水轮发电机碳刷及集电环运行故障分析及预防.pdf

小水电202年第4期(总第16期)
运行与维护
水轮逻碳集运行敬障
及预防
林玉淇张扬(潮州供水枢纽管理处广东潮州521011)
1概述
处理:现场采取对集电环毛刺进行打磨处理,
碳刷全部更换为新购买的同批次的碳刷,同时对与
励磁故障是发电机常见故障之一,据统计,此碳刷配合间隙较大的刷盒进行更换,安装时刷盒与
类故障约占发电机故障的1;而转子集电环、碳集电环间隙控制在3~4m范围。
刷环火烧损事故则占励磁系统故障的26%。因此,
保证集电环一碳刷装置正常工作是减少发电机非正
事例二:环火事故
现象:2011年5月31日,东溪电站1号机组
常停运的一项重要揹施。
发电机励磁方式采用静止可控硅自并励励磁方
监控系统报“东溪电站1号机组无功最小值保护动
式,励磁电流的导入采用集电环加碳刷结构设计。
作,无功增调节闭锁”和“东溪电站1号机组无功
励磁电流通过碳刷与随转子转动的集电环的滑动接测值波动过大动作,无功增调节退出”等简报信
触,传递到转子绕组上,这样当转轴转动的时侯就息,接着东溪1号机组立刻报后备保护(励磁变过
形成一个旋转磁场切割定子绕组,在定子绕组得到流保护)动作,常规回路事故停机。现场发现东溪
交流电动势。如果集电环与碳刷装置出现故障时,1号机组正极15个碳刷及刷盒烧毁,正极集电环
就会影响励磁系统的正常运行,导致机组的异常运表面被电弧严重灼伤,负极集电环边缘有明显电弧
行,所以保持集电环与碳刷装置的健康运行就显得
灼伤(见图1)。测量东溪1G的定子和转子的绝缘
至关重要。
分别为20M和2CQ,定子转子绝缘良好。
2事例及原因分析
对某电站4台机组2011年59月总共5个月
的碳刷故障进行统计,检査发现故障14次;其中
温度较高(高于60℃)6次,碳刷长度较短(接近
碳刷长度1/3)4次,有碳粉堆积2次,有连续性
火花5次,零星火花9次。
2.1事例一:普通故障
现象:2011年9月6日,运行人员发现西溪电
站1号机组正极1号碳刷温度异常,高达85℃,并
有连续火花现象。
原因分析:检査发现正极5个碳刷较短,个别
刷盒与碳刷间隙较大,集电环有轻微磨伤与起毛刺
现象
收稿日期:2012-04-27
作者简介:林玉淇(1982-),男,工程师,主要从事水电
图1集电环灼仿
站运行维护工作。Email:jacket05@163.com
运行与维护
SMALL HYDRO POWER 2012 N04, Total No/66
原因分析:此次事故原因为个别碳刷接触不响设备的运行;建议同一设备使用统一牌号的
良,跳火产生电弧,集电环灼蚀。电弧随着集电环碳刷。
旋转产生拉弧,高温弧光导致邻近碳刷发热位置偏
2)观察是否有火花,发现零星火花需降负荷
斜;跳火又产生拉弧,重复打火碳刷的恶化过程,才能运行;火花如果较大建议停机检修。
电弧越演越烈,碳刷恶化程度及数量不断增加,最
观察磯刷装置是否有跳动,先分析跳动是
终造成碳刷环火事故,形成强烈的电弧,导致正极由于碳刷倾斜(碳刷的正常安装角度应该保证在
碳刷及刷架全部烧毁,集电环烧伤。强烈的弧光穿90°~93°之间)、集电环表面磨损、轴振动还是偏心
越集电环正负极,导致正负极发生间歇性弧光短引起,然后对症下药进行进一步处理。
路,转子电流突变、增大,导致励磁变过流保护动
4)泗量集电环和碳刷装置的温升情况,运行
作,机组电气事故停机。
情况下低于85℃、没产生大波动为正常,否则需
处理:由于碳刷和集电环损毁较为严重,需全进行检查处理
部更换新件。
5)检查碳刷的蘑损状况,当磨损量接近2/3
2.3综合分析
时建议停机更换;新碳刷开始使用前应进行磨弧。
1)由于通风不良导致的发热
6)检査碳刷盒、碳刷弹簧是否正常工作,碳
通风不良主要是因为冷却风道堵塞,集电环表
刷有无压实在滑环上、压力是否均匀;由于接触不
面通风沟、通风孔堵塞、循环风扇风量下降等原均会使得碳刷间电流分配差昇、导致发热不均,需
因,尤其是在运行中集电环表面温度过高时,会导
停机检修。
致碳刷损加剧,碳粉积聚增加,有可能会堵塞上
述集电环表面的散热通道。
7)停机时检査碳刷在刷盒内应能上下自由移
2)由于接触电阻过大或分布不均匀而产生的动,其间隙应符合产品规定(0.1-0.2m)。
发热
8)检査刷盒与集电环表面的间隙应符合产品
要求(2~3mm)
⑩碳刷与滑环表面接触电阻、电刷与刷辮接触
电阻、刷辫与刷架引线接触电阻过大;碳刷装置中
9)检査碳刷的连接状况,碳刷及其接线等是
各螺丝紧固不够;碳刷接触面存在油污污染。
否紧固,有所松动时必须停机加固后方可继续
②碳刷压力不均匀或不符合要求,可能有磯刷运行。
过短、弹簧由于过热变软老化失去弹性等原因。
10)检査附着在集电环和碳刷上的碳粉情况,
③集电环与转子引线接触电阻过大,这种情况碳粉过多会导致卡阻、影响散热甚至有产生接地的
以对集电环与转子引线间的紧固螺丝进行加固。
可能,需停机清理。
①碳刷材质不良、导电性能差、使用的型号不4结语
符合要求或者使用了不同型号的碳刷。
3)由于机械及摩擦等原因造成的过热
碳刷、集电环是发电机转子励磁电流的承载
①碳刷接触面研磨不良。
体,作为高速滑动的接触部件,其在运行中打火现
②碳刷与集电环接触面过小,接触面积一般不象比较普遍,严重时会引发环火,直接导致机组停
应小于单个碳刷截面的75%。
机事故。保证设备品质、加强运行过程的巡检和维
③碳刷在刷盒中摇摆或动作卡阻
护是降低设备故障率、确保设备安全高效运行的最
④刷盒与集电环表面间隙过大
有效办法
3故障预防
1)使用品质合格的碳刷,避免因碳刷质量影
责任编辑吴昊