发电机励磁碳刷打火原因分析及处理.docx

发电机励磁碳刷打火原因分析及处理摘要：文章对水力发电厂发电机励磁碳刷打火原因进行详细分析、深入研究并有针对性地做出相应处置措施从而彻底解决碳刷打火问题提高机组运行稳定性。关键词：励磁碳刷；打火；原因分析；处理1概述水轮发电机励磁系统一般采用可控硅静止励磁方式其中碳刷由自卷式恒压式弹簧压迫固定在刷架中碳刷与滑环通过滑动接触将励磁电流由静止碳刷送入旋转滑环再由滑环将励磁电流分配到发电机转子绕组中。在机组运行中碳刷、刷握、滑环接触面脏污、碳刷磨损过短、碳刷材质不合格、碳刷卡涩、弹簧性能下降、滑环接触面粗糙、碳刷与滑环非同心运行都有可能造成碳刷打火。2碳刷打火原因分析正常工况下碳刷温度一般保持在50-80℃之间运行温升约为40℃左右正常工作电流在20-100A之间。每个碳刷分配的电流比较均衡承受弹簧的压力一致且均匀碳刷在刷握中能自如活动且无卡涩振动现象。运行中碳刷发热是正常的自然现象但如果碳刷过度发热且长时间没有得到及时处理碳刷与滑环之间或碳刷与碳刷之间就会产生火花形成碳刷打火现象打火严重时将会造成碳刷、刷握、滑环烧损。在实际生产中造成碳刷发热主要有3个方面的因素：碳刷与滑环摩擦产生热量、碳刷自身电阻产生热量、碳刷接触压降产生热量。碳刷与滑环摩擦产生热量：Q=FvT碳刷自身电阻产生热量：Q=I2RT碳刷接触压降产生热量：Q=IET其中F为碳刷压紧力；v为碳刷与滑环的相对运行速度；I为流过碳刷的电流；R为碳刷电阻；E为接触压降；T为时间。在实际运行中引起碳刷打火主要有以下几个原因：（1）碳刷、刷握、滑环接触面脏污。机组运行时碳刷、刷握、滑环接触面脏污碳刷与滑环摩擦产生的热量不能及时排走热量大量聚集造成碳刷过热从而引起碳刷打火。当刷柱表面脏污同时伴随着碳刷打火在刷柱与刷柱之间绝缘强度不够的情况下容易发生环火现象。（2）碳刷磨损过短。碳刷长时间使用而未及时更换碳刷磨损变短（如图1）造成碳刷电阻减小流过碳刷的电流相应增大碳刷发热量增加当发热量持续增加碳刷将发生打火现象。（3）碳刷材质不合格。当碳刷材质过软碳刷在机组运行时将会因与滑环摩擦而产生大量碳粉大量碳粉长时间堆积在刷握中在油雾化较为严重的环境中使碳刷与滑环散热条件变差从而引起碳刷过热造成打火。当碳刷材质过硬碳刷与滑环之间的摩擦力过大引起碳刷打火摩擦力持续过大碳刷、滑环将会受到极大损伤严重时将会烧坏碳刷与滑环。（4）碳刷卡涩。碳刷在刷握中卡涩会造成碳刷与滑环之间不能可靠接触卡涩碳刷分配到的励磁电流将会远远降低甚至会为零。当卡涩碳刷数量增加正常工作碳刷分配到的励磁电流将会大大增加从而使正常工作碳刷可能过热引起碳刷打火。（5）弹簧性能下降。自卷式恒压弹簧因长期受热易发生弹性形变弹性形变造成弹簧弹性性能下降从而使弹簧对碳刷的压力减小使得碳刷与滑环实际接触面可能存在间隙造成碳刷与滑环接触不良碳刷接触电阻增加励磁电流分配不均匀度增大电流分配过大的碳刷将会因过热而引起碳刷打火。（6）滑环接触面粗糙。滑环接触面粗糙（如图2）碳刷与滑环摩擦力增大摩擦产生大量热量使碳刷过热引起碳刷打火。（7）碳刷与滑环非同心运行。滑环圆度不够、刷握调整不当都会引起碳刷与滑环非同心运行非同心运行会增加碳刷与滑环之间的摩擦力摩擦产生大量热量使碳刷温度急剧上升从而引起碳刷打火。3碳刷打火处理及注意事项3.1全面检查机组停运后对碳刷、刷握、滑环、弹簧进行全面仔细检查。检查碳刷、刷握、滑环接触面脏污情况、碳刷磨损情况、碳刷材质情况、碳刷卡涩情况、弹簧弹性性能情况、滑环表面粗糙情况以及机组运行中碳刷与滑环相对运行情况。3.2分步处理对碳刷、刷握、刷架、滑环接触面脏污进行全面清洁处理；对磨损过短的碳刷进行更换；对材质不合格的碳刷进行更换；对弹性性能下降的弹簧进行更换；对卡涩的碳刷进行更换或打磨处理；必要时通过机组检修对滑环圆度及光滑度不符合要求的进行车床切销接触面光滑度处理（如图3）。3.3处理效果通过对碳刷、滑环、刷握接触面脏污进行清洁以及对不符合要求的碳刷、弹簧进行更换碳刷发热量得到控制打火情况得以缓解。通过机组检修对滑环圆度及光滑度进行处理碳刷打火得以彻底解决。3.4注意事项在碳刷日常维护工作中应提前做好防止发生短路及接地的安全措施。维护人员工作时必须站在绝缘垫上穿戴好绝缘手套使用合格的绝缘工具进行工作。碳刷更换前应对更换碳刷接触表面按照滑环接触面形状进行打磨保证碳刷与滑环接触良好同时每次更换碳刷数量应不超过单极总数的10%。碳刷更换完成后应对碳刷进