汽轮发电机集电环、碳刷发热原因分析

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1、32东北电力技术2010年第4期，’’’’’’’’、；^^经验¨¨汽轮发电机集电环、碳刷发热原因分析^¨；交流iAnalysisonFeverofCollectorRing-tllIlllII‘andCarbonBrushforTurbineGenerator曹风波，宋强义(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨150040)摘要：通过对一起发电机集电环、碳刷发热的典型故障分析，指出了碳刷滑环发热产生的机理及造成碳刷、集电环发热的原因，并给出处理发热的应急处理方法和防范措施。关键词：碳刷；集电环；发热；分析处理[中图分类号]TM311[文献标志码]B[文章编号]1004—79

2、13(2010)04-0032—03集电环、碳刷是发电机动静接触和交换能量的关键部件，在实际运行中，碳刷与集电环发热现象极为普遍，如不能及时处理，将引起集电环烧损恶性事故。1机组概况1．1机组主要参数额定转速：3000r／min有功功率：300MW功率因数：0．85图1发电机刷架装配结构额定励磁电压：365V额定励磁电流：2642A2事故情况1．2集电环及刷架结构2．1事故经过某发电厂300MW发电机组励磁方式为静止型2009年10月41320：00，某发电厂300MW励磁系统，发电机刷架与导电环为合二为一的整体发电机组有功功率10MW、无功功率70Mvar、励结构，每个导电

3、环由两瓣拼成，选用优质的铸硅黄磁电流l500A时发现发电机外侧集电环和碳刷发铜材料。集电环外圆周表面开有螺旋沟，沿集电环热，但电刷没有打火现象，集电环最高温度达圆周有斜的通风孔，每个导电环分别装设恒压式刷130℃，碳刷最高温度达180℃，而内侧集电环温握和碳刷。运行中碳刷与集电环采用强制通风冷度仅有60℃。随后机组降低负荷至有功功率2．5却，冷风由2个集电环的外侧导入，热风由装在转MW，同时将隔音罩门敞开，并外接风扇进行强制子上的2个并联的离心式风扇带出。进风和出风均冷却，但集电环发热状况没有缓解，机组被迫于由管道引至厂房外部，发电机刷架装配结构如图1lO月5日0：00停机。

4、所示。2．2检查结果1．3集电环及碳刷运行要求2．2．1碳刷a．集电环表面应形成均匀光泽的氧化膜。检查发现碳刷与外侧集电环顶部配合的电刷顶b．集电环表面无凹坑等缺陷。侧崩损(见图2)。c．碳刷与集电环均匀接触达90％以上。2．2．2集电环d．碳刷无跳动、破损等。a．外观检查e．集电环和碳刷运行温度应在90cI=以下。集电环表面没有明显划痕，但局部有发蓝痕迹2010年第4期东北电力技术33损伤位嚣热风道图2碳刷损伤集电图5混风不意图环局(见图3)。部发b．测量尺寸蓝现场使用千分尺测量集电环外径。检查集电环尺寸有无偏差，测量结果如表1所示。C．通风回路检查发现施工期间刷架底部冷热

5、风道没有有效图3外侧集电环表面封堵(如图4、图5所示)，在刷架底板下部存在表1集电环椭圆度及尺寸严重混风情况。3事故原因及处理措施3．1原因通过检查分析可以判定，造成集电环和碳刷发热的主要原因是通风不良和冷、热风混风所致。集电环发热是由集电环自身电阻发热量Q．．、碳刷接触压降发热量Q、碳刷热传导热量Q，，构成。集电环总发热量为Q=Qll+Q22+Q33在集电环发热总量中，集电环自身电阻发热Q。。所占比例较小，可以忽略，因此，集电环的发热由碳刷的发热量决定，集电环温度随碳刷温度的变化而变化。当冷、热风混风和通风不良时，碳刷热量不能有效散发，导致碳刷温度和集电环温度升高。封堵不严

6、冷热风混风运行中集电环和碳刷常见的故障为发热、产生火花、烧损电刷刷握及集电环。产生过热故障的原因主要有以下几方面。a．通风不良通风不良主要是因为冷却风道、集电环表面通风沟及通风孑L堵塞，循环风扇风量下降。当运行中集电环表面温度过高时，导致电刷磨损加剧，碳粉积聚增加，堵塞集电环表面的散热通道。b．接触电阻过大或分布不均匀图4刷架底部混风集电环和电刷是通过相互滑动接触导通励磁电东北电力技术2010年第4期流，每个集电环上分布数十只电刷，由于接触电阻b．经常检查碳刷的活动情况。用提刷的方法不同、电流分配差异而导致发热不均匀。检查碳刷在刷握内上下活动是否自由、有无卡刷、c．机械摩擦碳

7、刷是否焊附在刷握壁。当发生卡刷和碳刷焊附现集电环与电刷过热故障中大部分是由于机械摩象时，应立即研磨碳刷，清理刷握内壁，使碳刷恢擦等原因造成。如果在开机时未加励磁就发现集电复上下自由活动能力。环与电刷温度高或运行中温度过高，拔出几只电刷c．经常检查刷辫是否完好、碳刷是否脱辫、后，温度反而降低，基本可以判断为机械摩擦导导线是否氧化及烧断股线、接触是否良好、有无过致。热现象，如出现发黑或烧伤等现象，应更换碳刷。3．2处理方法d．检查碳刷有无颤振。集电环磨损不均、碳a．对风道进行有效隔离和整改。刷松弛、机组振动