600 MW 汽輪發電機集電環運行分析

吳 昊

（神華國華太倉發電機有限公司，江蘇太倉 215433）

1 概述

某公司7 號機系上海電氣電站設備有限公司上海發電機廠引進美國西屋公司技術制造的QFSN-600-2 型水氫氫冷卻形式發電機，額定容量667 MVA，額定電壓20 kV，Y 結構。7號發電機發現集電環溫度不均勻現象，于是開始了排查分析工作，通過對比8 號發電機集電環均流度，發現兩者偏差較大。最終通過調整和更換彈簧的方式，實現了平衡均流度的效果。

2 設備檢查情況

（1）發電機集電環風扇及通風情況。兩集電環配有1 個離心風扇，提供足夠的冷卻風量，帶走兩集電環、碳刷等產生的熱量。從檢查情況看，7 號發電機集電環進風溫度約34 ℃，出風溫度約43 ℃，冷卻空氣清潔，無碳粉、塵沙、油漬水蒸汽等污粘物質，冷卻風溫及熱風溫升均在正常范圍內。

（2）發電機振動情況。發電機軸系振動情況較好，沒有超過規定報警值等現象。7 號發電機的8 號軸瓦水平、垂直振動超出期望值80 μm，沒有超過報警值125 μm。9 號軸瓦水平振動在期望值之間徘徊。

（3）勵磁電流定期測量情況。測量發電機軸電壓、軸瓦絕緣未發現異常，均在合格范圍內。但每組刷握電流分布不是很均勻，7 號發電機勵磁滑環刷握電流分布同8 號發電機集電環刷握電流分布相比離散度較大，7 號發電機正負滑環電流分布是：正滑環R2-2、G2-2、D2-2、E2-2 等4 個刷握流過的電流較小，R2-1、G2-1、D2-1、E2-1、H2-1、K2-1 等刷握流過的電流較大，負滑環除B2-1 刷握電流較小外，其余刷握均流度較好。8 號發電機正負滑環電流分布很均勻。

（4）紅外成像情況。7 號發電機集電環（正環）溫度分布不均勻，而且滑環表面溫度已接近120 ℃，碳刷和滑環接觸點甚至達到154 ℃，正環中間明顯有一條發熱痕跡，負環顏色相對比較均勻。

3 原因分析

（1）造成碳刷間電流分布不均勻的原因很多，例如，碳刷接觸面研磨不良，與集電環未完全接觸；碳刷壓力不均勻；碳刷接觸面不干凈；集電環表面凹凸不平；彈簧與碳刷間失去絕緣，彈簧因流過電流而發熱變軟，失去彈性；碳刷、銅辮和刷架間的連接松動；碳刷在刷握內搖擺或動作卡澀；碳刷通流回路接觸電阻大，造成與其他碳刷的負荷分配不均勻；使用的碳刷品牌批次不符合要求等。

（2）7 號發電機集電環排除以上原因后，通過試驗發現，人為對個別碳刷進行施加壓力，電流大小隨壓力變化而變化，說明彈簧壓力可以改變電流，通過調整或更換彈簧的方式可以實現平衡均流度的效果。碳刷的壓力是（200～300）g/cm2，各碳刷壓力應均勻，差別應＜10%。

（3）碳刷的品質和批次很重要，盡量選用同批次、同品牌的碳刷。為了避免碳刷混用造成的危害，7 號機組運行時利用晚間負荷低谷時進行大面積碳刷更換工作。更換時，維護人員聯系好運行人員，控制更換碳刷的發電機勵磁電流在（1800～2000）A，碳刷更換前后集電環的溫度控制在100 ℃以內。更換正極的一半碳刷，更換后經過2 h，將新更換的刷握逐個拿出，將碳刷和滑環接觸面較光處用金相砂紙磨去一些，幫助碳刷和滑環盡快建立起良好的接觸面。在此期間，每30 min 檢查碳刷均流及集電環溫度。直至碳刷的均流和紅外熱像檢測情況皆正常后，聯系運行人員取消該臺機組勵磁電流的控制，再觀察一段時間后方告完成。原因分析及處理方法，見表1。

表1 原因分析及處理方法

4 總結

為了防止發生集電環-電刷裝置的燒損事故，一方面需要在設備本身進行改進提高，提高設備的本身質量。另一方面就是要加強設備的運行維護與管理，進而避免更大的運行事故的發生。