发电机励磁碳刷事故分析和对策(正式)

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。

１１ 逆励 磁产生的原 因应根据具体情况分析 ．
１１ １ 发 电机 在 升 压 并 列 前 励 磁 机 发 生 逆 励 磁 。如 ． ．
新安装 的发 电机 由于没有参加 运行 ， 的剩磁很 弱 ， 它 在
作 电气试验 （ 如测量 电阻） 上试 验电压 时 ， 正负极 加 若 性 接反就会将 剩磁抵 消或 将剩磁 方 向改变 ， 造成 励磁
个 大 于额 定 电 流 １ 以 上 的 瞬 时 短 路 电 流 ， 个 电 ０倍 这
流在转子绕组 中 出现一个 瞬时 电压 ， 个 电压 可能 比 这 励磁 电压大 ， 如果它的方向与原有 电压相 反 ， 么便 会 那
逆励磁。例 如（ ） ３ ，
Ｆ Ｑ Ｌ Ｌ Ｑ Ｌ
１ ２
如图 ２所示 ， 一路 ｉ 通过励磁机的电枢 ， 电枢 电流增 ｌ 使 大， 产生 电枢反应 ， 造成励 磁机 磁场减 弱 ， 另一路 直 接通过励磁机的励磁绕组 ， 方 向与励 磁 电流 ｉ是 相 其 ｌ 反的结果会使励磁 机的磁 场减 弱 ， 即起 到减少 磁通 的 作用 ， 不论励磁 机的磁场 是手 动调 整 的还是 自动 调整 的， 灵敏度都很低不能很快增 加励磁 。因此 ， 磁机的 励
１０ ４
江
西
化
工
见故 障分 析及 处 理
何 元 平
（ 江西贵溪化肥有限责任公 司）
摘 要 ： 文 主要 对小 型发 电机 励 磁 系 统 常 见 故 障 （ 磁 机 逆 励 磁 、 电 机 升 不 起 压 、 本 励 发 励磁机 逆励磁 失磁 充磁 换 向器
２ｌ年 ６ ００ 月
发 电机励磁系统 常见故 障分析及处理
Ｉｌ ４
ｂ 当 系统 发 生 短 路 时 ， 电 机 定 子 绕 组 就 会 通 过 ． 发

３６ 滑环 电刷 表面 污 垢 ．
由于 积 灰 和 碳 刷 粉 末加 上 轴 承 座 轴 封 处 漏 出 的油 气侵 入 ， 会 在 碳 刷 和 滑 环 表 面 聚 集 许 多油 污 ， 塞 滑 环 通 风 使 得 碳 阻 Ｌ，
２ 引起 碳刷 发热 的 因素
碳刷 的发热 由三部 分组成 ： 碳刷 自身 电阻发热 ； 碳 刷 ｊ
３８ 电流 平 衡 的 破 坏 ． 在 正 常 情 况 ，２块 碳 刷 工 况 相 近 ，每 块 碳 刷 的 电流 接 近 相 ７
等 ， 体 的平 均 温度 较 低 ， 刷 间 电流 相 对稳 定 平 衡 ， 行 一 段 刷 碳 运 时 间 后 ， 出 现 氧 化 膜 ， 膜 ， 涩 等 因 素 ， 刷 接 触 面 的 接 触 会 气 卡 碳 紧 力减 小 ， 刷 间 电流 二 次 再 分 配 。每块 碳刷 的 电流 差 别 增 大 ， 碳
止 半 导 体 整 流 供 给 ，交 流 励 磁 机 的 励 磁 由 同 轴 永 磁 式 ４ ０ Ｚ ０Ｈ 副励 磁 机 经 可 控硅 整 流 供 电 ， 电机 和 主 励 磁 机 都 采 用 顺 德 市 发 盈 通 实 业 有 限 公 司 生 产 的 Ｄ１ ２型 号 的碳 刷 ， 磁 碳 刷 均 采 用 ７ 励 恒 压 形式 ， 力 靠 恒 压 弹 簧 提供 。 励 磁 机 碳 刷 共 ８块 ， 电机 压 主 发 碳刷共有 ７ ２块 。 Ｄ１ ２碳 刷 主 要 参 数 见表 １ ７ 。
１ 事 件经 过
２０ ０ ５年 ５月 １ １日 ，００ ２ ：０交 接 班 检 查 ＃ ３发 电机 碳 刷 时 发 现 发 电机 碳 刷 滑 环 火 花 极 大 ， 近 环 火 现 象 ， 多 个 碳 刷 辨 碳 接 有 化 变 白 ， 断刷 辨 的碳 刷 有 ５个 ， 烧 ３个 刷 握 孔烧 红 熔 化 。

一起发电机碳刷烧损事件分析事件描述：事件分析：1.设备老化：发电机在长期使用过程中，机械部件会因为磨损和老化而失去原有的功能。

碳刷作为发电机的重要部件之一，也会因长期的磨损而导致工作效果下降，甚至烧损。

2.设备维护不当：在发电机的日常使用中，如果没有定期的维护保养，会导致设备内部灰尘积聚、机油不足等问题，进而对碳刷的正常工作产生不良影响。

3.过大负荷：过大负荷是指发电机工作过程中，负载远远超过其额定负载的情况。

过大的负荷会导致发电机产生过多的热量，从而损坏碳刷。

4.设备故障：设备本身的故障也可能导致碳刷烧损，如电路系统的短路、电压过高等问题都会对碳刷的正常工作造成影响。

5.不合适的使用环境：发电机的使用环境也会对碳刷的使用寿命产生影响。

如环境过于潮湿、温度过高等因素都会导致碳刷过早失效。

事件影响：1.经济损失：由于碳刷的烧损导致发电机无法正常工作，会造成停工期间的经济损失。

同时，更换碳刷也需要耗费一定的费用，并且可能会导致设备维修周期的延长。

2.生产延误：发电机无法正常工作，会导致工作场所的停电，进而影响到生产线的正常运转。

这不仅会延误生产进度，还会对产品质量产生负面影响。

3.安全风险：发电机在出现故障或短路的情况下，可能会对周围环境和人员产生安全风险。

如温度过高可能引发火灾，电流过大可能对人员造成触电等危险。

预防措施：1.定期维护保养：定期对发电机进行维护保养，清理内部灰尘，检查机油量，以确保发电机的正常运转。

2.负载合理分配：合理控制发电机的负荷，避免过大负荷导致发电机无法正常工作。

3.选择合适的使用环境：确保发电机的使用环境干燥、温度适宜，避免过湿或过高温度对设备的损坏。

4.定期检查电路系统：定期对电路系统进行检查，以确保没有短路或电压过高的情况。

5.及时更换磨损的碳刷：一旦发现碳刷磨损或老化，应及时更换，以保证设备的正常工作。

总结：一起发电机碳刷烧损事件是由多种因素引起的，如设备老化、维护不当、过大负荷、设备故障和不合适的使用环境。

发电机组励磁碳刷事故分析和对策常少杰【摘要】碳刷是发电机进行正常发电和传导电流的重要部件之一。

因碳刷选取不当或是发电机在运行过程中缺乏对碳刷的维护管理，导致发电机非计划停运，给企业造成重大的经济损失，所以说碳刷在发电机中能否正常运行，将直接影响着发电机安全运行。

%Carbon brush is one of the important parts of the normal power generator and conduction current. The faults of carbon brush or the lack of carbon brush maintenance management in the running process lead to unplanned outage of generators, it causes great economic loss for the enterprise, so the normal operation of carbon brush in the generator will directly affect the safety operation of generator.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2016(035)008【总页数】2页(P126-127)【关键词】碳刷;危害;对策;方法【作者】常少杰【作者单位】山西大唐国际云冈热电有限责任公司，大同037039【正文语种】中文【中图分类】TM621碳刷即电刷。

运行中的发电机组碳刷如果维护不到位，或检查缺失将造成机组降出力，甚至损坏设备及停机事故。

发电机励磁系统中碳刷的运行和维护技术属于传统技术，多年来始终被沿袭和使用，但鲜有创新。

所以，由于日常对碳刷运行情况关注较少，维护技术水平达不到，造成碳刷异常运行情况越来越多。

集团公司系统发电厂由于发电机碳刷与集电环间的打火，有的发展成环火，最终导致刷架和集电环烧损而发生的机组非停事件时有发生，造成较严重的经济损失。

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。

发电机励磁故障分析及处理对策摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，发电厂建设越来越多。

水轮发电机运行时励磁回路直流电压约数百伏,励磁回路对地电压约为励磁电压的一半,转子绕组及励磁系统对地绝缘,当励磁回路发生一点接地时,不会构成对发电机的直接危害,可平稳停机后再排查故障点。

因此本文就发电机励磁故障及处理对策进行研究，以供参考。

关键词：发电机；励磁系统；故障引言电励磁直驱水电机组是我国水力发电机常用的机组，机组主传动链使用双列圆锥滚子轴承，整个传动轴系采用单主轴承、外圈旋转结构，内圈通过过盈固定到支撑锥轴上，发电机为电励磁的内转子、外定子布局。

1低励限制原理水力发电机励磁系统的主要原理为:励磁电压的控制权由励磁控制系统中的主环稳定器以及低励控制中的控制信号通过竞比门方式决定。

开始低励限制动作前，通过电压稳定器实现水力发电机励磁系统的控制;低励限制动作开始后，励磁控制由低励限制实现。

2发电机励磁故障2.1励磁AVR柜报警电气专业对励磁系统的相关报警进行检查，信息如下。

（1）AVR柜控制面板警报。

AVR柜控制面板显示“警报（Alarm）”“出错（Error）”，按故障时报警时刻的先后时序。

通过查阅报警（Alarm）的故障代码“25010”，提示励磁系统发生可控硅异常，同时从表2中获知，励磁AVR通道1（CH1）及AVR通道2（CH2）均发生故障，触发励磁故障动作跳闸（Trip）。

（2）AVR装置故障录波情况。

查阅AVR装置，确认在故障时刻AVR装置自带的故障录波功能录取了相关的数据波形记录，但记录的是数据文件，在装置显示器上无法查阅波形，需要导出文件后在电脑上用专用软件复原数据文件形成电气波形。

（3）发变组保护盘动作检查。

故障发生后，检查发变组保护盘（A盘、B盘）仅存在“Trip”“Alarm”指示灯亮，86T3出口继电器动作，无详细保护动作指示灯亮；控制面板仅记录低频保护动作信息。

检查发变组保护压板，发现0号机发变组保护盘改造后图纸中标注为“备用”的LP13压板存在手写字样“AVR联跳”且处于投入状态，但查阅保护图纸，发现LP13压板的联跳信息及回路在图纸中缺失，即存在图纸与实际跳闸回路不相符合的问题。

发电机碳刷运行中烧毁原因分析及对策pengyi摘要碳刷是发电机中动静接触和交换能量的设备，碳刷运行的好坏，直接关系到发电机的运行安全，因此，碳刷的运行问题不容忽视。

关键词碳刷问题分析对策1 引言发电机碳刷运行中冒火花或温度升高是比较常见的故障，若不及时予以消除，将会加剧碳刷磨损和滑环损伤，对安全发电构成直接威胁，甚至会引起机组被迫停机，本文所述就是一起典型的碳刷运行中长期冒火花或温度升高未被发现，而导致大部分碳刷烧毁被迫紧急停机的事故。

通过认真分析事故的原因，制定出相应的对策，可有效防止类似故障的再次发生。

双河电站系九寨沟水电开发有限责任公司在白水江流域梯级开发的第二个电站，属一库七级中的第六级，始建于2005年12月，第一台机组于2009年6月26日正式并网发电，电站为压力隧洞引水式地面厂房，压力隧洞全长6279.88m，设计引用流量102 m3/s，总装机容量为3×27MW，励磁方式为静止晶闸管励磁，额定励磁电流725A，额定励磁电压140V，采用恒压弹簧，上、下滑环共有碳刷26个，励磁机罩四周采用栅格结构用于散热。

2 碳刷故障情况介绍2009年10月20日08：35，运行人员巡检发现2号机组＋X方向励磁机罩栅格内有火花，并伴有强烈焦臭味，汇报值长后随即在现地监控装置上将2号机组紧急停机，吊开机罩后发现2号机组下滑环共8个碳刷烧毁，部分刷握烧溶变形，刷辫轻轻一动就断裂了，有2个恒压弹簧掉入上导/推力轴承油盆盖上，滑环因形成环火，但时间不长，有轻微损伤，上滑环及碳刷基本完好。

随即对1F、3F机组停机检查发现3F上滑环－Y方向3个碳刷及刷握烧毁。

1号机组碳刷及滑环检查正常。

图片1：烧毁的碳刷3 故障处理做好2F、3F 机组的安全措施后，将2F机组上滑环与3F上滑环互换，并对3F滑环、刷握上的碳粉进行吹扫，回装后摇测转子绝缘500MΩ，15:40将3F机组并入系统。

2009年10月21日待碳刷备品到后将2F机组烧坏的碳刷和刷握全部更换，对2F机组滑环、碳刷等上的碳粉进行清扫，对下滑环回装后摇测转子绝缘500MΩ，09:39将2F机组并入系统。

发电机励磁碳刷打火原因分析及处理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。

标签：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。

文件编号：TP-AR-L4871In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives.（示范文本）编订：_______________审核：_______________单位：_______________发电机励磁碳刷事故分析和对策(正式版)发电机励磁碳刷事故分析和对策(正式版)使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。

材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。

沙角A电厂1，2号机曾因励磁碳刷环火造成2次停机事故。

机组容量200 MW，发电机的励磁形式为它励，额定励磁电流1765 A，励磁碳刷采用非恒压形式，主励每极32条碳刷，碳刷型号为D172HT-25×32×65，20xx年6月2号机组大修增容改造时，励磁碳刷改为恒压形式，每极30条碳刷，碳刷形号为D172HT-25×32×100。

D172碳刷主要参数见表1。

表1 D172碳刷主要参数长度L/mm磨擦系数k正压力P/Pa接触压降△E/V电流密度I/（A/cm²）额定电流I/A最高速度v（m/s）电阻率、p/Ω·m 电阻率R/Ω659.8×25000.251.2512967012×10-6(-6标在右上位置) 0.001051009.8×25000.251.2512967010×10-60.001621 事故经过(1) 2001-06-29T08:00交接班检查1号机组碳刷无火花机，14:45检查发现主励磁机负极滑环碳刷环火，减负荷和减励磁电流、调整处理无效，碳刷刷辫相继发红烧断，并伴有弧光，14:55，值长令解列停机，事故过程约10 min，结果造成20个碳刷刷辫烧断，4个刷握孔熔化。

运行中发电机碳刷着火故障分析及防范措施摘要：发电机滑环和碳刷是传递励磁电流的中间环节，也是机组运行中的最薄弱的环节，对其监视、维护和防护是保证机组稳定运行的重要工作。

本文通过具体的实际案例，从中分析故障原因，得出具体防范措施。

关键词：发电机；滑环；碳刷；防范措施近年来，发电机滑环烧坏事故频繁发生，已严重影响机组和电网安全稳定运行。

2013年7月某厂#1发电机主励磁机因为碳刷打火而使得主励磁机的集电环中度灼伤、同时导致发电机因失磁保护动作跳闸。

本文重点研究发电机碳刷打火的故障现象及产生原因，并针对运行现场实际情况，提出多种防范的措施，通过运行值班人员的调整和检修日常的有效维护，使发电机碳刷正常运行时电流工作稳定，避免发电机出现转子滑环烧损的事故。

一．事件经过某厂#1机为哈尔滨电机厂QFSN-300-2型发电机，采用同轴交流励磁机、永磁副励磁机及静止硅整流的它励高起始响应三机励磁系统，2013年7月29日，有功负荷290MW，无功负荷105MVAR，光字牌发“欠励限制”报警，发电机励磁电压、励磁电流、定子电流大幅度摆动，碳刷火星溅射形成环火，无法靠近碳刷现场处理，无功负荷剧烈摆动，引起发电机“失磁”保护动作跳闸。

二．事故分析机组长期处于运行状态，主励磁机转子碳刷也处于因为长年磨损的状态，而逐渐变短，而发电机7号轴瓦一直存在渗油的情况，于是碳粉与油结合，形成油泥积聚在碳刷架上，使得部分碳刷架的弹簧出现卡涩情况，导致主励磁机转子碳刷与滑环之间的接触压力减少，碳刷与滑环之间接触电阻逐渐增大。

起初是个别碳刷出现打火现象，打破碳刷彼此间的平衡状态，其他的碳刷的电流迅速升高，滑环和碳刷温度此时也迅速升高从而部分磨损过多的碳刷与滑环之间的接触电阻进一步增大，此时，与滑环接接触电阻大的碳刷流过的电流逐渐减小，而与滑环接接触电阻小的碳刷流过的电流继续增大。

很快这个恶性循环使得发电机主励磁机正极碳刷出现环火，最终导致发电机欠励及失磁保护动作。

科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·154·2019年第07期文章编号：2095－6835（2019）07－0154－01发电机碳刷烧损事件分析及防范措施韩国强1，杜宁宁2，胡芮嘉3（1.华电国际邹县发电厂，山东济宁273522；2.华电国际电力股份有限公司技术服务中心，山东济南250014；3.国网山东省电力公司邹城市供电公司，山东济宁273500）摘要：通过一起发电机碳刷烧损案例，分析碳刷、滑环故障原因，提出防止发电机碳刷、滑环故障的运行检查、检修维护、应急处理措施。

关键词：发电机；碳刷；滑环；有功功率中图分类号：TM311文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2019.07.154发电机滑环、碳刷是整个励磁系统中最薄弱的环节，故障概率高，修复时间长。

预防滑环、碳刷发生故障，应执行好滑环及碳刷的日常运行检查、检修维护工作。

1事件经过2019-02-04T11：20，某电厂#1机组有功功率230MW，无功功率135Mvar，发电机励磁电压251.2V，励磁电流2089A。

2019-02-04T11：26：58，#1机组跳闸，ETS首出“发电机故障”，锅炉MFT，DCS报“发电机转子接地跳闸”。

检查发变组保护柜，“转子一点接地保护”跳闸出口，厂用电系统切换正常。

就地检查，#1发电机励磁小室发电机转子滑环正极有放电烧损痕迹，刷握下边缘有明显灼伤现象，部分碳刷刷辫自根部断裂，励磁小室内有碳刷碎块，如图1所示。

调取DCS历史记录发现，2019-02-04T11：23，#1发电机励磁电压由260V升高至290V，励磁电流无明显变化。

转子一点接地保护动作时，发电机励磁电压最高升至414.03V，励磁电流2205A。

图1现场图2滑环及碳刷故障原因分析#1发电机转子正极励磁碳刷及滑环出现明显烧损现象，分析发电机励磁碳刷首先出现打火，并迅速发展为环火，碳刷碎裂，刷握局部烧损，转子一点接地保护动作。

发电机励磁碳刷烧毁的原因和对策摘要：本文简述了XX热电厂#11机汇流环正极碳刷、刷握烧损的过程。

并分析其原因，制定了相关对策。

关键词：碳刷汇流环烧毁原因对策2005年3月29日，XX热电厂#11发电机汇流环正极碳刷、刷握烧毁，转子一、二点接地保护动作，#11发电机跳闸。

1.励磁碳刷事故经过XX热电厂#11机组自投产以来，一直正常运行，未发生过环火情况，只有个别碳刷有过很小的冒火、跳动现象。

2005年3月29日1：50(调度记录时间)，#11发电机有功96 MW、无功28 Mvar，#11机励磁回路两点接地保护动作，#11机跳闸。

检查发现#11机正极刷架20个碳刷烧损、刷握烧伤，其余10个刷握有过热现象，造成发电机励磁回路一点、两点接地故障。

2.原因分析2.1碳刷质量不良且载流量较俄罗斯原配碳刷小。

在换下的碳刷中发现有许多是崩角的。

崩角的原因可能是碳刷跳动太大或材质不良。

原俄罗斯配备的碳刷载流量为12~15（A/cm2），现配备的上海摩根NC634型碳刷载流量为 6.4~10（A/cm2）。

2.2弹簧压力不够或压力不均匀。

非恒压弹簧受热后弹簧的弹性变差，同型号的两个弹簧的压力可能不一样，以致造成碳刷实际接触面积减少。

从换下的弹簧的检查中发现，部分弹簧有过热痕迹，而不同的弹簧压力不一样，从而造成不同碳刷分担电流不一样。

另在实测时发现，更换弹簧前某碳刷电流小于10 A，更换弹簧后，该碳刷分担电流可达50 A。

2.3刷握调整不当，碳刷位置不能对准滑环圆周的法线方向。

经目测，发现部分刷握距离滑环的高度不一，有些不能平行于滑环圆周的法线方向。

2.4发电机滑环偏心，引起碳刷跳动。

2.5维护不到位，造成碳刷磨损严重或卡涩。

只是加强了测温工作，并未测量电流，同时忽视了碳刷的清扫工作。

2.6近期由于负荷大，无功负荷较大，随着机组运行时间增长，碳刷接触电阻逐渐增大，碳刷发热，并加速磨损，个别碳刷及刷辫发热使其导电能力下降，发热导致弹簧压力减小，更加恶化导电性能，形成恶性循环，致使#11机励磁回路正极碳刷刷辫过热变质，熔化断裂。

设备管理与维修2021№4(下)0引言某电厂两台QFS-110-2110MW 发电机于1999年12月投运,分别于2008年、2009年进行了增容改造,由容量100MW 增容改造为110MW ,改造前后技术参数如表1所示。

1发电机结构QFS-110-2型发电机为双水内冷发电机,定、转子内部通入内冷水,其空间的空气通过下部的空冷器循环冷却。

励磁电流通过主、副励由碳刷向转动的发电机滑环通入。

因此,滑环与碳刷是传递励磁电流的重要中间环节。

它们不同于静止的部件,因此是发电机的薄弱环节,如果该部位发生故障将导致机组停运,必须给予高度重视。

如果发电机碳刷发生环火,处理不及时性或技术手段不能有效跟进,绝大部分将导致机组停运。

因此,掌握突发情况下应对发电机碳刷发生环火的技术手段并能及时迅速处理,是每位从事电力企业电气设备运行与维护人员必须具备的能力。

2环火故障2.1故障案例12007年6月28日17:54,当班运行人员对2#发电机电刷巡检正常,测量电刷最高温度为74℃;19:00交班前检查2#发电机电刷正常,测量电刷最高温度为76℃;19:45接班电气主操检查2#发电机滑环运行正常;19:55接班值长检查到2#发电机附近时闻到有轻微的焦糊味,检查发现2#发电机一电刷烧红且瞬间变黑,立即让正在附近进行接班检查的汽机主操和电气副操检查确认,发现该电刷又变红并伴有打火现象。

19:57接班电气副操返回集控室汇报当值值长。

当值值长令2#机减无功至20MVar ,并令当班电气主操立即去就地检查,检查时未发现有打火电刷和电刷烧红现象。

接班电气副操用红外线测温仪进一步检查时发现该电刷又有烧红现象,测其温度为310℃且打火严重,其他电刷均在50℃左右;此时,突然有相邻4个电刷发生较为严重的打火现象,电气副操立即返回集控室汇报当值值长,19:59值长令减无功至1MVar 左右,同时有“逆无功”光字发出,转子电流826A 。

接班电气主操返回控制室汇报发电机负极电刷已发生环火,当班值长立即组织人员灭火,同时汇报省调申请停机,征得省调同意后,于20:05倒厂用电,20:07汽机打闸停机。

2012年第32期(总第47期)科技视界Science &Technology VisionSCIENCE &TECHNOLOGY VISION 科技视界0引言宁夏华能大坝发电有限责任公司发电机励磁系统采用交流励磁机静止整流器励磁方式,即三机励磁方式。

这种励磁方式由于旋转部件较多,励磁系统发生故障的几率也较高。

主励磁机和发电机最初都采用上海电刷厂生产的S27型碳刷,硬度为81。

后在各机组的大小修中均陆续改为上海碳刷厂的NCC634型号碳刷,硬度为93。

采用恒压刷握,压紧碳刷的恒压弹簧压力为1.1~1.2公斤。

主励磁机碳数正、负极各四块,共八块;发电机碳数正负极各四十块,共八十块。

碳刷是三机励磁系统中,励磁负荷由静止元件向旋转元件传递必然之路,碳刷出现故障时,必然会影响励磁系统的正常运行,势必造成机组的异常运行,所以碳刷的运行维护就显得至关重要。

1概述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。

2原因分析2.1碳刷质量不过关且与刷握不匹配每次碳刷打火处理中,在换下的碳刷中发现有部分碳刷表面不平有崩角,有部分刷辨与刷握接触松动。

崩角的原因极有可能是碳刷跳动太大或材质不良造成,刷辨与刷握连接松动会造成二者接触电阻增加,使各碳刷电流分布不均。

碳刷即使在刷握中可上下活动,但在卡上恒压弹簧后,便不能活动自如,这就会造成碳刷不能与滑环可靠接触,使实际分担电流远远降低,甚至会为零。

这样长久运行必然导致碳刷打火烧红现象的发生。

2.2恒压弹簧压力不够或压力不均,接触不良自卷式恒压弹簧受热后弹簧会拉长,弹性变差,以致会造成碳刷实际接触面积减少。

发电机励磁碳刷事故分析和对策长度<fontface="TimesNewRoman">L/mm<!--?namespaceprefix=ons="urn:schemas-microsoft-com:office:office"?--><o:pxmlns:o="#unknown">磨擦系数<fontface="TimesNewRoman">k<o:pxmlns:o="#unknown">正压力<fontface="TimesNewRoman">P/Pa<o:pxmlns:o="#unknown">接触压降△<fontface="TimesNewRoman">E/V<o:pxmlns:o="#unknown">电流密度<fontface="TimesNewRoman">I/（<fontface="TimesNewRoman">A/cm2）<o:pxmlns:o="#unknown">额定电流<fontface="TimesNewRoman">I/A<o:pxmlns:o="#unknown">最高速度<fontface="TimesNewRoman">v（<fontface="TimesNewRoman">m/s）<o:pxmlns:o="#unknown">电阻率、<fontface="TimesNewRoman">p/Ω·<fontface="TimesNewRoman">m<o :pxmlns:o="#unknown">电阻率<fontface="TimesNewRoman">R/Ω<o:pxmlns:o="#unknow n"><fontface="TimesNewRoman">65<o:pxmlns:o="#unknown"><fontface="TimesNewRoman">9.8×<fontface="TimesNewRoman">2500 <o:pxmlns:o="#unknown"><fontface="TimesNewRoman">0.25<o:pxmlns:o="#unknown"><fontface="TimesNewRoman">1.25<o:pxmlns:o="#unknown"><fontface="TimesNewRoman">12<o:pxmlns:o="#unknown"><fontface="TimesNewRoman">96<o:pxmlns:o="#unknown"><fontface="TimesNewRoman">70<o:pxmlns:o="#unknown"><fontface="TimesNewRoman">12×<fontface="TimesNewRoman">10-6<o:pxmlns:o="#unknown"><fontface="TimesNewRoman">0.00105<o:pxmlns:o="#unknown"><fontface="TimesNewRoman">100<o:pxmlns:o="#unknown"><fontface="TimesNewRoman">9.8×<fontface="TimesNewRoman">2500 <o:pxmlns:o="#unknown"><fontface="TimesNewRoman">0.25<o:pxmlns:o="#unknown"><fontface="TimesNewRoman">1.25<o:pxmlns:o="#unknown"><fontface="TimesNewRoman">12<o:pxmlns:o="#unknown"><fontface="TimesNewRoman">96<o:pxmlns:o="#unknown"><fontface="TimesNewRoman">70<o:pxmlns:o="#unknown"><fontface="TimesNewRoman">10×<fontface="TimesNewRoman">10-6<o:pxmlns:o="#unknown"><fontface="TimesNewRoman">0.00162<o:pxmlns:o="#unknown">。

摘要：碳刷是发电设备非常重要的部件之一，在设备运转中起着十分重要的作用。

某发电厂#3发电机碳刷出现过烧毁事故，碳刷的运行质量直接影响到发电机的安全运行。

本文对300MW电机励磁系统碳刷烧损经过，原因进行了分析探讨，提出了碳刷的日常维护和事故处理措施。

关键词：发电机；碳刷；原因中图分类号：TB857文献标识码： A1简要介绍某发电厂#3发电机为容量300MW火力发电机组，电机的励磁型式为自并励，自励磁变压器出来的交流电经整流后，通过发电机转子滑环和碳刷接入转子绕组。

碳刷一般由石墨制成，石墨是非金属导电材料，其电阻系数是铜的40倍，运行过程中产生的高热量以及持续滑动磨擦带来的热量及机械损耗使碳刷成为发电机中最易损坏和维护工作最大的零件。

该厂300 MW 容量的发电机转子回路的碳刷每极36个，虽然某几个碳刷损坏或故障不会立即威胁到发电机的运行安全，但若发现不及时，将会引起其余正常碳刷的运行条件恶化而相继损坏，轻则使机组被迫降负荷，重则引起发电机失磁造成停机，所以碳刷的运行维护就显得至关重要。

2事故情况该厂#3发电机碳刷滑环于2005年1月8日出现励磁系统碳刷滑环烧损事件。

事故经过如下：当值人员19时45&nbsp;分进行接班前检查#3机电气设备，#3发电机碳刷滑环运行正常，滑环冷却风温正常（27℃左右）。

20时28分&nbsp;，巡检人员发现#3发电机碳刷打火，主值就地确认，汇报值长，降无功、有功负荷进行处理。

20时34&nbsp;分机组无功负荷降至10MVar、有功负荷降至120MW，因环火严重，处理无效，按值长令打闸停机，构成事故。

停机后外观检查发现，#3机内侧滑环碳刷、刷握、刷盒已全部烧毁，内侧滑环、刷架与滑环风扇罩之间绝缘板局部烧坏。

拆掉滑环风扇罩后，发现风扇风挡严重烧坏，风扇叶内侧的边缘凸起已经磨光。

风扇风挡拆除后，发现内侧滑环与轴颈之间烧了一个坑，绝缘筒损坏。

3 碳刷打火的原因分析&nbsp;分析认为，碳刷与滑环接触面电阻增大造成了碳刷的接触压降的增加，加上个别碳刷卡阻失效，碳刷处于弱平衡状态，一旦正常运行的碳刷有几块工况恶化，碳刷间弱平衡破坏，个别碳刷电流迅速增大，刷体发红膨胀卡死，温度升高后阻值增大，大电流转移到其它碳刷，并相继出现膨胀卡死，恶性发展导致滑环环火，这是本次事故的主要原因。