境濕度下降是集電環(huán)打火的誘因。

為確定誘因，電氣一次專業(yè)人員傳真聯(lián)系日本三菱公司分析環(huán)境濕度的影響。得到回復(fù)為日本機組也出現(xiàn)同樣的情況。通常情況下，滑環(huán)室內(nèi)濕度低于相對濕度20%以下時，碳刷和滑環(huán)之間會產(chǎn)生微小的火花。放置不管的話，滑環(huán)表面可能會發(fā)生印痕。同時，電氣一次專業(yè)人員傳真聯(lián)系上海摩根，確認他廠生產(chǎn)的碳刷運行濕度最低為20%。

由此確認，冬季環(huán)境濕度下降為本次集電環(huán)產(chǎn)生火花的主要原因。

4 集電環(huán)火花治理方法

為保證集電環(huán)不在冬季產(chǎn)生的電火花的最有效的方法就是控制濕度。而從目前#2發(fā)電機滑環(huán)小間的運行環(huán)境來看，能夠保證滑環(huán)小間的濕度保持在合格標準以上的只有兩個最直接有效的方法：（1）將室外空氣引入到滑環(huán)小間內(nèi)部（通過實際天氣資料查詢，冬季北京地區(qū)環(huán)境濕度為44%-47%。）；（2）添加工業(yè)加濕器。

由于添加工業(yè)加濕器，購置費用及水質(zhì)要求都很高。且由于發(fā)電機滑環(huán)小間內(nèi)部通風(fēng)量較大，濕度大小不易控制（濕度探頭的位置不易確定）。如果在機組正常運行狀態(tài)下濕度過高并引起結(jié)露，很容易引起發(fā)電機轉(zhuǎn)子部位發(fā)生接地故障。因此，為保證發(fā)電機安全穩(wěn)定運行，電氣一次專業(yè)人員決定將室外空氣引入到滑環(huán)小間內(nèi)部來提高發(fā)電機內(nèi)部濕度。

5 治理方法

由于#2發(fā)電機位于四臺機組中間部位，其打火現(xiàn)象較為#1機組明顯，同時，也為觀察將室外空氣引入到滑環(huán)小間內(nèi)部的效果進行觀察，電氣一次專業(yè)決定對#2機組采取了措施控制火花，與此同時，#1機組則任其自然。

為減少額外設(shè)施的添加，并能夠順利將室外空氣引入到滑環(huán)小間內(nèi)部，通風(fēng)措施實施（2015年12月23日進行）如下：

（1）在滑環(huán)小間內(nèi)部放置一塊濕度表（#1、#2機組滑環(huán)小間各放置一塊）；（2）拆除#2發(fā)電機滑環(huán)小間通風(fēng)濾網(wǎng)的上部三塊（每臺機組共六塊）；（3）開啟#2發(fā)電機滑環(huán)小間對應(yīng)的窗戶，并在窗戶上張貼“防止碳刷打火，禁止關(guān)窗”標識。

6 實施效果

經(jīng)過兩天的試運行，電氣一次專業(yè)人員發(fā)現(xiàn)相同機組負荷狀態(tài)下，#2發(fā)電機滑環(huán)溫度較#1發(fā)電機低約25℃；#2發(fā)電機滑環(huán)小間內(nèi)濕度均值為33%；#1發(fā)電機滑環(huán)小間內(nèi)濕度均值為12%，碳刷底部未見有明顯打火現(xiàn)象。（由于發(fā)電機碳刷底部打火后，較難處理。所以本次治理方法試運行時間只進行了兩天。）

7 結(jié)論

通過實施效果可以發(fā)現(xiàn)，#2發(fā)電機集電環(huán)小間內(nèi)部濕度滿足安全運行要求，#2發(fā)電機集電環(huán)運行狀況優(yōu)于#1發(fā)電機集電環(huán)。

[1]沈于亭.發(fā)電機碳刷正常運行維護和注意事項[Z].2008.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.153

周強（1973-）,男,天津人,本科,助理工程師,研究方向：電氣工程及其自動化。