關于電廠發電機轉子大軸接地銅刷打火、振動問題的探究

李鵬

摘要：電廠發電機轉子大軸接地銅刷用于消除軸電壓，把主軸上的電荷泄走，防止轉子產生軸電流破壞油膜從而破壞軸瓦，導致發電機及汽輪機的損壞。現階段多個電廠投產以來，接地銅刷運行中經常打火，嚴重威脅機組的穩定運行。經過現場多次分析、論證、參考有關資料，造成接地銅刷打火、大軸磨損的根本原因在于銅刷壓力不穩，銅刷與大軸接觸面積小，硬度大。使用接地銅編織帶可增大接觸面積，降低接觸電阻。

關鍵詞：接地；發電機；銅編織帶；電荷；軸電壓；油膜；恒力壓簧；銅刷

引言

近年來機組裝機容量越來越大，設備更新換代速度快，隨之而來的就是新設計成果需要在實踐中改進。發電機轉子大軸接地銅刷用于消除軸電壓，把主軸上的電荷泄走（防止油膜擊穿，燒壞軸瓦），供轉子一點接地保護和測量轉子繞組對地電壓；接地銅刷能否穩定運行直接影響到機組的安全穩定運行、關系到設備安全、牽涉到電網的運行穩定。

1 現狀調查

發電機定子鐵心組合縫、定子硅鋼片接縫、定子與轉子空氣間隙不均勻等，會造成發電機的磁路往往不對稱，發電機主軸在這種不對稱的磁場中旋轉，會在其兩端產生交流電壓叫軸電壓。現階段多個電廠投產以來，接地銅刷運行中經常打火，成為火災隱患；接地銅刷固定不夠牢固，無法保持恒定的壓力，容易振動，嚴重影響了機組的安全運行。經過對多個電廠的發電機軸電壓現場測量，交流在2.0V至9.0V之間，直流電壓在0.8V至2.5V之間；現場調查發現，發電機轉子大軸接地銅刷與大軸接觸面上經常磨出一道淺淺的凹溝。特別是在機組啟機沖轉時，發電機轉子大軸接地銅刷都會影響軸振。

2 解決接地銅刷問題的目標

將接地銅刷打火、振動問題消除，降低軸低壓；保證設備安全穩定運行。

3 接地銅刷振動、打火的原因分析

經過對多個電廠，多次的分析、論證、參考相關資料，發電機轉子接地銅刷打火的原因，在于軸瓦密封不好，一直往外甩油，對接觸面造成污染，發電機轉子接地銅刷與大軸之間的接觸電阻較大，電流經過時會產生熱量，點燃了大軸表面的油污，造成了打火現象。發電機轉子接地銅刷是安放在刷握里，刷握經過手柄固定在軸瓦的凸起上。隨著大軸的振動，銅刷容易傾斜，所有的壓力將集中在一個點上，發電機轉子大軸接地銅刷與大軸接觸面上磨出的一道淺淺的凹溝，造成大軸光滑度不夠。調整后的銅刷無法適應這條凹溝，就在刷握里竄動；銅刷是靠一個普通的彈簧壓緊在大軸上的（無法像恒壓彈簧一樣保持同樣的壓力），當發電機轉子接地銅刷磨短時，接觸壓力將變小，無法保證良好的結合面。

例如：電廠一臺機組來說，每個月發電機需要更換一次接地銅刷，每次更換兩組（4個），每個銅刷300元。每年可以節約1.44萬元。 整改成接地銅編織帶，造價低，維護方便，而對發電機安全穩定運行、對電網的穩定運行起到可靠的保證，這個價值很難用金錢來衡量的！

4 解決方案

經過以上分析，可以得出結論，造成發電機轉子接地銅刷打火、大軸磨損的根本原因在于銅刷壓力不穩，銅刷與大軸接觸面積小，硬度大。解決此問題可以采用恒壓彈簧的刷握或者更換為接地銅編織帶，使用恒壓彈簧的方案在安裝過程中困難較大，使用接地銅編織帶只需將加工一個銅編織帶的固定支架即可。使用接地銅編織帶可增大接觸面積，降低接觸電阻，而使用恒壓彈簧的話，銅刷與大軸接觸面積仍為現有的接觸面積，對于降低接地電阻幫助不大；故使用接地銅編織帶的方案比較方便。

檢驗效果

經過現場對多家電廠改進觀察后，未見打火現象。對發電機大軸軸電壓進行測量，交流電壓在2.0V至4.1V之間，直流電壓在0.1V至0.3V之間。機組啟動沖轉時未發生軸振過大的現象。

5 結論

經過現場多家、多臺次發電機實踐檢驗，本方案是具有可行性，僅供參考。

參考文獻

[1]QFSN-660-2型汽輪發電機產品說明書

[2]能源部司局文件電發[1990]14號附件一：發電機反事故技術措施補充規定

[3]DL408-91 電業安全工作規程（發電廠和變電所電氣部分）

[4]發電機軸電壓的產生和處理，劉明慧，衣林，鐘后鴻譯《IEEE transactions on energy conversion》，Vol3，NO.2，june1988