125 MW發(fā)電機(jī)滑環(huán)發(fā)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(fā)電機(jī)滑環(huán)發(fā)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(duì)某公司125 MW發(fā)電機(jī)滑環(huán)多次出現(xiàn)的發(fā)熱、冒火故障，分析其故障的原因主要為滑環(huán)電流分布不均，風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)不合理，滑環(huán)表面磨損嚴(yán)重、碳刷接觸不良，碳刷選用、安裝不標(biāo)準(zhǔn)等，并提出了針對(duì)性的處理措施，降低了故障發(fā)生幾率，保障了機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

滑環(huán)；發(fā)熱；冒火；風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)；碳刷

0　引言

近年來(lái)，某公司針對(duì)125 MW發(fā)電機(jī)滑環(huán)多次出現(xiàn)的發(fā)熱、冒火故障進(jìn)行了研究。通過(guò)多年的分析、處理，總結(jié)出了滑環(huán)的故障原因，并提了相應(yīng)的處理措施。

1　滑環(huán)故障原因分析

1.1滑環(huán)電流分布不均

125 MW發(fā)電機(jī)滑環(huán)最大勵(lì)磁電流為1 650 A，在理想狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，最大電流將平均分布在每塊碳刷上（發(fā)電機(jī)滑環(huán)上碳刷共計(jì)80塊，正、負(fù)極各40塊），即發(fā)電機(jī)滑環(huán)每塊碳刷上分得的電流為1 650 A/40塊=41.25 A/塊。但是實(shí)際運(yùn)行中電流分布并不均勻。

如以某公司6期4號(hào)發(fā)電機(jī)滑環(huán)2009年故障狀態(tài)電流測(cè)量數(shù)據(jù)為例，其故障（持續(xù)溫度高達(dá)180 ℃）運(yùn)行狀態(tài)電流分布數(shù)據(jù)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(huán)電流分布不均勻是滑環(huán)發(fā)熱故障的主要原因之一。

1.2風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)不合理

該公司125 MW發(fā)電機(jī)滑環(huán)采取風(fēng)冷方式進(jìn)行冷卻，滑環(huán)表面采用螺旋紋風(fēng)道引導(dǎo)熱空氣，正、負(fù)極中間使用風(fēng)扇進(jìn)行冷、熱風(fēng)循環(huán)。經(jīng)過(guò)對(duì)發(fā)電機(jī)滑環(huán)發(fā)熱故障的分析及處理，發(fā)現(xiàn)如下問(wèn)題：

（1） 碳粉在滑環(huán)螺旋紋風(fēng)道口堆積、堵塞，導(dǎo)致熱風(fēng)引導(dǎo)不暢，破壞了風(fēng)循環(huán)；

（2） 風(fēng)扇風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口距離太近，導(dǎo)致進(jìn)、出風(fēng)口的溫度相差不大，風(fēng)循環(huán)沒(méi)能達(dá)到冷卻的效果。

綜上，風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)不合理是造成發(fā)電機(jī)滑環(huán)發(fā)熱的主要原因之一。

1.3滑環(huán)表面磨損嚴(yán)重，碳刷接觸不良

檢修標(biāo)準(zhǔn)要求發(fā)電機(jī)滑環(huán)同心度不得超過(guò)±0.05 mm。由于發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行，因碳刷磨損、人為等因素造成滑環(huán)表面損傷，致使發(fā)電機(jī)滑環(huán)同心度均超過(guò)±0.05 mm，碳刷接觸不良，破壞了螺旋紋風(fēng)道，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)滑環(huán)發(fā)熱、冒火。

由此可見(jiàn)，發(fā)電機(jī)滑環(huán)磨損、碳刷接觸不良是造成滑環(huán)發(fā)熱、冒火的主要原因之一。

1.4滑環(huán)碳刷、刷握及壓簧壓力不符合標(biāo)準(zhǔn)

檢修標(biāo)準(zhǔn)要求125 MW發(fā)電機(jī)滑環(huán)碳刷采用同型號(hào)碳刷，要求碳刷與刷握的間隙為0.2 mm，要求刷握與滑環(huán)的垂直距離為2-3 mm，對(duì)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(shí)際運(yùn)行中，這些標(biāo)準(zhǔn)都無(wú)法完全達(dá)到，故導(dǎo)致發(fā)電機(jī)滑環(huán)發(fā)熱和冒火。

2　處理措施

2.1調(diào)整滑環(huán)電流

用鉗型電流表測(cè)量通過(guò)每一塊碳刷的電流，機(jī)組運(yùn)行時(shí)的總勵(lì)磁電流為1 650 A，則機(jī)組在滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)分配到每塊碳刷的電流約為40 A。若測(cè)得的電流大于或小于40 A時(shí)，電流分布就會(huì)不平衡，需要通過(guò)調(diào)整使其達(dá)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(diào)整后電流基本達(dá)到均衡，在很大程度上減小了因電流不平衡而引起的發(fā)熱故障。

2.2加強(qiáng)維護(hù)、改進(jìn)風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)

（1） 由于發(fā)電機(jī)滑環(huán)表面是螺旋紋風(fēng)道，要求定期使用壓縮空氣清理風(fēng)道，以加強(qiáng)滑環(huán)冷卻效果，消除滑環(huán)表面火花及降低溫度。

（2） 該冷卻風(fēng)道由于拐角過(guò)多且風(fēng)道過(guò)長(zhǎng)，進(jìn)、出風(fēng)口相距過(guò)近，導(dǎo)致冷卻效果有所減弱。因此，在改造時(shí)從中間解開(kāi)滑環(huán)風(fēng)道，減小了風(fēng)道的長(zhǎng)度，滑環(huán)整體溫度下降10-20 ℃，冷卻效果明顯。但此次改造后，滑環(huán)風(fēng)道進(jìn)、出風(fēng)口位于4.5 m刀閘室，此處環(huán)境溫度比較高，且進(jìn)、出風(fēng)口混合達(dá)不到預(yù)期的效果。所以在后期的改造中應(yīng)使進(jìn)、出風(fēng)口置于溫度較低的環(huán)境中且不能相距太近，如有必要可以加裝軸流風(fēng)機(jī)強(qiáng)制循環(huán)風(fēng)冷卻，使滑環(huán)溫度降至最低。

2.3車(chē)削滑環(huán)

由于長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行以及電流的集膚效應(yīng)，滑環(huán)正極磨損較快，經(jīng)過(guò)1個(gè)大修周期的運(yùn)行后，滑環(huán)表面通常會(huì)出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致滑環(huán)發(fā)熱、冒火。

通過(guò)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)滑環(huán)同心度大于±0.05 mm，此時(shí)必須對(duì)滑環(huán)表面進(jìn)行車(chē)削處理。車(chē)削滑環(huán)時(shí)，需將盤(pán)車(chē)電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)至最低，進(jìn)刀量不宜超過(guò)±0.01 mm，同時(shí)應(yīng)注意滑環(huán)的直徑是否在允許車(chē)削的范圍之內(nèi)。車(chē)削完畢后需對(duì)螺旋槽進(jìn)行45°的倒角，倒角完畢后，先用粗砂紙打磨，再用細(xì)砂紙（最好用00號(hào)砂紙）仔細(xì)打磨。打磨完畢后用0.3 MPa左右的壓縮空氣將滑環(huán)表面的凹槽、風(fēng)道等吹掃干凈，然后再用白布擦拭干凈，更換全部碳刷（應(yīng)選用同一型號(hào)的碳刷）。發(fā)電機(jī)投運(yùn)后不要馬上投入大電流，先盤(pán)車(chē)或利用開(kāi)機(jī)空轉(zhuǎn)使接觸面積達(dá)到90 %以上，然后小電流維持10-20 h，以便在滑環(huán)表面形成導(dǎo)電率較高的氧化膜。建議在以后的檢修中定期將正、負(fù)極滑環(huán)對(duì)調(diào)運(yùn)行，以使正負(fù)極滑環(huán)磨損比較均勻。

2.4按標(biāo)準(zhǔn)選用、調(diào)整碳刷

安裝碳刷時(shí)，首先應(yīng)使刷握垂直于滑環(huán)表面，調(diào)整刷握與滑環(huán)表面距離為2-3 mm，使用彈簧稱(chēng)調(diào)整壓簧壓力為1.2-1.6 kgf/cm2。然后檢查新碳刷有無(wú)裂紋，刷辮有無(wú)斷股現(xiàn)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(guò)小，由于受熱膨脹可能導(dǎo)致碳刷在刷握中卡死或上下浮動(dòng)不靈活，進(jìn)而影響碳刷與滑環(huán)的接觸；若間隙過(guò)大，則碳刷在刷握中容易跳動(dòng)，也會(huì)影響碳刷與滑環(huán)的接觸，而碳刷與滑環(huán)的接觸面積應(yīng)超過(guò)70 %。在發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)經(jīng)常注意滑環(huán)表面狀態(tài)是否良好，碳刷在刷握內(nèi)上下滑動(dòng)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(guò)的電流是否均勻，刷辮是否完整，碳刷接觸是否良好，有無(wú)發(fā)熱、碰觸機(jī)殼的情況等。

更換碳刷時(shí)，最好在有功、無(wú)功較低，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子及主勵(lì)轉(zhuǎn)子電流均較低時(shí)進(jìn)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(dǎo)電部位。嚴(yán)禁用雙手同時(shí)碰觸勵(lì)磁回路和接地部分，或兩個(gè)不同極的帶電部分。當(dāng)發(fā)現(xiàn)碳刷下產(chǎn)生火花時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整壓簧壓力及無(wú)功，避免引起著火。如果在機(jī)組停機(jī)備用時(shí)更換碳刷，雖然此時(shí)為不帶電作業(yè)且轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速很低，碳刷溫度也較低，很容易進(jìn)行更換，但開(kāi)機(jī)后一定要注意臨界狀態(tài)時(shí)的碳刷磨損情況，及時(shí)調(diào)整壓簧。

3　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)實(shí)施上述處理措施可以大大降低發(fā)電機(jī)滑環(huán)發(fā)熱、冒火故障的發(fā)生幾率，保證機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的電力供應(yīng)。

1 國(guó)家電力公司華東公司.電機(jī)檢修技術(shù)問(wèn)答［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2003.

2 汪耕，李希明.大型汽輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)、制造與運(yùn)行［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2012.

3 劉志清.電氣設(shè)備檢修［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2005.

2016-03-20。

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

徐明（1983-），男，助理工程師，主要從事發(fā)電機(jī)的檢修與維護(hù)工作。