发电机碳刷打火的原因分析及预防措施

郭艺丹

【摘 要】本文对发电机转子碳刷打火的原因进行了充分的分析，并制定了详细实用的处理措施，对有刷发电机的安稳运行起到了较大的作用。

【关键词】碳刷；打火；原因分析；预防措施

发电机转子及励磁机的碳刷在运行过程中极易出现打火现象。轻者造成碳刷发热，严重时造成刷握烧毁、刷辨烧断，甚至灼伤转子表面，转子表面被灼伤后又使碳刷打火加剧，形成恶性循环。某公司热电厂开工后，2#有刷发电机曾发生过励磁机严重打火被迫停机的事故。经检查发现：刷架及刷握被烧熔、变形，只得重新加工更换。

发电机励磁碳刷频繁出现打火在各个电厂的运行生产中是常见的现象，也是令人头疼的老问题，严重干扰了发电机正常运行。因此，找出引起碳刷打火的主要原因，并采取相应的措施，是维护发电机安稳长优运行的有力保障。

1 碳刷的结构及工作原理

碳刷呈长方体，一端带有铜丝制成的刷辨。发电机运行时，碳刷安装在刷架的刷握内，可上下移动，碳刷上部用弹簧压紧，底部紧贴转子的滑环表面，刷辨用螺丝与刷架连接。每个刷架安装两组碳刷，每组两个。每极安装两个刷架，固定在机壳上，通过电缆接受励磁电流。

碳刷的主要成分是石墨，石墨有很良好的导电、导热及润滑性能，发电机组在运行时，转子是旋转的，碳刷在压簧的作用下始终与滑环紧密接触。励磁电流通过碳刷与滑环的接触导入发电机转子线圈，为发电机提供励磁，因此称有刷励磁。

2 碳刷打火的原因分析

发电机在运行时，碳刷内有很大电流通过，若碳刷与转动的滑环表面接触不良，就会产生电阻，引起打火。

某公司热电厂2#发电机开始运行时，碳刷工作情况良好。由于正常磨损，碳刷被陆续更换，开始出现打火现象，将碳刷反复更换后仍无法消除。2#机停机后，对碳刷和滑环进行了认真的检查。发现滑环表面出现凹槽并有灼伤痕迹，碳刷有损伤，个别压簧弹性减弱，碳刷型号与开始使用的不同，硬度和尺寸偏大。为了找出打火的原因消除打火现象，对滑环表面进行了处理，并向厂家定购了一批型号适和的碳刷更换。开机后打火现象明显减少。通过对不同型号碳刷的试验和现象的分析，认为造成碳刷与滑环接触不良主要有以下原因：

2.1 碳刷型号选择不当

不同型号的碳刷，其大小、材质、硬度不尽相同。过硬的碳刷会损伤滑环，与滑环接触时易产生跳动，从而引起接触不良造成打火；碳刷太软，磨损过快，增加耗损。碳刷过大，在刷握内不能自由移动，产生阻滞，不能与滑环良好接触，过小，碳刷在刷握内晃动，引起接触不良。

2.2 碳刷研磨质量差

碳刷在使用之前，应进行研磨，使碳刷底部磨出弧度，碳刷的宽窄、厚度也应与刷握相匹配。当碳刷的研磨质量不好，就会使碳刷在刷握内形成卡涩现象，影响碳刷的自由移动，造成碳刷与滑环接触不良，从而产生打火。

2.3 刷架与刷握调整不当

刷架应与滑环表面平行，刷握与滑环垂直且距离保持4mm。刷握应无变形，内壁应光滑，碳刷在刷握内无阻碍。若调整不好，会造成碳刷与滑环之间接触不良，引起打火。

2.4 压簧调整不当

调整压簧压力，不能过于松动或过紧。过松碳刷与滑环接触不好，过紧则影响碳刷在刷握内的自由移动，增加了与滑环的摩擦，引起过热，使滑环表面氧化，电阻增大，引起打火，打火进一步增高温度，加快了氧化速度，形成恶性循环。严重时甚至将刷辨烧断、刷握烧熔。另外，压力过大，碳刷没有缓冲，极易振碎。

2.5 机组振动过大

发电机转子滑环表面振动直接影响碳刷与滑环接触，使滑环表面产生毛刺。振动会使滑环与碳刷接触不良而发生打火现象，振动也会造成碳刷和压簧损坏。以2#机为例，3瓦明显比4瓦振动大，位于3瓦上的碳刷打火现象频繁产生，而4瓦上的碳刷则基本没有打火现象，由此可见，振动是产生打火现象的主要原因之一。

2.6 运行维护不当

发现碳刷轻微打火时，应加强巡检，及时调整或更换过短和接触不好的碳刷。调整更换时，应严格按照操作规程进行，如果处理不当，将会造成大面积的火花，甚至环火。

2.7 各种因素组合影响

从以上可以得出：碳刷打火现象是由多种因素造成的，个个因素之间彼此影响，共同作用，从而造成打火现象。

3 预防措施

在有刷励磁发电机组中，碳刷打火现象非常普遍，给发电机维护保养带来了很大的困难，也严重影响着安全生产，通过以上原因分析，为预防碳刷产生打火现象，应采取以下具体措施：

3.1 严格选择与发电机匹配的碳刷

根据发电机及碳刷的技术资料，严格选用适当规格的碳刷，确保碳刷的材料、质地、规格与发电机相匹配。

3.2 把好碳刷研磨关

碳刷安装使用前，要精心研磨，务必做到每个面都仔细研磨，使碳刷在刷握内能自由移动，无卡涩现象，尤其是与滑环的接触面要磨出相应的弧度。

3.3 认真调整刷架与刷握的间距

每次开机前，对2#发电机的刷架及刷握进行认真的检查和调整，确保刷握内壁光滑，碳刷在刷握内无阻碍，刷握与滑环垂直并且保持间距为4mm，针对变形刷握应及时更换。

3.4 检测电流和温度

定期用钳型电流表测量各碳刷的电流分担是否均匀，每块碳刷工作电流为20A～100A。用红外线测温仪测量碳刷有无过热现象，碳刷正常运行温度一般为50～80℃，如有异常应及时更换。

3.5 精心维护

发电机在运行过程中，要精心维护，排除振动现象，掌握碳刷的磨损情况，调整压簧的压力要均匀，及时更换废旧碳刷；发现碳刷打火现象及时处理，避免事态进一步发展，造成发电机停运。

4 结论

发电机励磁碳刷打火问题，是检修和维护过程中的薄弱环节，必须采取措施防止或消除发电机碳刷打火现象。通过采取以上措施，经过一段时间的观察和试验，基本消除了2#发电机运行过程中的打火现象，为发电机的正常运行提供了有利的保证。

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[责任编辑：杨玉洁]