发电机转子滑环电腐蚀现象的分析
黑龙江省电力科学研究院国际工程部 韩野
摘要：当发电机转子碳刷磨损严重时，会造成转子滑环及碳刷绝缘部件表面碳粉积累现象，给发电机组的安全运行带来极大的隐患。本文主要对由于转子滑环表面电腐蚀而造成转子碳刷磨损现象进行分析，并提出相应的解决方案。
关键词：滑环 碳刷 磨损 电腐蚀
马来西亚民都鲁工程发电机采用哈尔滨电机厂QF-117-2型汽轮发电机，其励磁系统采用无刷励磁方式。发电机转子电压通过采样滑环引出，供给转子接地保护装置。在机组运行一段时间后，出现转子电压采样值偏低及转子接地电阻减小现象。经检查发现碳刷与滑环之间有打火现象，造成接触不良，采样电压偏低，并且碳刷磨损严重，碳刷支架的绝缘部件表面有明显的积碳，从而造成转子对地绝缘电阻下降。停机之后检查发现采样滑环表面出现极为均匀的电腐蚀痕迹（滑环表面沿圆周方向均匀分布24个与碳刷横截面大小相当的斑痕，如图1所示），致使滑环表面凸凹不平，从而造成碳刷磨损严重，碳刷与滑环接触不良。
图1 发电机转子滑环电腐蚀痕迹 一、机组励磁系统构成
机组采用同轴三机无刷励磁方式，即主发电机、无刷交流主励磁机、永磁副励磁机。交流主励磁机输出为200Hz交流电，经旋转整流二极管构成的三相全桥整流回路输出，一路作为励磁电源送入发电机转子绕组，另一路送入机头滑环以引出转子电压。
根据整流原理（原理见图2），在三相桥式整流电路中，当负载为感性负载时（发电机转子绕组相当于电感元件），在整流元件自然切换过程中由于电感中的磁场能量瞬时转换为电场能量，造成整流元件两端的电压瞬时上升，并与直流输出电压相叠加，从而形成一个尖峰脉冲，脉冲的幅值可达到正常电压的2．5～4．5倍。由于每个周期中存在6次换流过程，因此一个周期中将出现6个尖峰脉冲（图3为使用示波器录取的励磁电压波形）。
300 MW发电机转子线圈断线故障的分析与处理
王会勤;何朝晖
【期刊名称】《浙江电力》
【年(卷),期】2010(29)9
【摘 要】某300 MW发电机组在A修期间,通过试验发现发电机转子绕组的直流电阻异常,采用不同角度下测量转子直流电阻的方法确认了转子线圈故障.简要介绍了线圈的修复过程,依据转子解体后观测到的故障现象进行分析,提出了可能产生的原因,以便进一步的探讨与研究.
【总页数】3页(P36-38)
【作 者】王会勤;何朝晖
【作者单位】浙能温州发电有限公司,浙江,温州,325602;浙能温州发电有限公司,浙江,温州,325602
【正文语种】中 文
【中图分类】TM307
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发电机滑环碳刷发 热原因分析及处理
摘要：发电机碳刷和滑环在运行中由于多种原因，时常出现发热现象，严重时甚至危及发电机的安全运行。本文通过某厂滑环碳刷过热处理过程，分析了滑环碳刷发热的原因，总结出严重发热时的两种应急处理方法，在实用中取得了显著成效。
关键词：滑环；碳刷；发热；振动；处理
0 引言
山西漳电蒲洲热电有限公司一期安装2台哈尔滨电机有限责任公司制造的QFSN-300-2型静止励磁系统的汽轮发电机。集电环材料为高硬度锻钢，外圆周表面开有螺旋沟，沿集电环圆周均布斜30°的通风孔，以改善与电刷的接触并强化冷却。集电环通过绝缘套筒热套于轴上。两环间装有离心式风扇，此风扇直接热套于轴上，加强集电环部位的通风冷却。刷架与导电环合二为一，每个导电环由两瓣拼成，其材料为纯铜板,承担着导电作用,整个导电环经绝缘板固定到基础上。刷盒自成一体，可在运行中即插即拔，每个刷盒并排安装4个电刷，由恒压弹簧保持适当的压力，每极碳刷共40块。刷架与集电环有独立的通风系统，冷空气由两个集电环的外侧进入，中间排出，由装在转轴上的离心式风扇驱动。在刷架集电环部位加装隔音罩，兼有密闭通风和隔音功能，进风由正负极母线封母开口加装滤网引入，出风由管道引至厂房6.3米层。发电机转子额定励磁电压365V，额定励磁电流2642A。
2017年4月，该厂运行中的两台机组相继发生滑环及碳刷发热严重的异常事件，碳刷及滑环表面温度最高点达到了300℃左右，经紧急处理后相继恢复正常。鉴于碳刷发热的常见性，以及碳刷严重发热时可能造成的滑环烧毁、甚至停机等恶性后果，将处理过程进行总结，对碳刷发热原因进行分析，并总结了两种有效的处理方法。 1 碳刷及滑环发热原因分析
1.1 碳刷及滑环发热的发展过程
正常情况下，碳刷运行温度一般在50℃～80℃（温升40℃左右），碳刷电流分布整体平衡，每块碳刷工作电流在20A～100A。碳刷在刷握内活动自如且无振动卡涩现象。碳刷与滑环在运行中发热与散热基本平衡，当转子电流增大时温度会有短时少量增加直至达到新的平衡状态。但是如果因碳刷变短、刷握弹簧压力变小、碳刷质量不合格等原因将会造成碳刷运行工况变差，此时当转子电流增加，部分碳刷温度将升高，从而使整个系统温度升高，温度升高进一步引发碳刷振动，加剧发热。严重发热时碳刷和滑环温度高达120℃以上，甚至出现温度失控，最严重时达到200℃～300℃。此时碳刷工作状态恶化，碳刷电流分布很不均匀，少数碳刷电流达到200～300A，而另一些碳刷电流很小或接近于零，大量碳刷出现不正常的跳动或卡涩，甚至出现大量火花、刷辫变色、断股或脱辫等。
发电机转子绝缘不合格原因分析及处置
1 发电机转子绝缘降低的主要原因
1.1转子因受潮而造成绝缘电阻降低到允许值以下，如发电机停
运时间较长，环境潮湿等原因造成绝缘电阻降低。
1.2转子因使用年限较长，或运行中因各种原因使转子过热造成
线圈绝缘材料老化、劣化。
1.3滑环下有碳刷粉末或油污堆积，使转子引出线绝缘损坏。
1.4由于发电机的冷却系统密封不严或因其轴瓦漏油使转子线圈
端部积灰、积油污或碳粉，造成绝缘性能降低。这种原因受转子离心
力的影响较大。
1.5由于运行中通风和热膨胀的影响，转子槽口处的槽衬保护层
老化、断裂甚至脱落，使槽口处槽衬的云母逐渐剥落，断裂被风吹掉
再加上槽口积灰等因素造成。
1.6转子的槽内绝缘断裂造成转子绝缘电阻过低或金属性接地。
2 转子绝缘的检查方法
2.1停机后的检查方法: 用1000伏摇表测试转子对地绝缘，当
绝缘电阻低于2MΩ时应进行处理。
2.2运行中的检查方法: 发电机在运行中通过在线转子绝缘监测
装置进行测量，当转子正极或负极对地有电压时应视为转子绝缘电阻
已降低，且对地电压越高，绝缘电阻降低的幅度越大，出现这种情况，应停机处理。
3 绝缘电阻降低的处理方法
3.1因潮湿而使转子绝缘电阻降低，我们采用直流电焊机烘干法
或采用发电机定子三相短路，利用自产热量进行烘干。
3.2转子线圈绝缘老化，则采取拔护环方法，解体转子进行大修。
3.3转子线圈端部积灰、积油，通常处理的方法:
3.3.1用干燥的压缩空气进行吹扫。
3.3.2采用拆卸护环，对转子线圈端部的油、灰、碳粉进行清理，
然后对端部的绝缘进行重新处理。此方法工艺复杂、工期长，直接影
响发电机的经济效益。
3.3.3用机电设备清洗剂处理转子绝缘，笔者重点介绍这种方法。
4 机电设备绝缘清洗剂方法处理转子绝缘
4.1前几年，我厂接连出现发电机转子绝缘降低，严重影响了发
电机的正常运行。发电机转子的正负极对地最高电压达到180-200
