西門子THDF型發(fā)電機(jī)勵磁碳刷燒損原因分析及防范措施

摘 要：本文對西門子THDF型發(fā)電機(jī)所發(fā)生的一起勵磁碳刷燒損現(xiàn)象進(jìn)行了詳細(xì)分析，提出了針對性的防范措施，通過這些措施的實施，能夠有效地防止發(fā)電機(jī)勵磁電流分布不均而造成碳刷燒損。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)勵磁、勵磁碳刷燒損、勵磁碳刷維護(hù)

中圖分類號：TM31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（c）-0118-01

目前大型發(fā)電機(jī)的勵磁系統(tǒng)分為無刷勵磁和有刷勵磁兩大類。無刷勵磁具有設(shè)備維護(hù)量小的優(yōu)點，但是其元器件的可靠性仍有待檢驗。有刷勵磁方式具有元器件可靠性高，勵磁電流調(diào)節(jié)方便，缺點設(shè)備的維護(hù)量大，維護(hù)不及時或維護(hù)不當(dāng)會造成碳刷燒損。

邯峰電廠發(fā)電機(jī)為西門子生產(chǎn)的THDF 115/67型氫冷發(fā)電機(jī)，單機(jī)容量660MW。勵磁系統(tǒng)采用靜態(tài)可控硅整流。2011年6月3日上午發(fā)現(xiàn)#2發(fā)電機(jī)正極東南有四塊碳刷刷辮絕緣有破壞現(xiàn)象，打開隔音罩門檢查時發(fā)現(xiàn)刷辮已經(jīng)燒斷。馬上通知運行人員立即降低機(jī)組的無功。然后逐個的將燒損的刷握及碳刷進(jìn)行了更換，并測量每個碳刷的電流，使其分布均勻。該缺陷如果處理不及時，或處理方法不當(dāng)，就會使碳刷燒損加劇，最終造成停機(jī)，嚴(yán)重時甚至損壞發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組絕緣。

1 發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

（1）THDF 115/67型發(fā)電機(jī)額定勵磁電流為5375A，勵磁碳刷共有96塊，分為正負(fù)兩極安裝，每極48塊。碳刷尺寸為32×32×64mm，碳刷電流密度為6-12A/cm2，每塊碳刷通過的勵磁電流應(yīng)為61.5～123 A。

（2）勵磁軸滑環(huán)分為正負(fù)兩極，每極分為兩組滑環(huán)，采用方形螺旋狀接觸面，對應(yīng)各滑環(huán)位置，安裝有四組刷架，刷架下部為直流母線端子排，通過軟連將其與刷架相連。

（3）刷握結(jié)構(gòu)見圖一所示。

圖中紅圈部位即刷握和刷架的結(jié)合面，接觸面積為5.4 cm2，接觸面的壓力由刷握上的彈簧維持，拆卸刷握時壓下壓把使彈簧壓縮，接觸面分離，然后將刷握拔下。碳刷安裝在刷握內(nèi)，碳刷與滑環(huán)接觸壓力由后部的彈簧棒維持。

（4）勵磁電流的流向。

靜態(tài)可控硅將勵磁電流輸入直流母線上，通過母線端子排的軟連通入刷架，再通過刷架和刷握的接觸面將電流通入刷握，刷握上的勵磁電流通過刷辯給與碳刷，碳刷端部與滑環(huán)接觸將電流給與勵磁軸內(nèi)。

2 碳刷燒損原因分析

在缺陷現(xiàn)場即對各個碳刷的電流進(jìn)行了測量，有一部分碳刷的電流非常小，最低值為幾安培，這樣本應(yīng)該由其所承擔(dān)的勵磁電流則由那些接觸良好的碳刷承擔(dān)。造成部分碳刷電流嚴(yán)重超標(biāo)，發(fā)熱量增大，進(jìn)而燒斷刷辮。因此電流分布不均勻是造成刷辮燒斷的主要原因。造成電流分布不均勻的原因有以下幾點。

（1）碳刷過短，會造成與滑環(huán)接觸面壓力不夠，嚴(yán)重時失去接觸。會使接觸良好的碳刷上通過過大的勵磁電流。勵磁碳刷每周都會進(jìn)行檢查更換，因此這不是造成此次電流分布極不均勻的主要原因。

（2）碳刷在刷握內(nèi)卡澀。當(dāng)刷握的壓簧彈力不夠或者刷握內(nèi)積灰過多，會造成碳刷的卡澀，同樣會造成接觸不良。每周進(jìn)行都會檢查此項，因此這也不是主要原因。

（3）接觸不良。勵磁電流所通過的刷握和刷架及碳刷與滑環(huán)的接觸面為動接觸面，其余接觸面都是通過螺栓連接，為靜接觸面。因此只有這兩個動接觸面能夠造成接觸不良。

第一動接觸面：碳刷表面與滑環(huán)接觸不良?；h(huán)表面采用方形螺旋接觸面，目的是為了改善碳刷接觸面的氣隙狀況，同時排出磨損下來的碳粉。勵磁隔音罩內(nèi)的環(huán)境較好，不存在油霧及大量的灰塵，因此碳刷表面很干凈。但滑環(huán)磨損不均勻會增加滑環(huán)的橢圓度，這樣在運行時就會使碳刷在刷握中跳動，使勵磁電流發(fā)生跳變。在2008年元月份的#2發(fā)電機(jī)大修中，測量滑環(huán)周徑，橢圓度不大，因此這不是主要原因。

第二接觸面：刷握與刷架接觸不良。刷握與刷架的接觸面積很小，歷次拔插刷握都會造成接觸面的磨損，增大接觸面的間隙，造成接觸不良?，F(xiàn)場實際情況也證明了這點，部分刷握在這個接觸面部位只有兩邊的兩點有接觸，其余部分已脫離了接觸。

3 處理措施

（1）發(fā)生碳刷燒損時，應(yīng)馬上降低無功以減少勵磁電流。首先更換已經(jīng)燒斷了的刷握，然后處理沒有熔斷的刷握，千萬不能輕易將燒紅但未燒斷的刷握拔下。每周要保證一次勵磁碳刷檢查，使用鉗形電流表測量每塊碳刷的電流。及時更換碳刷。對于刷架的接觸面，運行時嚴(yán)禁使用銼刀及砂紙打磨（因此時刷架帶電），防止造成轉(zhuǎn)子接地保護(hù)動作。

（2）利用機(jī)組檢修機(jī)會仔細(xì)測量滑環(huán)橢圓度及磨損凹槽分布情況，如果橢圓度過大應(yīng)對滑環(huán)進(jìn)行精車。清理打磨刷握和刷架的接觸面，使用高導(dǎo)電度的材料對這兩部分的結(jié)合面進(jìn)行電鍍，保證其接觸的良好。

4 結(jié)語

通過采取以上措施，勵磁電流在96塊碳刷上分布均勻。徹底消除了部分碳刷電流超標(biāo)的現(xiàn)象，有效地保證的設(shè)備的安全。實踐證明以上措施是行之有效的。

參考文獻(xiàn)

[1]西門子公司.THDF 115/67型發(fā)電機(jī)安裝手冊.2000.