发电机碳刷超温处理的探讨

逄志强

（哈尔滨电机厂机电工业有限责任公司,黑龙江 哈尔滨 150000）

1 举例

本文以125MW燃油机组，同轴直流励磁机为例。

2 碳刷异常运行状况

碳刷电流偏差大，小的只有几安培，大的超过200安培；碳刷磨损比较严重，与以前更换记录统计比较，滑环、励磁机碳刷更换数量均是以前的5倍左右；刷辫长期过热变色，滑环、励磁机转子表面变色有灼伤现象；励磁机转子表面不平，碳刷在刷槽里卡住或跳动，碳刷碎裂，刷辫震断。

3 原因

3.1 碳刷质量问题，现采购碳刷产品疏松，碳质颗粒粗糙，机械磨损严重。

3.2 由于不同批次的碳刷混用，其电阻系数不一样，个别碳刷电流超标。

3.3 励磁机转子表面不平，碳刷跳动，弹簧疲劳老化，接触电阻大，碳刷电流偏差。

3.4 励磁机表面有滑伤，整流片间存在有短路。

4 处理

针对上述原因应做以下处理：采购时应使用品质较高的产品推荐使用合资产品；更换碳刷尽量用同一批次的产品；更换弹簧型号，新弹簧压力加强，而且增大压制面积，（有的电厂已经把单弹簧改变为双弹簧，取得良好的效果。）；对刷架进行精密的安装，保证碳刷安装孔与转子切面垂直，保证转子轴线与碳刷架的轴线同心；加强运行维护。

5 运行检查维护的重点

5.1 整流子表面不清洁碳粉灰尘多

机组运行过程中，周围环境差，引起励磁回路运行温度高，滑动接触损耗大。碳刷与转子表面之间磨擦产生大量的碳粉，并且陈积在转子表面及防护罩内壁。再加上轴承油烟与碳粉、灰尘混合，形成正常运行的污垢。

方法：维护时要经常用电吹风吹扫后再用干净的白布擦拭整流子的表面等。擦拭整流子的表面不能用石英砂纸或者破坏整流子表面一层氧化铜的溶剂。

5.2 碳刷接触面不平滑，接触不良

更换碳刷不经过打磨，接触面就会不平滑，接触不良，损伤电枢，长期将造成整流子表面不平。如果更换太多碳刷将造成电流分配不均匀，电流集中在少数碳刷上。会导致过热，冒火花，甚至励磁机着火。

方法：对碳刷更换前进行打磨。要求打磨后的碳刷方向与电枢表面弧度基本吻合（三分之二以上的接触面）。但是由于碳刷刷握槽位对碳刷的接触角度和方向有一定的限制，要用新碳刷与运行过的旧碳刷比较,并依照旧碳刷接触面的斜度的大致情况进行打磨，才能保证更换后碳刷与整流子表面吻合，保证良好接触。

5.3 碳刷上弹簧压力不均造成碳刷电流分配不均匀

由于弹簧老化失去弹力，或者碳刷过短，导致一部分碳刷与电枢表面接触不良，电流集中在少数碳刷上。如果更换不同型号的碳刷也会造成电流分配不均匀。

方法：及时更换弹簧，调整刷握弹簧压力为一定值，虽然刷体长短不一样，并联碳刷压力尽量保持一致。发现碳刷过短要立即更换。更换碳刷要认真检查挑选，发现材质不纯的碳刷立即更换。

5.4 碳刷在刷槽里卡住或跳动

碳刷在刷槽内应有0.1mm-0.2mm的间隙。检查能否上下自由活动,更换摇摆的和卡住的碳刷。还要注意及时消除碳刷与整流子表面滑动接触中出现的“气垫相象”。所谓的“气垫相象”就是转子高速旋转粘附于其表面的空气层带入碳刷弧面与整流子表面之间的锲型空间，致使碳刷滑入边受到较大的向上推力，滑出边受到较小的向下推力，而使碳刷歪斜与电枢部分脱离。最终锲型空间不断扩大，导致碳刷分离接触或者碳刷松跳。不冒火的碳刷并不都是运行正常的碳刷，要经常检查每个弹刷的负载电流。

方法：对碳刷侧面进行适当打磨。如果打磨过多与刷槽间隙过大会造成碳刷松跳动，引线，弹簧震断，碳刷碎裂。

5.5 整流子表面有划伤；整流子（换向器）不整圆；整流片间云母凸出；换向极（中间极）的气隙调整不相等整流子表面有划伤，因电磁方面的原因而引起换向火花的掺杂和干扰；或者整流片间有非金属性短路，换向过程产生的电磁力，引起碳刷突发性振动、整流子表面超温。

整流子（换向器）不整圆，整流片间云母凸出的现象会造成滑动接触磨损及碳刷振动；换向极（中间极）的气隙调整不相等的现象也是会因电磁方面的原因而引起换向火花的掺杂和干扰及碳刷振动。

方法：通过检修处理。

维护滑环碳刷跟励磁机基本相同，又因为没有电磁方面的原因而引起换向火花的掺杂和干扰，是一个纯粹的机械性火花如何抑制和消除的问题。相对励磁机来说比较简单。

6 相关的反事故措施

6.1 日常运行维护方面

碳刷维护责任班组在每个运行周的第一个二值、第二个三值、第二个一值进行碳刷维护工作，更换过短的碳刷，对碳刷、滑环、碳架进行吹扫，必要时用白布进行清抹；对尚不需要更换的碳刷要试验其灵活性，碳刷应能在刷握内自由上下且无跳动、卡涩现象；对于检查到碳刷、弹簧断裂现象，要记录并及时上报。

每班用红外线测温枪测量一次发电机、励磁机滑环、碳刷温度，滑环温度不应大于120℃，碳刷体温度控制不大于80℃。

对于发电机、励磁机滑环碳刷高端陷入刷握5mm的，必须进行更换。更换碳刷时，必须要对接触面进行认真细致地打磨，确保要有三分之二以上的接触面。在同一时间内，同一极上允许更换碳刷的数量，不应超过该极数量的10%（125MW：发电机滑环每极同时只能更换4只，励磁机每极只能更换4只）；125MW每月一日二值定期测备用励磁机绝缘并试运转。

6.2 发现异常时的处理方法

当主励磁机滑环产生环火时，应该大幅度减少有功负荷、无功负荷，以消除环火，再更换碳刷。如环火不能消除，125MW机组应转备用励磁机运行。如环火严重，采取措施无效，立即紧急停机。

6.3 其它措施

对125MW机组电气人员进行培训，使之熟练掌握主、备用励磁机倒换的各项操作步骤及要领，掌握主、备用励磁系统接线及各仪表位置。建议配备直流钳表，在滑环、碳刷温度超过允许值时，测量每个碳刷的电流，及时更换小电流碳刷，使电流分布均匀。将机组不同负荷下的主、备用励磁机电压转换的数值列表，放在控制室以备紧急转换时参考。建议励磁机更换新电枢，以取代老电枢。老电枢经多次车削后，工作条件已有所下降。

7 日常维护中一般要注意以下的事项

7.1 为防止保护误动，应停用转子两点接地保护。

7.2 同一机组不得两人同时进行，应扣紧袖口或套穿绝缘鞋或站在绝缘垫上，要特别小心，不使衣服，擦布被转动部分挂住。女同志的辫子应盘在帽内。

7.3 所用工具应用绝缘物包扎好。工作时不得同时触及不同极性的导线或一手触导线一手触接地部分。

7.4 更换碳刷时，应一人监护进行。

8 结束语

正常运行中，碳刷与整流子表面有摩擦腐蚀和微小燃烧腐蚀两种现象，时间长必然造成整流子表面不平整，这是不可避免的。碳刷选择方面，硬度高的碳刷，更换后容易产生火花。硬度小的碳刷更换之后不容易产生火花，但是对整流子表面的滑动腐蚀较大，挑选碳刷的型号很重要。励磁机故障问题往往就出在碳刷日常维护工作之中，可能造成恶性循环。运行人员要根据实际的情况对碳刷进行维护，防止故障的扩大，保护电枢，延长电枢检修周期。总之维护碳刷是一项长期的任务。

[1]甘雨生，魏斌，罗爱珍.发电机碳刷发热原因及解决办法[J].电力安全技术，2004-12-25.