600 MW汽轮发电机集电环运行分析

吴 昊

（神华国华太仓发电机有限公司，江苏太仓 215433）

1 概述

某公司7号机系上海电气电站设备有限公司上海发电机厂引进美国西屋公司技术制造的QFSN-600-2型水氢氢冷却形式发电机，额定容量667 MVA，额定电压20 kV，Y结构。7号发电机发现集电环温度不均匀现象，于是开始了排查分析工作，通过对比8号发电机集电环均流度，发现两者偏差较大。最终通过调整和更换弹簧的方式，实现了平衡均流度的效果。

2 设备检查情况

（1）发电机集电环风扇及通风情况。两集电环配有1个离心风扇，提供足够的冷却风量，带走两集电环、碳刷等产生的热量。从检查情况看，7号发电机集电环进风温度约34℃，出风温度约43℃，冷却空气清洁，无碳粉、尘沙、油渍水蒸汽等污粘物质，冷却风温及热风温升均在正常范围内。

（2）发电机振动情况。发电机轴系振动情况较好，没有超过规定报警值等现象。7号发电机的8号轴瓦水平、垂直振动超出期望值80 μm，没有超过报警值125 μm。9号轴瓦水平振动在期望值之间徘徊。

（3）励磁电流定期测量情况。测量发电机轴电压、轴瓦绝缘未发现异常，均在合格范围内。但每组刷握电流分布不是很均匀，7号发电机励磁滑环刷握电流分布同8号发电机集电环刷握电流分布相比离散度较大，7号发电机正负滑环电流分布是:正滑环R2-2、G2-2、D2-2、E2-2等4个刷握流过的电流较小，R2-1、G2-1、D2-1、E2-1、H2-1、K2-1 等刷握流过的电流较大，负滑环除B2-1刷握电流较小外，其余刷握均流度较好。8号发电机正负滑环电流分布很均匀。

（4）红外成像情况。7号发电机集电环（正环）温度分布不均匀，而且滑环表面温度已接近120℃，碳刷和滑环接触点甚至达到154℃，正环中间明显有一条发热痕迹，负环颜色相对比较均匀。

3 原因分析

（1）造成碳刷间电流分布不均匀的原因很多，例如，碳刷接触面研磨不良，与集电环未完全接触；碳刷压力不均匀；碳刷接触面不干净；集电环表面凹凸不平；弹簧与碳刷间失去绝缘，弹簧因流过电流而发热变软，失去弹性；碳刷、铜辫和刷架间的连接松动；碳刷在刷握内摇摆或动作卡涩；碳刷通流回路接触电阻大，造成与其他碳刷的负荷分配不均匀；使用的碳刷品牌批次不符合要求等。

（2）7号发电机集电环排除以上原因后，通过试验发现，人为对个别碳刷进行施加压力，电流大小随压力变化而变化，说明弹簧压力可以改变电流，通过调整或更换弹簧的方式可以实现平衡均流度的效果。碳刷的压力是（200～300）g/cm2，各碳刷压力应均匀，差别应＜10%。

（3）碳刷的品质和批次很重要，尽量选用同批次、同品牌的碳刷。为了避免碳刷混用造成的危害，7号机组运行时利用晚间负荷低谷时进行大面积碳刷更换工作。更换时，维护人员联系好运行人员，控制更换碳刷的发电机励磁电流在（1800～2000）A，碳刷更换前后集电环的温度控制在100℃以内。更换正极的一半碳刷，更换后经过2 h，将新更换的刷握逐个拿出，将碳刷和滑环接触面较光处用金相砂纸磨去一些，帮助碳刷和滑环尽快建立起良好的接触面。在此期间，每30 min检查碳刷均流及集电环温度。直至碳刷的均流和红外热像检测情况皆正常后，联系运行人员取消该台机组励磁电流的控制，再观察一段时间后方告完成。原因分析及处理方法，见表1。

表1 原因分析及处理方法

4 总结

为了防止发生集电环-电刷装置的烧损事故，一方面需要在设备本身进行改进提高，提高设备的本身质量。另一方面就是要加强设备的运行维护与管理，进而避免更大的运行事故的发生。