發電機組碳刷易發（fā）故障原因淺析
近年國民經濟持續的快速發展，擴大了本（běn）已嚴峻的供電需求缺口，新建機組、各行業的自備電源係（xì）統和自備（bèi）發動機係統的置備和安裝應用，如“雨後春筍”隨處可見。而發電機勵磁係統的碳刷運行（háng）與維護（hù）技術是傳統技術，多年來工（gōng）藝和技術水（shuǐ）平無實質性突破。所以，各方對（duì）發電機（jī）勵磁係統關注不夠，投入（rù）有（yǒu）限，進而導致勵磁係統碳（tàn）刷事故。近一個時期的多（duō）期安全通報，連（lián）續通報了數起大型發電機（jī）組，因碳刷或轉子集電環故障引發的停機事故，給企業造成較大經濟（jì）損失。當導入導出電流的碳刷運行中發生故障時，如何判別故障類型與性質，以便盡快消除故障，保證設備穩定運行，是（shì）大家需要認真思考的。筆者結合多年的（de）工作實踐，談談電機碳刷的應（yīng）用體會供讀者參考，以期（qī）共同避免碳刷事故的發生（shēng）。
電刷故障的危害
某日（rì），某發電廠2台大型發電機（jī）組轉子滑環相繼發生碳刷打碎機組緊急降負荷，更換碳刷，未（wèi）果（guǒ）。繼而（ér）發生滑（huá）環環火，機組被迫解列。近（jìn）日（rì），西北（běi）電網某發電（diàn）廠（chǎng）QFS—125型發電（diàn）機組勵磁機換向器碳刷（shuā）環火緊（jǐn）急停機；江南某（mǒu）發電廠30萬千瓦發電機組投產後運行僅經過一（yī）次大修。在一次小修後運行不久，發電機集電環內環（靠發電機側）碳刷磨損（sǔn）非常嚴重（chóng），且連續多個班次都有批量更換，同時檢查發現發電機集電環刷架（jià）油汙嚴（yán）重，經紅（hóng）外測溫儀（yí）檢測發現集電環內環表（biǎo）麵與碳刷接觸部位溫度高達230℃～360℃，靠勵磁機側的集電環外環溫度正常（cháng）的60℃～70℃，機組負荷降（jiàng）到20萬千瓦（wǎ）以（yǐ）後，仍不見集電環溫度有回落跡，被迫解列搶修。……屢屢發生的碳刷事故給發電廠和電力係統造成巨大經濟損失。
碳刷（shuā）即電刷。運（yùn）行中發電機組的碳刷如果維護和使用不當將造成事故降負荷，甚至停機。
導致碳刷故障的因素
電磁因素：無功或勵磁（cí）電流調整時（shí），碳刷的火花有明顯變化。在勵磁機換向時（shí），碳刷（shuā）與換向片接觸不良，接（jiē）觸電阻過大；整流子或滑（huá）環的氧化膜薄厚不均勻，引起碳刷電流分布不平衡；或者（zhě）負載突然（rán）變化，以及突發的短路導致換向片間的電壓分布異（yì）常；機組過載和（hé）不（bú）平衡；碳刷選型不合理，碳刷（shuā）間距不（bú）等；碳刷質量問題等等。
機械因素：換（huàn）向器中心不正（zhèng），轉子不平衡；機組振動大（dà）；換向片間（jiān）絕緣凸出或換向片凸出；碳刷接觸麵研磨不光滑，或換（huàn）向器表麵粗糙而造成接觸不良；換向器表麵不清潔；各個換向極下氣隙不等；碳刷上彈（dàn）簧壓力不均勻或大小不適宜；碳刷在刷握裏太鬆而發生跳動，或太緊了碳刷在刷握裏卡住了等。機（jī）組運轉速度降低或震動改善（shàn），火花將（jiāng）減少。
化學（xué）因素：機（jī）組運行在有腐蝕性的氣體中，或機組運行空間缺乏氧氣，換向器與碳（tàn）刷接（jiē）觸（chù）的表麵上一層自（zì）然形成銅氧化物薄（báo）膜遭到破壞，本已形成的、近（jìn）似線性電阻的換向不複存在，在接觸麵重新形成氧（yǎng）化膜的（de）過程中換向器火花加劇。換（huàn）向器（或滑環）被（bèi）酸性氣體（tǐ）或油脂腐蝕（shí）。碳刷及換向器被汙（wū）染等。
碳刷（shuā）的維護
A、運行檢查：加強定期與不定期的設備巡回檢查工作，正常情況下（xià）,工作人員每天必須（xū）對發電機碳刷進行兩次檢查（上午一次，下午一次），用紅外測溫儀測量集（jí）電環和碳刷的（de）溫度，夏季高（gāo）峰負荷期間以及無功和（hé）電壓波動較大（dà）時應縮短溫度測量間隔，更換的（de）新（xīn）碳刷做重點檢查。有條（tiáo）件的單位應定期用紅外熱像（xiàng）儀測量集電環和碳刷的溫度（dù）。並做好巡回檢（jiǎn）查設備運行工況記錄。
B、檢（jiǎn）修更換（huàn）：對新購進的碳刷進行（háng）驗收。測（cè）定碳刷的固有電阻值，測量碳刷引線接觸電阻，阻值要符合製造廠和國家標準。嚴格把握更換碳刷工藝，同一台機（jī）組使用的碳刷必須一致，不可摻插使用。在更換碳刷前，細心研磨碳刷使其麵麵光滑，電刷在刷握（wò）內應有0.2 0.4毫米的間隙，在刷握內上（shàng）下活動自（zì）如。刷握的下邊緣和（hé）換向器工作表麵（miàn）之間的距離為2-3毫米，距離過小，會碰撞換向器表麵，易受損、距離過大電刷跳動易產生火花。爭取實現碳（tàn）刷接觸麵大於碳刷截麵的80％。勤更換，但多次更換碳刷不宜過多，一次更換碳刷的數量不得（dé）超過（guò）單極總數的10％，碳刷頂（dǐng）端低於刷握頂端3mm的碳刷應盡快更換，每次更換碳刷時必須使用同一型（xíng）號的碳（tàn）刷（shuā），但要注意節（jiē）約和充分利用碳刷。更換後的碳刷必須用直流（liú）卡鉗表（biǎo）測量碳刷分流情況，用紅外測溫儀（yí）進行（háng）溫度（dù）測試，防止個別碳刷因過流而（ér）過熱。對於滑環或整（zhěng）流子換向片凸起與凹陷等明顯（xiǎn）設備（bèi）問題，要利（lì）用機組檢修的機會進行緊固、車磨。加強檢修質量和運行（háng）控製，避免由於檢修質量不良或運行調整不當造成機組運行中，汽輪機油外泄，甩到集電環（huán）上，增（zēng）大碳刷與集（jí）電環之間的接觸電阻。刷架和刷握在機（jī）組大、小修時要慎重調整，回放和安裝刷（shuā）架時，角度和幾何（hé）位置要保證在原狀態，碳刷的滑入邊和滑出（chū）邊必須（xū）要與換向器平（píng）行。
C、日常維護：勤清掃、吹灰，保持碳刷及整流子滑環光麵清潔，若遇大風天氣，或過後必（bì）須及時清掃。勤調整（zhěng）彈簧壓力，碳刷彈（dàn）簧的（de）壓力要符合製造廠家的規定，使碳刷承受壓力均勻。防止個別碳刷過熱或產生火花、刷辮燒焦燒斷現象（xiàng）的發生。碳刷運行（háng）中出（chū）現問題必須及時消缺，避免惡性循環，危及機組正常運行。同一台機組使用的碳刷必須一致，不可摻插使用。進行維護（hù）的工作人員，檢查維（wéi）護時要特別小心（xīn），發辮應放（fàng）在帽內、扣緊袖口，不使衣服及（jí）擦（cā）拭材料被機器掛住。工（gōng）作時站在絕緣墊上，不得同（tóng）時接觸（chù）兩極或一極（jí）與接地部份，也不能兩個人同時進行工作。在轉動著的電機上調整（zhěng）、清掃碳刷（shuā）及滑環時，須有實踐經驗的同誌進行。
