发电机滑环电刷异常分析及应急对策-

论文导读：
摘要：电刷和滑环是发电机励磁系统的重要组成部分，电刷是用于滑环上作为导入导出电流的滑动接触体，是发电机能量交换的设备。在运行过程中由于电刷质量、选型及维护不到位等原因，将会出现电刷发热、打火等现象，严重危及发电机的安全运行。本文通过分析#5机组主励磁机电刷滑环偶尔出现电刷发热、打火产生及演变发展,结合我厂几年来的实践经验,总结出问题处理对策，进一步针对性地提出了出现问题时的维护措施和注意事项。
关键词：电刷滑环发热火花 椭圆度
1.前言
陡河发电厂现运行发电机共计6台，以#5机组为例，#5机组发电机、励磁机电刷压簧均采用直压式结构，其中发电机单极电刷为28只，主励磁机单极原设计为6只。发电机主励转子额定励磁电压70V，额定励磁电流103A；发电机转子额定励磁电压445V，额定励磁电流1765A；发电机转速3000转/分。
根据华北电网自动电压控制（C）系统管理规定，华北电网调[2007]34号文件要求。（自动电压控制(C)是保证电网安全稳定经济运行的重要措施。是为提高华北电网自动电压控制系统运行质量，确保电网无功、电压控制在良好水平的一个技术措施）。
我厂各机组在自动调节无功方C试验后，无功功率升至100KVA后，#5机组主励磁机电刷温度升至110°，机组运行在非安全范围内，其他机组主励磁机电刷在90°左右。为了保证机组安全运行，相关专业人员对碳刷过热的原因进行分析，并提出了相应的解决方案。

2.电刷发热及打火的原因分析

2.1电刷发热的原因分析及处理方法

电刷正常运行中温度一般是在45℃～80℃，（温升35℃左右），电刷电流分布整体比较均匀，根据无功的不同每块电刷工作电流在10A～55A左右。刷握弹簧压力通常在1.2～1.6Kg，各电刷之间的不均压力差应在５％以内，刷握与滑环的距离符合规定值2～4 mm，电刷活动自如且无卡涩现象。电刷与滑环运行中产生的热量由自然通风散走。但是如果出现滑环被油漆等化学物质所污秽，长期出现电刷微火而导致的花环表面光洁度不合格，接触电阻变大、刷握弹簧压力变小、电刷运行工况变差，当随无功调节增大时励磁电流将增加，个别电刷温度将升高，从而会致使整个系统温度升高。有时甚至达到无法控制状态。发热时电刷和滑环温度高达100℃以上，最严重时达到180℃～300℃。此时电刷运行工况越来越差且发展较快，一些电刷出现频率较高的跳动或卡涩，并出电刷火花等级加大，电刷辫烧断或脱辫，电刷与滑环摩擦声音也随之增大。
2.

1.1引起电刷发热的原因分析

（1）电刷自身电阻发热Q1 …………Q1＝I2•R.t （其中：I-流过电刷的电流，R-电刷电阻，t-时间）。
（2）电刷接触压降发热Q 2 …………Q2＝I•△U（其中：△U-接触压降）。
（3）磨擦发热Q3……………………. Q3＝F•v （其中：F-电刷压力，v-电刷与滑环的相对运动速度）。
（4）刷辫与电刷接触电阻Q4………Q4=I2•r.t (其中: I-流过电刷的电流, r-接触电阻，t-时间)。
（5）电刷发热总量为:Q＝Q1+Q2+Q3+Q4
这几部分发热情况在电刷发热总量中所占比例大小,是随着电刷运行阶段及状况的改变而不断变化。其中主要因素是由于滑环氧化膜被破坏，造成滑环光洁度低于标准值▽8--▽14，从而产生的摩擦发热是主要原因，同时在现场实际测试中可以得，详见附表2。 其次是由于各电刷分流不均和压力调整不当造成的发热是次要原因。
附表2：（#5机组主励电刷数据）

2.

1.2运行中电刷发热常用处理方法

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1.2.1当发热处于初期，发热温度不高，如100℃以内，此时可以采用如下方法。

（1）更换磨损较短的及工作电流很小的电刷；调整或更换部分弹性较小刷握的弹簧；处理电刷卡涩等措施，将电刷电流调整均匀，减少发热量。
（2）适当降低发电机的无功负荷，减少励磁电流，从而降低电刷的工作电流，减轻发热。
（3）清理通风口，保持风道畅通或大功率风扇通风，增加散热量。
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1.2.2发热严重时应急处理，温度升高达到150℃以上。

（1）首先要降低发电机的无功负荷，减少励磁电流，从而降低电刷的工作电流。
（2）找出严重过热的电刷，立即更换急备件电刷；严重过热的电刷接触面处基本损坏且有掉块现象，这时这类电刷跳震明显，观察电刷小辫抖动明显（紧急备件电刷为：在正常运行已磨好的电刷）。
（3）当发现个别电刷断辫或脱辫，或是刷辩严重变色时，出现环火，则大量减小励磁电流，逐块更换发热电刷并进行调整压力，不可强行更换大量新电刷。源于：论文格式模板www.7ctime.com
（4）当处理完异常电刷后，由于滑环的氧化膜基本已被破坏，由于摩擦系数较大仍会出现温度高现象并且声音异常，这时可采用涂抹凡士林的方法进行润滑降温。具体方法及理由如下：
用木质或竹质筷子前缠绕一块白布后，蘸取少量的普通凡士林，轻轻地涂于滑环表面，要做到少量多次均匀，每次间隔1-3分钟。在很多次出现严重发热，整体温度很高时，电刷与滑环温度升到200℃以上，采用这种方法都能很快降温，把整体过热现象可控在正常温度之内，电刷声音及振动也会随之变小，可避免停机事故的发生。
凡士林系石油润滑油馏份，经深度精制而得的无色、无臭、无荧光透明的油状液体，不含任何添加剂、水分和机械杂质。溶于、氯仿、汽油及苯等溶剂，不溶于水，与乙醇化学稳定性和抗氧化性良好，具有良好的抗氧化安定性、稳定性和光安定性具有良好的粘附性、抗水性、拉丝性、低温性和化学安定性，优质凡士林外观为白色均质无块软膏，由于凡士林熔点较低，所以预热后具有良好的挥发性，不但有良好的润滑效果，同时也有良好的挥发性，从而不致使油状物质渗入电刷。
凡士林具体性能指标如下：

2.2 电刷打火的原因分析及处理方法

2.1电刷打火的原因分析

（1） 发电机组安装或检修过程中，由于转静子间隙、轴瓦及转子动平衡不合格等原论文导读：-▽7时，如果光洁度太差会增大电刷接触电阻，导致电刷打火并且火花拖长。（3）因弹簧疲劳或是过热而引起的电刷压簧压力太小而产生间断性的微弱火花，在长时间未及时处理而造成的电腐蚀，从而造成滑环表面氧化膜损坏，致使电刷严重打火。（4）在安装或检修过程中出现刷握与滑环之间距离超标或电刷与刷握之间的间隙过大，电刷则
因，造成机组运行时振动超标，从而使发电机转子垂直振动、水平振动超标或因为转子滑环椭圆度不合格，致使电刷在滑环运动轨迹不是一个规则的圆，形成电刷跳震，是由于机械原因而导致电刷出现电刷跳火。
（2）转子滑环因外界因素造成的光洁度在▽1--▽7时，如果光洁度太差会增大电刷接触电阻，导致电刷打火并且火花拖长。
（3）因弹簧疲劳或是过热而引起的电刷压簧压力太小而产生间断性的微弱火花，在长时间未及时处理而造成的电腐蚀，从而造成滑环表面氧化膜损坏，致使电刷严重打火。
（4）在安装或检修过程中出现刷握与滑环之间距离超标或电刷与刷握之间的间隙过大，电刷则会在架内产生摆动，不仅出现噪音，更重要的是出现火花。
（5）电刷压簧由于压力不垂直或附焊而造成的电刷卡阻，致使电刷分流不均，从而造成的电刷打火。
（6）电刷在正常运行中的压力调整不当，致使电刷分流不均，从而造成的电刷打火。

2.2电刷打火处理方法及预防措施

（1）因机械振动引起的跳火在机组运行时，应及时采用提高压簧压力并测量电刷分流及温度情况是否在正常范围之内，先做到温度、火花在可控范围，待有机会停机处理振动大问题，同时也要检查电刷架支撑是否牢固并测量正负极之间绝缘和对地绝缘。