励磁机换向器碳刷冒火花的原因及预防措施

励磁机电刷火花的产生原因及解决方法单位：北京东方石油化工有限公司东方化工厂作者：李常英摘要发电机作为东方的重要利润增长点，同时为生产设备的运行起到了重要的保障作用。

励磁机是与同步发电机同轴旋转的直流发电机。

直流发电机发出的电给同步发电机提供励磁。

励磁机在运转时，在电刷和换向器之间很难完全避免火花的产生，产生火花的原因有电磁、机械和化学等因素。

在一定程度内，火花并不影响电机的正常运行工作，若无法消除可允许其存在，如果所发生的火花大于某一程度，尤其是放电性的红色电弧火花，会加速电刷与换向器的磨损，甚至励磁机损坏，必须及时检查纠正。

如果能够减小励磁机转子片间直流电阻，尽量避免励磁机直流电阻增大而引起的电刷火花现象的发生，则能够有效地延长电刷使用周期，减小电网波动，提供稳定，优质的电能。

关键词：励磁机，换向器，火花，转子直流。

励磁机转子换向器片间直流电阻增大引起的电刷火花所谓“励磁机”，是与同步发电机同轴旋转的直流发电机。

直流发电机发出的电供给同步发电机转子励磁电流，这种励磁方式，是同步发电机中最老而现在仍广泛使用的同轴电机励磁方式。

同步发电机在正常运行中或事故状态下，都需要调节励磁电流以达到调节发电机电压与无功功率的目的，并维持与之并联运行发电机的稳定性。

励磁机在运转时，在电刷和换向器之间很难完全避免火花的产生，产生火花的原因有电磁、机械和化学等因素。

在一定程度内，火花并不影响电机的正常运行工作，若无法消除可允许其存在，如果所发生的火花大于某一程度，尤其是放电性的红色电弧火花，会加速电刷与换向器的磨损，甚至励磁机损坏，必须及时检查纠正。

要维护好励磁机电刷的火花并非一件容易的事情，从我厂的发电机组运行情况来看，励磁机电刷的火花一直在困扰着我们，而无法得到有效的解决，究其原因，有以下几个方面：1.从污水处理站发出的硫化氢气体，对铜导体污染腐蚀严重。

2.励磁机生产制造厂家产品工艺技术有缺陷。

3.发电机组与锅炉、煤场距离较近，粉尘大。

发电机励磁碳刷打火冒火现象1.发电机碳刷温度升高。

2.发电机碳刷及滑环处有打火或冒火现象。

3.发电机碳刷刷辫可能烧损。

4.发电机可能失磁跳闸。

处理1.发现发电碳刷温度升高（一般温度在50~80℃），及时检查碳刷与滑环接触情况、是否有积粉的情况，联系点检员更换碳刷及进行清理积粉及通风口。

2.发现发电机碳刷有打火现象，及时降低发电机无功来降低发电机的励磁电流，防止发电机发生环火。

联系点检员更换接触不良的碳刷，更换前应用直流卡钳测量同一刷架上各碳刷负载电流和检查碳刷与滑环接触情况，判断出问题的碳刷进行调整或更换，防止拔错碳刷造成发电机失磁跳闸。

3.发现发电机碳刷发生环火冒火时，应立即降低发电机无功、有功来大量降低发电机的励磁电流来消除发电机环火。

如发电机环火冒火现象消除，点检员应及时更换接触不良的碳刷，更换前应用直流卡钳测量同一刷架上各碳刷负载电流和检查碳刷与滑环接触情况，判断出问题的碳刷进行调整或更换，防止拔错碳刷造成发电机失磁跳闸。

如发电机无功、有功降至最低，碳刷环火冒火仍无法消除，检修人员无法处理，应申请停机处理。

4.发电机发生打火冒火的现象，运行人员做好防火灭火的措施。

原因发电机碳刷在刷握弹簧的作用力下，碳刷会按一定压力与滑环相接触，这样经过一定时间后碳刷就会变短，如果不及时更换过短的碳刷，那么刷握的弹簧就会失去作用，碳刷不能跟滑环良好接触，使该碳刷失去原有的传导电流的作用而变得不通电流或少通电流，原来通过它的电流就会通过周围别的碳刷进入滑环，进而使这些增加了电流的碳刷温度升高，严重时烧毁刷辩。

这样周而复始，有效的可以通电流的碳刷就会不断减少，最后使剩下的有效碳刷温度剧增，产生火花，在转子不断转动中形成环火，烧坏滑环。

试点论坛shi dian lun tan316浅谈发电机励磁碳刷打火的原因与应对措施◎李福林摘要：本文针对某PVC循环产业链配套自备电厂4×125MW机组在日常运行期间经常发生发电机励磁端打火现象而找出打火的原因，在发电机碳刷日常维护过程中存在的问题，制定了在今后中注意事项，为发电机励磁碳刷维护提出建议，也供同行们参考，并在此基础上提出了发电机励磁碳刷打火的根本性解决措施，确保发电机能稳定长、满、优运行，为企业带来更多的经济效益。

关键词：发电机；励磁碳刷；打火；原因；应对措施发电机励磁端碳刷是励磁功率单元向同步发电机转子输入励磁电流的主要途径，所以他的运行是否稳定，直接决定着发电机的生产与稳定，因此加强发电机励磁碳刷日常运维管理显得极其关键重要[1]。

电厂发电机励磁端打火是经常发生的问题，打火严重除了会对发电机正常运行造成不利影响之外，还有可能烧坏发电机滑环，造成重大经济损失，因此分析发电机励磁碳刷打火的原因、找寻其解决措施尤为重要。

一、机组励磁系统概况某PVC循环产业链配套自备电厂4×125MW机组出口电压为13.8KV，通过三绕组主变升压至110KV后并入地区电网，主变中压侧接带化工、水泥负荷，发电机励磁方式为静止可控硅励磁，额定励磁电流1393A，额定励磁电压278V，滑环电规格为D172 25×32×100mm，滑环刷握规格为Hz11-25×32×64（12596-4） 压力 0.55kg/cm2，励磁端分正负两极，每极有8个刷握，每个刷握装有4个碳刷。

二、事故经过2014年6月13日，№4发电机有功120MW，无功58Mvar，转子电压254V，转子电流1208A，发现№4发电机励磁端正极有轻微打火现象，30min后№4机励端有亮光，发现励端正极3#碳刷打火严重，№4发电机立即负荷由120MW快速降至24MW，无功由58Mvar降至27Mvar，再次检查№4机励端仍然打火仍然很严重，立即打闸停机，停机后检查为№4机滑环正极7个刷握烧损严重，滑环也有不同程度的烧伤痕迹。

热力发电F.收稿日期励磁机换向器碳刷冒火花的原因及预防措施黄德华汕头电力股份有限公司广东汕头..’摘要励磁机换向器碳刷冒火花是汽轮发电机组运行中常见的现象分析了产生火花的原因总结了励磁机换向器运行’维护’检修以及故障处理等方面的经验提出相应的预防措施关键词励磁机换向器碳刷磁极补偿绕组中图分类号/0文献标识码文章编号’汕头电力股份有限公司热电一厂号号号机组采用与主机同轴的励磁机设备配置见表这种类型的励磁机技术成熟具有电路结构简单消耗低维护容易的优点但是常因换向不良在电刷与换向器之间产生有害的火花影响励磁机正常运行号号发电机运行中在励磁机碳刷与换向器之间经常产生火花严重时形成环火造成励磁机击穿发电机跳闸号机曾因此更换了励磁机同轴式励磁机一般用在中小型汽轮发电机组上表热电一厂汽轮发电机励磁机配置机组发电机励磁机号c.型汽轮发电机gKc/b型励磁机号c型汽轮发电机gK’.型励磁机号c型汽轮发电机gK型励磁机换向器产生火花的原因分析换向器产生火花的原因包括电磁机械碳刷和化学等方面的因素由于交轴电枢反应使磁场扭曲其换向附加电流D迅速变化时产生的电动势将换向片与电刷断开处的空气击穿产生火花换向器偏心换向片间云母绝缘凸出碳刷分布不均接触不良碳刷在换向器上的压力不适当等碳刷质量较差或选用的替代品与原牌号性能相差大压紧弹簧使用太久弹性逐渐减弱导致压力不足使碳刷与换向器接触不紧密而产生火花’换向器表面没有形成电阻较大的利于换向的氧化亚铜薄膜或受周围化学气体侵蚀破坏接触面脏污造成换向不良’装设换向极和补偿绕组减少附加换向电流为了抵消电抗电势的影响可在主磁极间的中心线上装设换向极见图它的作用是产生一个换向极磁势除抵消横轴电枢磁势外还在换向区域建立一个换向极磁场使换向元件切割该磁场而产生感应电势借此电势抵消电抗电势改善换向装设换向极可抵消换向区内的交轴电枢磁场但不能消除由交轴电枢反应引起的气隙磁场畸变为消除交轴电枢磁动势的影响须加装与电枢绕阻串联的补偿绕组使其流过电枢电流建立磁场去抵消交轴电枢磁动势达到消除万方数据F/热力发电环火的目的有一些小型电厂采用这种方法防止环火效果很好主磁极换向极补偿绕组图励磁机换向极和补偿的位置碳刷的选择和使用碳刷选用不合理或使用不当造成换向器和电刷之间产生火花占有很大比例因此在选择使用时应注意下列问题碳刷既不能太硬也不能太软太硬会加快换向器表面的磨损使表面产生凹槽造成换向器与电刷的接触不良产生火花碳刷太软磨损快并易在换向器表面形成炭膜使火花拉长因此应尽可能按照制造厂使用说明书提供的牌号来选择碳刷碳刷的尺寸大小要合适在刷握的每边都应留有77左右的间隙但不能太大只要能够自由地上下移动即可同一列碳刷的牌号要一致以免因分流不均致使个别碳刷发热损坏碳刷在使用前最好将其放在与换向器圆周等大小的模具上研刮使其下端面形成凹窝并通过观察擦痕进行修刮使其与换向器表面完全吻合保证接触良好碳刷磨损过重时会导致压簧压力不足致使碳刷与换向器接触不紧而产生火花因此应及时更换碳刷和刷握弹簧一般碳刷磨损大于’时应予以更换压簧使用太久也会因温度效应使弹性逐渐减弱发现弹簧弹性减弱时应及时更换换向器的定期维护与检修励磁机连续运行半年以上换向器会因表面磨损使片间隔离槽变浅严重时有的云母绝缘片会高出换向器表面这样因碳刷与换向器接触不好而产生连续火花并且高出的云母加快了碳刷的磨损而产生大量的炭粉炭粉沉积在换向片的并头套中间降低了励磁机的绝缘有可能引起线圈短路而烧毁励磁机因此要对换向器进行定期维护至少每季度要用压缩空气吹扫励磁机一次尤其要注意吹扫电枢绕组消除槽中的炭粉在停机时修刮换向器片间的云母绝缘使片间云母露出新痕保持槽深在.77之间同时在每片换向片两侧刮出.77宽’._的倒角这样既可减少碳刷的磨损又可防止炭粉积聚换向器修刮好以后要用电桥逐一检测换向片间的直流电阻以判断绕组与换向器的连接是否良好是否有短路情况以便及时处理当换向器表面磨损严重时还会引起碳刷振动或跳动在停机时应对换向器表面的平整度和径向跳动值进行检查当换向器的表面平整度换心片磨损在轴向形成的凹凸不平超过规程规定.77时就应对换向器进行车削处理否则将因碳刷接触不良而产生火花机械加工误差大会使换向器晃动加大导致运行中碳刷在换向器表面跳动轻则产生火花重则不能提供励磁电流其原因和处理表面光洁度不够可以在盘车或暖机状态下把号砂纸压在碳刷下面进行抛光处理抛光后要把铜粉末吹干净机械加工造成表面圆周与大轴不同心在高速旋转时产生振动导致不同心的原因是使用的心轴锥度与励磁机内孔锥度不一致一般电机转轴的圆锥度是所以心轴也应为励磁机检修时要测量换向器的径向跳动值规程规定为.77径向跳动值可在盘车状态下用百分表测量并经常调整碳刷在轴向上的位置使各组碳刷交错布置避免碳刷在同一位置重叠防止换向器表面不均匀磨损维护检修技术要求保证碳刷中心点的一致性由于碳刷火花产生的热量会传递到刷握和刷架刷架与固定座之间的绝缘垫板长久使用也会破裂炭化引起励磁回路接地需要定期更换更换时容易使中心点位置偏移再运行时必定会产生火花因此更换之前要做好记号更换后要用直流感应法复查中心位置下转第13页万方数据F-热力发电图锅炉后主降水管及支吊架布置侧表恒力吊架恒定度组合恒定度组合序号恒定度2吊点吊点吊点’’’..表’不同恒定度时各吊点的热位移计算结果恒定度组合序号垂直方向热位移77吊点吊点吊点7标高处J-JJ-J-J’J-J-J-JJ.JJ.’J’J.JJ.JJ.JJJJJ-由表可知恒力吊架恒定度的变化对各吊点垂直方向的热位移影响较大当各吊点恒力吊架的恒定度增大时其向下的热位移计算值将减小甚至反向增长从恒定度组合序号.的计算结果可知在吊点吊点恒力吊架恒定度为零恒力吊架载荷无变化时吊点恒力吊架恒定度的变化会引起7标高处垂直热位移的迅速变化这是因为吊点的载荷较大而且处于垂直管段上其恒定度的变化对管系热位移的影响最大结论恒力吊架恒定度的变化对管道尤其是对垂直方向受力?浠 厦舾械墓艿栏鞯醯愦怪狈较蛉任灰频挠跋旖洗蠛懔Φ跫芎愣ǘ仍龃笤蚬艿来怪狈较蛉任灰萍跣∮Τ榧觳饬亢懔Φ跫艿暮愣ǘ热舸嬖谖侍饪赏ü 缓懔Φ跫苁构艿廊任灰苹指凑 ２慰嘉南住 蹙 癜哺读⒌染┐锓⒌缬邢拊鹑喂 ?号锅炉后主降水管热位移及应力分析P’国电热工研究院555555555555555555555555555555555555555555555555555.下接第1’页保证励磁线圈的磁极对称若磁场中心偏移就会造成电枢绕组元件的感应电势发生突变从而引起励磁机振动并产生火花励磁绕组与补偿绕组磁极通常都固定在机座上检查和清扫励磁绕组需要松开螺栓拆下磁极回装时只注重磁极在圆周上的对称忽视磁极端面与旋转中心或大轴的平行造成磁场中心偏移因此拆装时应特别注意各种垫片的数量和位置保证磁场中心与几何中心一致保证励磁机磁场间隙均匀磁场间隙不均一般是在大修回装转子时造成的严重时还会引起静磨擦并因磁场中心与大轴中心不一致而产生火花因此在转子复位以后要用标准直径的带把金属环测量各部位的径向间隙保证磁场间隙均匀万方数据励磁机换向器碳刷冒火花的原因及预防措施作者黄德华HUANG De-hua作者单位汕头电力股份有限公司广东汕头515041刊名热力发电英文刊名THERMAL POWER GENERATION年卷期2006359被引用次数1次 1.付上红浅析换向器火花故障及其维护与检修期刊论文-科技信息学术版200829 本文链接/Periodical_rlfd200609023.aspx。

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发电机励磁碳刷打火原因分析与处理发布时间：2021-02-19T09:15:06.563Z 来源：《电力设备》2020年第31期作者：戴明建[导读] 摘要：发电机在大负荷期间长期运行，碳刷发生不同程度的发热甚至打火现象，对发电机安全运行造成了一定的隐患。

（大唐观音岩水电开发有限公司云南省昆明市）摘要：发电机在大负荷期间长期运行，碳刷发生不同程度的发热甚至打火现象，对发电机安全运行造成了一定的隐患。

需对发电机集电环和碳刷进行改造消除安全隐患。

增加碳刷，减少单个碳刷的电流密度；改造发电机碳粉吸收装置及排风管道，提高吸尘效果，降低集电环室内温度；打磨由于长期电腐蚀而导致集电环表面产生的凹坑；调节碳刷刷握及卡簧压紧力。

关键词：碳刷发热;原因分析；防范措施；技术改造一、概述某电站五台机组全部投产发电，发电机型号SF600-66/16990,励磁方式：静止可控硅，额定容量666MV A，额定电压20000V，额定励磁电压：460V，额定励磁电流3057A，励磁碳刷采用恒压形式，主励每极36条碳刷，碳刷型号为E468 38*34*64（重庆华能产）。

发电机在大负荷期间长期运行，1～5号发电机部分碳刷均发生过不同程度的发热甚至打火现象，碳刷温度最高达到150℃，并且打火形成环火，对发电机运行造成了极大的安全隐患。

发电机碳刷温度异常影响机组稳定运行，机组停运将造成公司重大经济损失。

因此,通过监测发电机碳刷温度变化趋，分析碳刷发热原因，进而解决发电机碳刷发热的问题是十分必要的。

二、碳刷发热可能造成的危害、风险发电机运行中碳刷打火是常见的故障之一，如不及时消除，可能会导致发电机环火，严重时会烧毁滑环造成失磁而被迫停机。

就大型发电机而言，紧急停机不仅造成系统出力下降，影响系统稳定运行和企业的效益，而且对发电机本身也危害极大。

所以我们有必要对发电机组的碳刷打火原因进行认真的分析，监测设备运行状况，拟定相应的对策来防止或消除发电机碳刷打火现象。

电刷冒火花的产生原因有哪些?如何处理?
(1)原因：电刷与换向器接触不良。

处理：将换向器磨光、平整，用干净布蘸少量汽油洗去污(2)原因：电刷接触面太小，压力低，接触不良。

处理：处理电刷接触面，调整弹簧压力。

(3)原因：电压位置不正确。

处理：用感应法调整电刷位置。

(4)原因：电刷牌号不符或尺寸不合适。

处理：更换合适的电刷。

(5)原因：换向器后面的连接线有短路或者断线。

处理：查出故障点重焊。

(6)原因：换向器铜片间有金属末，毛刷或石墨粉等导电粉末或云母片损坏短路。

处理：清除杂物、修理换向器。

(7)原因：转子励磁绕组有短路。

处理：查明短路点，加以修复。

(8)原因：换向器磨损。

处理：更换新的换向器。

(9)原因：发电机振动过大。

处理：查明振动过大原因，加以处理。

(10)原因：励磁机电枢不平衡度超过规定值处理：将电枢作平衡
校正。

(11)原因：电枢与主磁极间隙不均匀。

处理：检查各间隙，并进行适当调整。

发电机励磁碳刷打火原因分析及处理在发电机的使用过程中，经常会遇到励磁碳刷打火的问题。

这个问题一旦出现，会导致设备无法正常工作，严重的还可能对设备造成较大的损坏。

因此，及时分析并解决这个问题非常重要。

励磁碳刷打火的原因可以从以下几个方面来分析：1. 轴承磨损导致碳刷贴紧：处于励磁位置的碳刷，通常贴合在旋转轴承的滑环上。

如果轴承磨损过大，轴承内部的位置会发生移动，导致碳刷牢固地贴紧不放，产生摩擦，进而导致碳刷打火。

2. 碳刷磨损：碳刷用久了会磨损，从而减小了碳刷的密合度。

当碳刷和旋转零部件的滑环之间的接触区域变小时，电流密度就会增加，从而导致碳刷打火。

3. 励磁调节不当：发电机的励磁是由励磁电流、励磁电压和励磁转矩等参数来控制的。

如果励磁调节不当，会使励磁电压过高，从而导致碳刷打火。

4. 碳刷质量问题：碳刷的质量问题也是碳刷打火的原因之一。

如果碳刷的材料不好，成分不均衡，或者硬度不够，就容易导致碳刷打火。

了解了励磁碳刷打火的原因之后，我们就可以针对性地对这个问题进行处理。

具体措施如下：1. 检查轴承状态：检查轴承是否磨损，如果发现问题，就需要及时更换。

同时，还需要注意轴承的润滑情况，防止因润滑不良而导致碳刷打火。

2. 定期更换碳刷：定期更换碳刷是保证设备正常运行的关键。

一般来讲，建议每隔一年或更短时间更换碳刷，特别是在设备频繁使用的情况下。

3. 调整励磁电压：励磁时需要控制好电压，避免励磁电压过高或过低。

在发现碳刷打火的情况时，可以通过调整励磁电压的大小来降低碳刷打火的风险。

4. 使用质量较好的碳刷：选择质量好的碳刷对于保证设备的稳定性非常重要。

在选择碳刷时，建议选择一些知名品牌的产品，同时要注意对比碳刷的材料和硬度等参数。

总之，励磁碳刷打火是一个比较常见的问题，但是只要我们适当维护和使用，就可以有效地降低碳刷打火的风险，进而保证设备的正常运行。

原因：1、碳刷质量不过好或与刷握不匹配碳刷表面不平、刷辫与刷握接触松动会造成接触电阻增加，使得碳刷的分流不均。

刷握也与碳刷不匹配也可能导致碳刷不能和滑环良好接触，也会是碳刷的分流出现不均，长时间运行可能导致碳刷打火甚至烧红现象发生。

2、恒压弹簧压力不均弹簧在长时间运行发热，可能会使弹性变差，以致碳刷与滑环之间的压力出现不均，从而使得碳刷电流分布不均，也可能出现打火现象。

3、碳刷牌号不一致导致电流不均牌号不一的碳刷各个参数会有所不同，长期运行可能导致碳刷电流不均，从而出现打火现象，这个一般比较少出现。

4、刷握与滑环的位置调整不当滑环与刷握位置调整不当可以使碳刷与滑环之间压力出现不均，甚至有可能会损坏滑环，使滑环表面不平造成打火现象。

5、碳刷脏污长时间运行，碳刷磨下的粉末或者空气中的粉尘可能会使碳刷接触结垢，影响碳刷与滑环的接触。

结垢可能使碳刷出现卡涩，不能自由滑动，从而是电流分布不均，出现打火。

6、机组振动大机组振动大而又达不到机组保护值是，也可以使得碳刷压力不均，甚至滑环被刷握刮坏，引起电流分布不均，出现打火现象。

7、运行调整不及时，处理不当，出现恶心循环在碳刷出现打火时，应及时调整更换碳刷或者恒压弹簧。

如果处理不当或者不及时，将有可能会蔓延到其他碳刷，造成大面积火花，甚至环火。

处理：当发现发电机励磁碳刷打火时，应及时主动进行处理。

处理如下：1、应该首先处理不打火和无过热的碳刷，检查是否接触良好。

因为打火的可能是接触最好的碳刷。

如果先处理了这些接触良好的碳刷，势必造成打火的碳刷打火更严重，甚至造成环火。

2、对出问题碳刷进行处理：更换过短或者不同型号的碳刷；重新打磨卡涩或者接触不良的碳刷；更换刚度不住或者过热失效的恒压弹簧。

3、更换过热变形或者引线变色断线的碳刷。

在问题碳刷处理后，出现打火的碳刷应该检查是否出现变形或者引线烧坏，及时更换。

4、出现滑环表面不平整时，可用金刚砂纸进行研磨。

5、如果是因为机组振动打而又没到打闸停机值时，应该加强对机组励磁碳刷的监视、调整和更换。