∙发电机滑环冒火原因分析及对策
∙2007-3-12 20:04:00 来源：中国自动化网浏览：1222网友评论条点击查看
发电机运行中滑环冒火是常见的故障之一，若不及时消除，可导致发电机滑环冒火，对发电机组安全运行造成直接威协，严重时被迫停机。

就大型发电机而言，紧急停机不仅造成系统出力下降，影响系统稳定运行，而且对发电机组本身也将产生危害。

通过认真分析、研究产生环火的原因，监测设备运行情况，拟订相应对策等方法是可以有效地防止发生此类故障的。

1．经过
某厂200MW机组曾经发生一起发电机滑环冒火现象，停机检查发现2/3的发电机碳刷刷握部分烧熔，而完好的刷握中有大部分压簧压力弹片折断的现象。

检修过程中将所有刷握、碳刷、压簧全部更换，机组重新启动并入系统运行2小时后，巡检再次发现2只压簧压力弹片折断，一压簧单侧从刷握内弹出。

2．停机后检查情况
通过这次200MW机组滑环冒火前运行情况分析，机组在故障前运行各参数均正常，有功、无功功率均在额定范围，机组的振动和轴位移均符合运行规程要求。

同时对故障后的碳刷、压簧、刷辩及部分完好刷握（仍装有碳刷和压簧）进行了详细检查，其结果如下：（1）发现所有碳刷均为同一型号（D172），且长度均为新碳刷的2/3以上。

（2）对部分完好的刷握进行检查，压簧、刷辩均未有严重过热迹象，且压簧压力弹片有大部分两侧均已折断。

且压簧均为“V”型。

（3）对于压簧压力弹片一侧折断的情形，其另一侧大部分有严重过热或电弧烧伤迹象，且压簧均为“V”型。

（4）部分压簧压力弹片完好，但两侧压力弹片均有严重过热迹象，且压簧均为“V”型。

（5）个别压簧卡口较浅，易造成压簧从刷握内弹出。

（6）厂家新购3种同一型号压簧，其检测结果列于下表：
3．原因分析：
通过对压簧、碳刷、刷握的检查以及对3种压簧的检测结果综合分析后认为，，此次冒火的原因是：
（1）在机组运行中，虽然使用的是同一型号的碳刷，但由于其压力不同，造成碳刷与滑环间的接触电阻不一，致使同极滑环上不同碳刷间电流不均，部分碳刷电流过大。

（2）部分压簧（V2型）未插入卡口或弹出（相当于未加弹簧）造成其它碳刷通过电流增大，其原因主要是卡口过浅。

（3）部分压簧（V1型）压力弹片均折断（相当于此碳刷无压簧），或压力弹片一侧折断，使该碳刷接触面减小，单位载流量增大。

（4）碳刷型号虽然均为D172，但由于其存在阻值上的差异，同样使同极上碳刷间电流分配不均。

（5）由于运行人员巡检间隔时间较长，未能及时发现部分碳刷严重过热情况，也是最终造成发电机滑环冒火的原因之一。

4．对策
为有效防止类似事故的发生，拟采取下述相应的对策：
（1）将发电机滑环上的所有压簧全部更换为……U‟型压簧。

（2）运行各班每小时必须对发电机滑环、碳刷、压簧进行一次全面、系统的检查。

（3）运行中发电机滑环碳刷长度不小于新碳刷的2/3，如发现长度不足，必须立即更换。

（4）压簧使用前应检查其压力均匀，卡口卡入刷握内应牢固，无弹出现象，压簧无断裂现象。

（5）领用新碳刷时应首先行碳刷阻值测量，并将阻值相同的碳刷分别编号存放。

更换碳刷时，必须在同一极滑环上使用同一阻值的碳刷。

严禁不同阻值的碳刷在同一极滑环上使用。

（6）新碳刷使用前必须配磨，以保证碳刷与滑环表面接触达70%，同时，新碳刷长度应与运行中的碳刷长度基本一致。

（7）新碳刷在刷握内应有间隙，且碳刷上下灵活串动无卡涩现象。

（8）运行中更换压簧时，应检查压簧接触点牢固，弹片、弹簧正常受压，在压力消失后能完全恢复，压簧卡口应有足够余度，不能太浅。

（9）运行中发电机集控室内必须配有足够的碳刷和压簧，以便及时更换，且每个碳刷均应标明阻值。

A组：阻值为（0.0015±0.0003）Ω（励磁机侧滑环）
B组：阻值为（0.0021±0.0003）Ω（发电机侧滑环）
通过采取上述措施，有效地控制了发电机滑环过热、弹簧弹出、压簧断裂等情况的发生，对发电机长期安全稳定运行起到了长期安全稳定运行起到了较好的保障作用。

关于碳刷维护
一、安装碳刷时应意的问题
实践表明，不论碳刷的质量多么好，如果碳刷安装得不正确，照样不能获得满意的运行效果。

从理论上讲，碳刷的弧面应尽可能与滑环的滑动接触面吻合，但大部分成品碳刷所需要的弧形接触面是由运行人员自行研磨的，因此就存在有如何磨弧才能满足需要的问题，碳刷压簧压力的大小是否均匀等一系列问题。

下面分别进行讨论：
1、碳刷与刷握间应有一定的间隙。

若间隙过小，由于受热膨胀可能导致碳刷在刷握中卡死。

碳刷在刷握中卡死或上下浮动不灵活，都会影响碳刷与滑环的接触。

但间隙也不能过大，否则碳刷在刷握中容易跳动。

另外，刷辨的固定通常采用填塞法、扩铆法或模压法，因而若碳刷在刷握中卡得过死，运行人员若用力不当，很可能会将刷辨带出，而碳刷滞于刷握中。

因而选择型号统一的碳刷的同时，还要将碳刷尺寸大小进行研磨，以碳刷能自由拉出刷握为好。

2、碳刷弧面的研磨。

碳刷磨损达到一定程度，应及时更换。

规程规定更换有效长度小于1/3或有损伤的碳刷。

否则可能造成刷辨触磨滑环，造成事故。

正常维护中，同一厂家且同一型号的新碳刷可对比。

取出的需更换的碳刷进行研磨。

此碳刷端部经磨损具有一定的弧度，可在新碳刷上比较此弧面，用砂纸沿弧面进行打磨。

打磨成的碳刷放进刷握中，让其与滑环表面滑动打磨一会，取出再用砂纸打磨，直至碳刷弧面与滑环接触面达到约75%即可。

3、碳刷压簧的压力调整。

实践表明，碳刷的弹簧压力的大小，对于维护发电机的正常运行是相当重要的。

当施加于碳刷上的压力过低时，该力就不能保证使碳刷与滑环始终保持良好接触。

这时会因电气损耗的增加而引起碳刷过热和因火花增大而引起烧伤，进而使磨损增大。

如果施于碳刷上的压力过高时，机械磨损所产生的热量将会增加，使碳刷的温度升高，引起碳刷的迅速磨损。

加在碳刷上的压力应力求均匀，否则将导致电流的分配不均。

受压簧压力大的，接触电阻小，因而通过的电流就多，相反，受压簧压力小的，接触电阻大，通过的电流就少。

这将引起部分碳刷过热或产生火花，产生不利影响。

二：碳刷的磨损
碳刷的磨损率是碳刷质量性能是否良好的重要依据。

磨损率小，碳刷的使用寿命就可延长，运行人员的维护量就小，运行成本就低。

影响碳刷磨损率的因素有以下几条：
1、滑环表面的光洁度。

滑环表面的光洁度越高，其摩擦系数越小，碳刷的磨损率就越低。

另外，滑环的表面上有一层氧化膜，对降低磨擦系数，减少碳刷的磨损也是很有利的。

2、压簧压力的影响。

压簧压力过大，会造成碳刷的机械磨损增大；同时压簧压力过小，虽然碳刷与滑环间摩擦小了，但接触不良容易产生火花，同样不可取。

3、电流的影响。

一般，对于石墨碳刷，正极碳刷流过的电流要比负极碳刷流过的电流要大，因而正极碳刷磨损要比负极碳刷磨损大。

且正极滑环的磨损要多于负极滑环，故每次机组大修，需将碳刷正负极性电缆头进行调整。

4、碳刷的材质影响。

不同厂家、不同型号的碳刷的成分构造不同，磨损率也不同。

选择同一种碳刷可以减少碳刷自身磨损率的不均衡。

三：滑环的清扫与维护
在发电机的运行过程中，因碳刷的磨损不断有碳粉剥落下来。

少量的碳粉能增加碳刷与滑环间的润滑，减少摩擦，有利于碳刷的稳定运行。

但石墨粉过多时，增加了发生环火的可能性。

正常的滑环表面因有氧化膜存在，颜色分布均匀，有光泽。

若发现滑环表面不正常，则要检查与建立氧化膜有关的因素，如：负载的大小、环境的湿度与温度、刷火情况，碳刷质量等。

所以滑环的表面要经常保持清洁，在清洁的过程中，应将干净的白布对折成2-2.5寸毛刷大小，包住毛刷顺着转
子转动的方向进行清扫。

另外要及时将更换碳刷留下的碳粉进行清理。

四：碳刷维护时的几点建议
在发电机运行时，应经常注意滑环表面状态是否良好，碳刷在刷握内上下滑动是否正常，碳刷的温升及噪音，压簧的压力是否均匀，碳刷上通过的电流是否均匀,刷辫是否完整，接触是否良好，有无发热，有无碰触机壳的情况等。

更换碳刷时，最好在有、无功较低，发电机转子及主励转子电流均较低的时候进行更换，更换碳刷时螺丝刀是必不可少的工具，使用前一定要在手柄上缠上绝缘带，以免碰触导电部位。

严禁用两手同时碰触励磁回路和接地部分，或两个不同极的带电部分。

当发现碳刷下产生火花时，及时调整压簧压力及无功，避免引起环火。

如果在机组停机备用时进行碳刷的更换，虽然此时为不带电作业且转子转速很低，碳刷温度较低很容易更换，但开机后一定要注意临界状态时的碳刷磨损情况及时调整压簧的压力。