摘要：碳刷系统连接着励磁系统与发电机的重要设备，发电机转子绕组中所传入的励磁电流就是由发电机中的刷碳系统传送的，整台发电机的使用工况都会受到碳刷系统的影响。目前说使用的发电机，经常有电火花故障问题出现而影响着发电机运行的安全性。基于此，本文分析探究了发电机滑环碳刷电火花的故障处理。
关键词：发电机；碳刷；电火花；故障处理
前言
发电厂在运行生产的过程中，经常会出现发电机滑环碳刷出现电火花的问题，要是没有及时排查和检查出所存在的隐患，并制定出相应的处理对策，那么在机组满负荷的时候，就会慢慢发展成为环火短路，进而造成发电机组跳闸的问题，不仅会造成损失，严重还会引发安全事故，不利于保障发电厂的经济效益和社会效益。造成发电机滑环碳刷电火花的原因有很多，下文将针对经常出现的一些原因展开分析和探究，并且提出了相应的处理方法，以使问题得到解决，提高发电机的运行安全性。
1.碳刷压力不具均匀性，不能与技术要求相符合
在电气运行的规程中，集电环碳刷不发生火花的最小压力得到了明确的规定，200—300g/cm2为集电环碳刷不发生火花的最小压力。若碳刷的压力出现不均匀的问题，可能会有很多种因素造成，比如：恒压弹簧在受热之后会出现软化现象，进而导致恒压弹簧没有足够的压力；混用恒压弹簧；在摩擦碳刷的时候，个别的碳刷被摩擦的太短，使得没有办法压紧压力弹簧；在刷握碳刷的时候，其中的活动间隙没有得到合理的控制，未高于0.1毫米，导致碳刷在向下滑动的时候有机械卡涩的现象出现影响到发电机的正常运行[1]。
针对所这些情况，工作人员在选择和使用恒压弹簧的时候，必须要选择正规厂家所生产的统一型号的恒压弹簧，然后将各个弹簧的压力调整到一致。要是碳刷太短，那么要予以更换，需要注意的是，当碳刷在同一排的时候，不能同时更换3只以上的碳刷，并且要将碳刷与刷握装配的间隙合理调整好，确保碳刷在刷握内的活动间隙可以满足0.1—0.3毫米的要求，并且可以实现上下的自由活动，以免发电机在运行的过程中，由于碳刷发热膨胀而有轧刹现象出现[2]。
2.碳刷间的负荷分配不具均匀性
发电机中的部分碳刷要是不能正常进行负荷的分担，可能是由于碳刷与集电环的接触面积有所减少所致，或者刷辫断股、弹簧没有足够压力、磨损过短等因素都会使碳刷的性能受到影响。为了确保发电机的正常出力可以得到维持，需要增大通过其他碳刷电流的密度，这时碳刷的发电量将会与电流的平方成正比，从而提高了温度，出现电火花[3]。若机组处于满负荷状态，并且碳刷的接触面磨偏不具规则性的时候，严重程度会得到加深，接着慢慢恶化形成环火。
在实际的工作过程中，工作人员要是遇到这种情况，要在第一时间做出反应，并且做好相关的处理准备。使用钳形电流表来针对各个碳刷的所分布的电流情况展开测量，发现过短跳动的碳刷和磨损发热的碳刷，要予以更换。压力弹簧在此处受热出现软化，也必须要进行更换，及时调整负荷过于轻或者过于重的碳刷，确保碳刷的压力具有均匀性，同时将碳刷的位置与电环圆周的法线方向进行对准，以保证集电环可以充分的接触于碳刷[4]。另外，要确保每个碳刷对集电环的压力都保持一致，并且可以符合并满足技术要求。
3.碳刷和刷辫子、刷辫和刷架之间的连接不稳定
在发电机运行过程中遇到接触电阻增大的问题，主要是因为金属片的连接不稳固，有松动现象出现。当电阻与发热量成正比的时候，并且负荷电流没有变化，那么电阻出现增大，发热量也会随之增加，或者要是不能及时散发出所积聚的热量，那么温度就会慢慢升高，当温度到达一定程度上的时候就会有电火花产生。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在产生电火花之后，碳刷的刷辫会被烧的更红，导致碳刷工作的环境更加的恶劣，在恶心循环的影响和作用下，出现的电火花的程度也会逐渐变严重，在这种时候就极有可能有环火发生[5]。
因此，在日常的运行维护工作过程中，运行管理工作人员务必要着重检查碳刷和刷辫，观察刷架与刷辫之间的接触是否正常切符合标准，同时还要定期使用红外线测温仪来针对金属连片及碳刷时候有过热的问题进行监测和控制，要严格将金属连片和碳刷的温度控制在120℃以下。然后在进行接头片的检查，以确保接头片的状态正常，并且没有假焊现象出现，要是在实际检查的过程中发现有松动问题，要立即联系检修人员来进行维修处理，才能保证碳刷和刷辫子、刷辫和刷架之间的稳定性和稳固性，也能进一步保证发电机的运行安全。
4.碳刷的接触面不干净
发电机的集电环碳一般情况下都密封在防护罩内，此防护罩装设有有机玻璃。但是，经过长时间的运行，防护罩的橡皮嵌条会出现老化现象，也会有脱出问题出现，这时候空气中的粉尘便会通过不具备严密性的防护罩进入并附着到刷柱和碳刷上，不仅会使碳刷的散热受到影响，还会降低绝缘强度，从而引发刷柱间环火。
针对碳刷接触面不干净的现象，可以挨个将不干净的碳刷都一一拉提出来，然后使用电工刀或者干净的帆布刮去存在于接触面的杂质污垢，接着使用细号木砂纸研磨碳刷的表面和接触面到光滑平整，并且将老化损坏的防护罩橡皮嵌条进行修复，出现的漏洞也要进行填补[6]。此外，为使碳刷的通风冷却性能得到加强，确保滑环与碳刷之间的接触可以得到有效改善，必须要将碳粉有效的排除，制造厂家需将集电环的表面加工成螺旋状的沟槽。
5.机轮发电机组的轴承振动较大
由于轴承油膜的振荡，发电机在实际运行过程中的大轴弯曲度会有所加大，并且不能正确校验发电机与汽轮的连接中心，在安装机组和轴承座的时候不具备牢固性，因此增大了轴承的振动。这时，碳刷便会跟着机组跳振，导致刷柱的摩擦不具备均匀性，弹簧和引线还会出现松动现象，这时局部出现电火花，从而影响到发电机的安全运行。
对此，工作人员需要改善机组的振动，并且改变汽轮机的抽气方式，再检查润滑油温是否有偏高的现象出现，将轴承的油温严格控制在38℃—42℃之间，励磁电力也要进行适当减少，才能避免由于电磁力太大而引发的电磁激振。但是，若机组振动稳定要是经过前面的处理方法还是没能得到降低，那么就需要做停机处理，重新针对大轴中心展开校验，或者加平衡块做动平衡，旨为确保振动问题可以得到有效改善。
结束语
通过上文的分析探究，我们知道在发电机的运行过程中，造成滑环碳刷出现电火花问题的因素有多种，碳刷间的负荷分配不具均匀性，机轮发电机组的轴承振动较大，碳刷和刷辫子、刷辫和刷架之间的连接不稳定等问题。但是，除了这些，还会有其他的问题存在，无论是什么原因造成电火花故障的出现，工作人员都要减少电机励磁电力，并且适当降低机组的负荷，以及做好其他方面的工作才能确保发电机的正常安全运行。
参考文献
[1]吕琦岩. 发电机转子滑环烧毁的若干原因及预防[J]. 能源研究与管理, 2019(2).
[2]牟法海, 吕冬梅, 曹伟, et al. 600MW汽轮发电机不稳定振动故障诊断与处理[J]. 大电机技术, 2019(3):38-42.
[3]牟法海, 吕冬梅, 曹伟, et al. 600MW汽轮发电机不稳定振动故障诊断与处理[J]. 大电机技术, 2019(3):38-42.
[4]李思国, 刘斌, 张国庆. 汽轮发电机滑环碳刷装置故障分析及处理方法[J]. 山西电力, 2015(6):58-61.
[5]钟绍辉, 解京晶. 双馈风力发电机滑环、碳刷故障分析及解决措施探讨[J]. 风能, 102(08):100-102.
[6]周强, 王占彬, 李毅刚. 三河电厂#2发电机冬季碳刷打火原因查找与处理[J]. 山东工业技术, 2018(1):171
论文作者:郑宏阳
论文发表刊物:《中国电业》2019年20期
论文发表时间:2020/3/10
标签：碳刷论文; 发电机论文; 电火花论文; 集电环论文; 弹簧论文; 机组论文; 压力论文; 《中国电业》2019年20期论文;