发电机滑环温度高的原因及对策.pdf

第 1 3 卷 2 0 1 1 年 第 6 期 电 力 安 全 技 术 S 薪 意 发电机滑环温度高的原因及对策 吴干 东 张雄 广 东粤华发 电有限责任公 司 广东 广州 5 1 0 7 3 1 某公 司发 电机励磁采用静止整流型励磁系统 发电机转子额定励磁 电压为 4 3 0 V 额定励磁 电流 为 1 8 2 0 A 发 电机励磁 电流 由静止碳刷通过旋转 滑环流人转子绕组 碳刷安装在刷架上 通过恒压 式弹簧的压迫 与滑环滑动接触 滑环外表面有螺 旋沟 沿滑环表面均布倾斜 3 0 的通风孔 每极滑 环碳刷有 4 0只 设置成 4列 二极共 8列 热能 由装在转子上的离心式风扇驱散 1 故障现象 2 0 0 9 年 l 1 月 运行人员在 定期检查发 电机组 时 发现碳刷存在过热现象 安排人员对其进行测 温 通过测温发现 5号发电机第 5 列碳刷温度相 对 较高 具体数据 如下 4 l 号 为 8 7 4 3号 为 8 5 4 5 号为 7 1 4 7 号为 7 5 而其他机组 滑环碳刷的温度基本在 4 0 6 0 最高点的温度 也只有 6 6 对碳刷的弹簧压力进行测量 压力 为 2 1 k P a 在合格范围内 而碳刷和刷辫均未有 严重过热迹象 用手触模触头引至碳刷的刷握时 明显地感觉到整个第 5 列碳刷的振动要 比其他几列 大 现场对准备更换的碳刷进行检查 发现碳刷原 始接触面局部底角边缘位置有大量紫铜色痕迹 仔 细检查紫铜色表面并用工具清除后 发现里面有气 孔 对这些未使用的碳刷进行批量检查 发现 6 5 以上都存在这一现象 比例非常高 咨询运行人员 有关碳刷使用情况 得知现更换的碳刷系某公司生 产的 已经更换了好几批 4台机组前后已换上 了 约 3 8 只 另外 检查更换下来的碳刷接触镜面存在刮痕 表面出现微小坑洞 碳刷接触面四周边缘出现面积 不等的残损 对碳刷进行测量监视 发现 5 6列 刷握盒弹簧槽的底部 离温度最高点的滑环表面位 置最近 温度达到 1 2 5 1 3 4 2 滑环发热的相关因素 5号发 电机滑环在 2 0 0 9 年 8月进行 了一次红 外线测温 在 当时环境温度 3 5 的情况下 其最 高点的温度为 1 0 3 温升 6 8 而在这次环境 温度只有 2 7 的情况下 其相同点温度达到 1 2 0 为此对发热的相关因素进行了分析 2 1 热量平衡 碳刷正常运行温度 一般为 4 0 6 0 滑环 在 7 0 左右 理论上 流过每只碳刷的电流大致 一 样 可实际上相差甚大 最大的超过 1 0 0 A 而 最小 的不到 l 0 A 碳刷与滑环运行 中所产生的热 量由通风系统带走 要求发热与散热达到基本平衡 当发电机加负荷时 励磁 电流也会随之增大 温度 会有短时升高 但系统能维持在新的平衡点上 2 2 发热因素 碳刷发热主要由 4部分组成 碳刷 自身电阻发 热 碳刷接触面压 降发热 刷辫与刷握接触电阻发 热和摩擦发热 当然 这 4 部分热量在碳刷发热中 所 占的份额不是一成不变的 而是随着碳刷运行时 间及工况的改变不断变化的 滑环发热主要由 3部分组成 滑环 自身电阻发 热 滑环接触压降发热 碳刷 热传导发热 在这 3 者之中 滑环 自 身电阻发热所占比例甚少 可以忽 略不计 滑环接触压 降发热所 占比例也不多 所 以 滑环的发热主要由碳刷的发热所决定 随着碳刷温 度的不断变化 滑环温度也随之变化 3 存在问题 3 1 机械磨损 对碳刷详细检查发现 碳刷接触面残余大量紫 铜杂质 增大了滑环表面的机械磨损 从碳刷镜面 可以看出 碳刷磨面上的粗颗粒子易嵌入滑环表面 一 一 S 电 力 安 全 技 术 第 1 3 卷 2 0 1 1 年 第 6 期 在高速运转中 刷面上的硬粒对滑环表面刮伤严重 加重了机械磨损 甚至引起摩擦振动 久而久之 造成恶性循环 导致摩擦增大 温度升高 3 2 氧化膜的形成 碳刷接触面在运行 中形成氧化膜 氧化膜的润 滑性能降低了摩擦系数 减少了摩擦热的产生 氧 化膜通常在 6 5 时较易形成 当温度达到 1 0 0 以上时 即使换上新的碳刷 氧化膜也不易形成 该厂的故障情况与各个碳刷的物理性能不同有很大 关系 更换后的碳刷破坏了原有的氧化膜 无法形成 新的氧化膜 导致碳刷磨损加剧 温度继续升高 3 3 滑环振动 5 号 发电机滑环第 5列的 1 0只碳刷几乎都存 在振动大的问题 这表 明滑环表面可能存在大量粗 颗粒以及偏心度可能超标 发电机运行 l 0 多年来 表 面车削修理 数次 5号机 6号 瓦振动值最 大 达到 4 0 m 在高速运转 中 影响到滑环寿命 3 4 滑环与刷架调整存在偏差 由于刷架与滑环是分开检修的 再加上刷架安 装基本上在检修的最后阶段 而此时工作最紧张 因此可能导致刷架的位置调整存在偏差 3 5 碳刷与刷握配合问题 碳刷更换时技术标准执行不严 按照规程要求 碳刷在刷握内的间隙应为 0 1 0 2 1T l r n 如碳刷 打磨过多 碳刷在刷握内晃动 易破损 还会造成 接触面过小而发热 打磨过少 又容易造成碳刷膨 胀后卡涩而发热 从已检查的情况来看 2 种情况 都存在 3 6 电流偏差 1 由于不同厂家 不同批次的碳刷混用 致 使各碳刷的电阻系数不一样 造成 电流分配不均匀 磨损增大 2 碳刷 中心线并非完全垂直于滑环表面 有 一 定的倾斜角度 目前使用的碳刷顶部也为斜面 致使运行中恒压弹簧压力在表面上产生水平与垂直 2个分压力 加之弹簧压力不一致 导致碳刷与滑 环的接触面不均匀 造成碳刷 电流偏差增大 引起 发热与振动 3 滑环冷却螺旋槽内有积碳粉现象 导致冷 却效果差 滑环与碳刷之间的摩擦温度升高 从而 造成部分碳刷导电能力下降 引起电流偏差 4 措施和对策 根据以上分析 对温度较高的 5 号发电机碳刷 进行定时定量的更换 对其他机组碳刷也进行一批 更换 并采取了如下几项措施 1 增加对滑环和碳刷的红外测温检查 次数 每个班次对 5 号发电机滑环和碳刷测温 1 次并记录 同时记录当时的发电机有功负荷及励磁电流 2 将碳刷逐步更换为性价 比高 品牌好的碳 刷 并做好有关更换记录 3 用红外线成像技术对 4台发电机的滑环 碳刷进行 日常检查 并对各点温度进行分析 4 碳刷更换前对备 品进行检查 对 2 0 的 碳刷进行直流电阻测量 电阻大的不用 保证换上 去的碳刷质量 良好 5 定期对碳刷之间的负载电流分配情况和碳 刷的弹簧压力进行测量和检查 用仪用压缩空气对 各台发电机的滑环和碳刷架等进行吹扫 做好记录 6 加强对环火 发热 火花较大的滑环和碳 刷的监测 及时汇报并调整无功负荷 对滑环 凹凸 不平严重的及时停机车削 以防事故扩大 采取以上措施后 发电机滑环和碳刷温度高的 现象基本上得到了解决 参考文献 1耿道波 发电机励磁碳刷滑环发热的分析预防和应急处 理分析 J 甘肃电力技术 2 0 0 7 4 收稿 日期 2 0 1 0 0 9 1 9 修回日期 2 0 1 0 1 2 0 8 垆 e s 辛 4 电力资讯 亡 亡 窜 鬯 亡 刘家峡水电厂安全生产达到 3 6 0 0天 截至 2 0 l 1 0 6 0 2 刘家峡水电厂安全生产长周期记录达到3 6 0 0 天 截至 2 0