1、发电机滑环发热原因分析及对策摘要：发电机滑环发热不仅影响发电机安全运行及带负荷能力，还会因为外加通风设施对装置运行的现场环境造成很大影响。我厂 3 号发电机型号为 QF-60-2 型，采用静止可控硅励磁，于 1996 年年底投产发电；该发电机额定励磁电流为 1643A，滑环每极 32 只碳刷，其型号为 D172-25*32*100，自投产以来，一直存在滑环表面温度偏高情况，温度在 100度左右，但近几年温度持续升高，平均升至 120 度，为了确保安全运行，只有增加临时风机降温，但给后来的运行维护带来极大的不便。 关键词：发电机 滑环 发热 中图分类号： TB857+.3 文献标识码： A 文章
2、编号： 简介： 碳刷和滑环是发电机动静接触和交换能量的设备，是发电机励磁系统的重要组成部分。但在运行中由于诸多原因，时常出现发热现象，严重危及发电机的安全运行。通过分析滑环发热的产生发展,引起滑环发热的因素,结合实践经验,总结出发热的处理及应急处理方法。 1999 年发电机重新安装完毕后，滑环温度一直很高，最高达到 130度；碳刷最高温度在 195 度；刷握外壳最高温度 220 度；刷辫最高温度120 度；碳刷与刷辫连接处最高温度 150 度；每次检修时更换碳刷，发现大部分碳刷接触面均有不同程度的破碎；运行中多次出现刷辫发热烧红甚至烧断；运行中负极刷架靠滑环侧刷握底部烧熔，造成少两组刷架运行；
3、运行中刷架压簧经常折断；发电机滑环室温度高，强制增加通风设备；运行中更换碳刷后，由于带压簧插入刷握，因此操作很不方便；碳刷更换频繁，而且一但开始更换，一般要持续一到二周，反复更换、调整方可稳定下来，给运行维护增加了很大的工作量； 原因分析： 2.1 滑环冷却风进风口滤网堵塞，使进风量减少，影响冷却效果； 2.2 碳刷间电流不均匀，部分碳刷电流过大而发热严重，从而引起滑环发热； 2.3 上海摩根的 D172 碳刷允许最大圆周速度为 70m/s，而发电机滑环表面圆周速度为 70.65m/s（0.45*3.14*50=70.65） ，碳刷在超过允许最高速度下运行，很容易在碳刷接触面产生气膜和跳动，使
4、流过碳刷的电流不稳定；虽然在滑环表面开凹槽和使用磨花碳刷可破坏接触面的气膜，但开凹槽会使碳刷实际的接触面积减少； 2.4 滑环表面产生氧化膜，使碳刷接触电阻大大增加； 2.5 碳刷和滑环表面脏污。由于积灰和碳刷粉末的侵入，阻塞滑环通风孔,使得碳刷温度升高,可能在个别甚至全部碳刷上产生火花； 2.6 碳刷在刷握中卡涩，由于所使用的碳刷和刷握不配套, 在更换碳刷时都要对碳刷进行人工打磨, 因而碳刷表面很难达到平整光滑, 碳刷与刷握的接触面很难达到要求, 在运行中经常会出现卡涩； 2.7 碳刷在刷握中振动，造成碳刷冒火，由于刷握与滑环间间的距离相对较远，基本上都是 6mm 以上，当碳刷磨损到一定程度
5、的时候，刷握对碳刷的固定作用变差，使碳刷在刷握中随着电机的旋转振动冒火，有些碳刷甚至出现个别边角被打掉的现象，严重影响机组的安全运行； 2.8 碳刷压簧压力不均造成碳刷磨损不均匀，受压大的碳刷温度高，经长期运行或局部发热，可能引起个别弹簧应受热严重而弹性减弱，使各碳刷的接触电阻相差很大而分流不均。受压大的碳刷磨损较快且分流大，受压小的碳刷分流小甚至不分流，出现零电流碳刷，这样势必造成有效碳刷数量减少，大部分电流都集中于受压大的碳刷上，使其严重发热甚至烧红； 2.9 碳刷压簧存在缺陷。即使完好的压簧压力弹片，亦有过热现象；而折断的压簧压力弹片，则大部分存在严重过热而进一步折断，出现零电流碳刷，造
6、成有效碳刷数量减少； 2.10 运行人员巡检间隔时间较长，未能及时发现部分碳刷发热情况，也是最终造成发电机滑环温度高的原因之一。 采取对策 3.1 发电机滑环进出口风道每次检修彻底清扫，正常运行要求运行人员每班检查滑环通风系统的运行情况，发现问题及时处理； 3.2 发电机滑环碳刷全部更换为摩根 NCC634 碳刷（允许最高速度为81m/s，额定电流 90A） ，使用前配磨，以保证碳刷与滑环表面接触达80%，同时，新换碳刷长度应与运行中碳刷长度基本一致。当发热处于初期，发热温度不高，如 100以内，此时可以采用调整部分工作不良的碳刷的方法，如更换磨损较短的以及工作电流很小的碳刷，运行中碳刷长度不
7、小于新碳刷的 2/3，如发现长度不足，必须立即更换；调整或更换部分弹性较小刷握的弹簧；处理碳刷卡涩等措施，优化电流分配，减少发热量 3.3 将发电机滑环上所有压簧全部更换为恒压簧，调整刷握与滑环的距离为 3mm，使用前检查压簧压力是否均匀，在刷握内应牢固，无弹出和断裂现象。运行中更换压簧时，应检查压簧接触点牢固，弹片、弹簧正常受压，在压力消失后能完全恢复，压簧卡口应有足够余度，不能太浅；3.4 将刷架更换为新型，原刷架插入刷握时碳刷直接（带压）接触滑环，在安装过程中易造成碳刷破碎，新型刷架可在刷架完全固定后方逐一放下压簧，使碳刷缓慢接触滑环，不至于造成接触面的损伤； 3.5 尽可能选用与刷握相
8、匹配的碳刷，使碳刷在刷握内有 0.10.2mm的间隙，并经常检查使碳刷在刷握内活动自如，上下灵活串动无卡涩现象； 3.6 适当降低发电机的无功负荷，减少励磁电流，从而降低碳刷的工作电流，减轻发热； 3.7 出现个别碳刷断辫、脱辫，可先减小励磁电流；出现环火，则大量减小励磁电流，调整碳刷电流平衡后再更换碳刷。不可强行更换大量碳刷； 3.8 实行定期制度： 3.8.1 运行人员每天后夜班吹扫滑环一次以去除积粉和碳粉，并做好记录； 3.8.2 清理通风口，保持风道畅通，增加散热量 3.8.3 运行人员每班检查发电机时用红外线测温仪测量发电机滑环温度，满负荷期间每两小时测量一次，测量结果记入值班日志；
9、 3.8.4 当滑环温度大于 90 度时，用钳形电流表测量碳刷电流，检查碳刷长度和接触面积，及时更换或研磨碳刷，并装设临时轴流风机； 3.8.5 经常检查碳刷的活动情况。用提刷的方法检查鉴定碳刷在刷握内上下活动是否自由，有无卡刷和碳刷焊附在刷握壁的现象，当发生有卡刷和碳刷焊附现象时，应立即研磨碳刷和清理刷握内壁，使碳刷恢复上下自由活动能力。 3.8.6 使用新碳刷前应首先进行碳刷阻值测量，并将阻值相同相同的碳刷分别编号存放，更换碳刷时，必须在同一极滑环上使用同一阻值的碳刷，严禁不同阻值的碳刷在同一极滑环上使用； 3.8.7 检修发电机时，去除滑环表面氧化层和冒火时产生的麻点，减少碳刷接触电阻，
10、消除碳刷跳跃现象；同时对刷架与刷握的导电接触面进行清扫，消除其氧化面，静态安装时测量接触面的接触间隙小于0.015mm，确保接触面接触完好。 总结 通过近几年的监视、分析、改造、更换，现滑环最高温度降为 85 度左右，有效地抑制了发电机滑环过热、刷辫烧断、弹簧断裂、刷握烧损等情况的发生，对发电机长期安全稳定运行起到了较好的保障作用。 总之，发电机滑环发热现象运行中时有发生，严重威胁发电机的安全运行。因此，对滑环的监视、维护并及时处理其发生的故障和损伤，是保证发电机长期稳定运行的重要工作之一。开机时，应详细查看各个部件的工作是否正常，氧化膜是否过厚或过薄，滑环的表面状态是否良好，通风沟是否堵塞，碳刷镜面是否光亮，碳刷体在刷握内上下滑动是否灵活，弹簧压力是否均匀。出现发热时，必须采取及时有效措施，控制发热、降低发热。因为发热作用时间越长，对碳刷和滑环损坏越严重，恢复正常难度也就越大。避免发热关键还是预防为主，首先选择质量合格的刷握和碳刷，运行中做好维护，配备远红外测温仪经常测量，掌握温度的变化情况，配备直流钳形电流表，定期测量各个碳刷工作电流，尽量调整各个碳刷电流基本平衡；出现发热及时处理。保持滑环始终保持良好的工作状态，为装置连续安全生产运行奠定良好的基础。 参考文献 1 周德贵 .中国电力出版社.同步发电机运行技术与实践 2 胡志光 .中国电力出版社.发电厂电气设备及运行
