水電站燈泡貫流式機組碳刷異常運行與處理措施研究

蔣盈盈 黃燦兵

摘要：文章以某水電站的燈泡貫流式機組為例，對其運行3#機組容易出現的碳刷磨損等異常現象進行介紹，在分析造成此異常現象的原因之后，提出了相應的異常處理和預防措施，以供參考。

關鍵詞：水電站燈泡貫流式機組;碳刷異常;處理

1引言

在我國近年來社會用電負荷持續增長以及人們的環保意識在不斷增強的發展形勢下，我國也加大了對水電站的開發和建設力度。目前水電站中普遍應用的燈泡貫流式機組主要于上世紀80年代引入國內的，雖然其具有良好的機組質量且運行比較穩定，但是總結其運行中的異常情況，以滑環碳刷異常最為普遍。為此，文章就以某水電站機組為例，針對其碳刷異常問題開展原因分析和處理工作研究。

2某水電站燈泡貫流式機組概述

以某水電站為例，在其平原腹地潛江建設，屬于河床低水頭電站，不僅在電力系統中起到關鍵作用，也此地區中的重要水利樞紐工程。在此水電站中擁有4臺容量為10MW的燈泡貫流式水輪發電機組，自投入運行以來，成為了此地區的可靠電源點，有效環節此地區的電力緊張局面。此水電站中機組的技術參數如表2.1所示。

在此水電站中的上述4臺機組的運行中，經過統計得出其中的3#機組容易出現碳刷磨損等異常問題，嚴重時還導致部分碳刷和刷握出現過熱而燒壞的問題，對機組的安全運行造成嚴重影響。

3碳刷異常運行描述及其原因分析

3.1碳刷異常運行描述

在某天此水電站中的3#機組并網且滿負荷運行中出現了勵磁調節器異常而引起的失磁保護動作，導致事故停機流程啟動并出現機組解列現象。對上述故障現象進行檢查之后發現3#機組泡頭位置的碳刷和刷握出現了燒壞現象，甚至有部分碳刷已經燒熔。

3.2原因分析

基于上述故障表現，對機組的日常運行檢修記錄檔案進行查閱之后，總結出此水電站3#機組出現了部分碳刷接觸不良、接觸電阻增大等問題，而且上述問題導致碳刷之間的電流分配不夠平衡，其中的部分碳刷就會由于電流過大而出現打火、發熱，甚至是燒熔問題。具體分析導致上述碳刷接觸不良和接觸電阻增加問題的原因，一是由于在機組安裝過程中，沒有將其中的部分碳刷的彈簧彈片安裝在刷握之內，造成此彈片的壓力不夠均衡的問題，使得機組在長時間運行中不斷磨損碳刷而造成其長度縮小而接觸不良的問題。二是此機組由于安裝質量問題以及環境因素的影響而出現振動問題，加之此彈簧彈片自身質量缺陷，不同批次的彈簧彈片還出現壓力不均勻的問題，也會造成上述接觸不良的問題。三是在機組長時間運行中碳刷的不斷磨損下出現碳粉積累過多的問題，加之沒有做好日常維護和碳粉清理，而出現上述問題。四是在機組運行中出現運行工況不佳時，表現出振動和擺度較大的現象，如果振幅和擺度等超過一定限度也會造成上述接觸不良和發熱等問題。

4碳刷異常運行的處理措施

4.1加強巡視檢查工作

一是在機組運行中做好對碳刷和集電環運行情況的定期巡視工作，在此巡視過程中需要使用紅外測溫儀對溫度進行測量，防止出現集電環表面的過熱問題，控制刷架溫度在120℃以下，刷體溫度在80℃以下，針對其中的溫度異常情況及時上報和檢查，必要是減少勵磁電流。

二是將紅外視頻監控裝置安裝在發電機倉內來監控碳刷的運行情況，還可以通過碳粉回收裝置的安裝，通過吸塵器來定期回收機組運行中產生的碳粉。

三是注意觀察機組運行中的碳刷輕微火花問題，在出現此問題時對發電機勵磁電流進行調整來降低發電機無功能，或者是通過降低發電機有功的方式進行調整。

四是針對比較嚴重的碳刷冒火問題，需要采取緊急停機的措施并對故障進行進一步的檢查和處理。

五是針對機組運行中存在震動較大的現象，需要重點做好對碳刷運行狀況的監控巡視工作，在發現異常時及時停機檢查。

4.2異常處理和預防措施

一是針對此水電站中的碳刷和滑環燒損現象，需要重新安裝碳刷和滑環，且注意刷架安裝中的中心對正以及做好其與集電環之間輻向和軸向間隙的調整工作。在碳刷安裝前還需要修磨刷握的內表面保證其光滑平整，在刷握安裝中做好對刷握邊沿到滑環之間間隙的調整，避免滑環運行中出現與刷架的碰撞問題或者是出現碳刷側面邊沿的卡阻問題。在向刷盒中安裝碳刷時應保證碳刷的受力均衡性且能保證其在刷盒中可以自由移動。或者是采取適當碾磨碳刷接觸面的方式來保證其正常運行。

二是在機組運行中應安排專人定期對滑環及其周圍的碳粉和灰塵等進行清理，并做好對滑環中是否存在污垢等問題的檢查和清潔。

三是做好對碳刷運行狀況的檢查工作，保證彈簧彈片的壓力均衡且在要求范圍之內，不允許出現卡澀問題。

四是做好對彈簧質量的控制以及運行中的檢查工作，及時更換出現老化或質量問題的彈簧。

五是定期對碳刷的磨損程度進行檢查，重點對其刷快邊緣是否存在剝落現象進行檢查，及時更換磨損掉1/3的碳刷或者是在刷握中存在搖擺現象的碳刷。但是在更換碳刷時應控制每次更換的碳刷數量不能超過一半，在更換碳刷之后需要觀察其空轉運行下的磨合狀況，保證其不存在異常之后才能并網發電運行。

六是做好此水電站上游的漂浮物打撈和清理工作，防止這些漂浮物等造成機組振動問題。

5結語

在對本文中的水電站碳刷異常現象進行介紹之后，通過對此異常問題的原因進行分析，提出了相應的巡視檢查和異常處理、預防等措施。在此水電站中應用上述措施之后，不僅排除了上述異常現象，而且在長時間運行中也沒有再次出現同類故障，表現出良好的異常處理和預防效果，同時也積累了此機組碳刷運行維護實踐經驗。

參考文獻：

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