三河電廠#2發(fā)電機(jī)冬季碳刷打火原因查找與處理

周 強(qiáng),王占彬,李毅剛

（三河發(fā)電有限責(zé)任公司,河北 三河 065201）

三河電廠#2發(fā)電機(jī)冬季碳刷打火原因查找與處理

周 強(qiáng),王占彬,李毅剛

（三河發(fā)電有限責(zé)任公司,河北 三河 065201）

三河電廠#2發(fā)電機(jī)出現(xiàn)過(guò)集電環(huán)嚴(yán)重的電火花現(xiàn)象，結(jié)果導(dǎo)致集電環(huán)明顯損傷。每次打火均進(jìn)行了打蠟處理，并外置強(qiáng)制通風(fēng)設(shè)備，這增加了機(jī)組安全運(yùn)行的威脅。為永久解決這個(gè)問(wèn)題，電氣一次專業(yè)開(kāi)展了引起火花的可能原因和解決方法的技術(shù)探討。在研究持續(xù)產(chǎn)生這一現(xiàn)象的根源同時(shí)，于2015-2016年冬天，對(duì)#2機(jī)組采取了措施控制火花，與此同時(shí)，#1機(jī)組則任其自然，結(jié)果#2發(fā)電機(jī)滑環(huán)狀況良好。

發(fā)電機(jī)；集電環(huán)；火花

1 概述

三河發(fā)電廠一期工程安裝有2臺(tái)350MW日本三菱發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)由日本三菱公司制造，型號(hào)為MB-J，采用全氫冷卻方式，即定子繞組、定子鐵芯、轉(zhuǎn)子氫內(nèi)冷。自2000年投產(chǎn)至今，#2發(fā)電機(jī)就頻繁發(fā)生過(guò)集電環(huán)產(chǎn)生火花現(xiàn)象，造成集電環(huán)損傷現(xiàn)象。

集電環(huán)用空氣冷卻，冷卻空氣取自汽機(jī)房12.5m。在進(jìn)入集電環(huán)前，先經(jīng)濾網(wǎng)過(guò)濾掉粉塵等雜質(zhì)顆粒和異物。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸頭部位安裝有風(fēng)扇，驅(qū)動(dòng)冷卻空氣，并將熱空氣通過(guò)集電環(huán)小間上部出風(fēng)口排出。

集電環(huán)是由工具鋼加工制作而成的，與電刷接觸的表面開(kāi)成螺線狀槽以實(shí)現(xiàn)電刷與集電環(huán)的可靠接觸；發(fā)電機(jī)每極碳刷為36個(gè)并列運(yùn)行，共9列。 發(fā)電機(jī)碳刷均為上海摩根 NCC634型碳刷，每個(gè)碳刷為天然石墨制成，碳刷的壓力調(diào)整需工作人員手動(dòng)進(jìn)行。

2 #2發(fā)電機(jī)集電環(huán)運(yùn)行狀況

#2發(fā)電機(jī)從投產(chǎn)至今，每年冬季均會(huì)出現(xiàn)集電環(huán)電火花現(xiàn)象。且在打火的過(guò)程中，出現(xiàn)了滑環(huán)溫度異常升高和滑環(huán)表面明顯損傷現(xiàn)象。每次打火均進(jìn)行了打蠟處理，并外置強(qiáng)制通風(fēng)設(shè)備，這增加了機(jī)組安全運(yùn)行的威脅。一旦通風(fēng)設(shè)備在無(wú)人看守時(shí)間出現(xiàn)故障，將大大增加了滑環(huán)運(yùn)行溫度，并增加電火花的發(fā)生面積，且有產(chǎn)生環(huán)火的可能。

3 火花產(chǎn)生的根源分析

對(duì)集電環(huán)產(chǎn)生火花的原因，電氣一次專業(yè)人員進(jìn)行了運(yùn)行參數(shù)查找。下面為影響集電環(huán)火花產(chǎn)生五個(gè)參數(shù)。

（1）滑環(huán)電流和電源電壓；（2）每個(gè)電刷電流；（3）每個(gè)電刷溫度和振動(dòng)；（4）集電環(huán)小間內(nèi)部濕度水平；（5）集電環(huán)圓度。

根據(jù)碳刷發(fā)生的特點(diǎn)，電氣一次專業(yè)人員按照時(shí)間順序編制了事件發(fā)生次序圖（如圖1）。

由于發(fā)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)除濕度外（全年），其它均未發(fā)生明顯變化。且通過(guò)集電環(huán)的發(fā)生火花的次序圖來(lái)看，環(huán)境濕度下降是集電環(huán)打火的誘因。

為確定誘因，電氣一次專業(yè)人員傳真聯(lián)系日本三菱公司分析環(huán)境濕度的影響。得到回復(fù)為日本機(jī)組也出現(xiàn)同樣的情況。通常情況下，滑環(huán)室內(nèi)濕度低于相對(duì)濕度20%以下時(shí)，碳刷和滑環(huán)之間會(huì)產(chǎn)生微小的火花。放置不管的話，滑環(huán)表面可能會(huì)發(fā)生印痕。同時(shí)，電氣一次專業(yè)人員傳真聯(lián)系上海摩根，確認(rèn)他廠生產(chǎn)的碳刷運(yùn)行濕度最低為20%。

由此確認(rèn)，冬季環(huán)境濕度下降為本次集電環(huán)產(chǎn)生火花的主要原因。

4 集電環(huán)火花治理方法

為保證集電環(huán)不在冬季產(chǎn)生的電火花的最有效的方法就是控制濕度。而從目前#2發(fā)電機(jī)滑環(huán)小間的運(yùn)行環(huán)境來(lái)看，能夠保證滑環(huán)小間的濕度保持在合格標(biāo)準(zhǔn)以上的只有兩個(gè)最直接有效的方法：（1）將室外空氣引入到滑環(huán)小間內(nèi)部（通過(guò)實(shí)際天氣資料查詢，冬季北京地區(qū)環(huán)境濕度為44%-47%。）；（2）添加工業(yè)加濕器。

由于添加工業(yè)加濕器，購(gòu)置費(fèi)用及水質(zhì)要求都很高。且由于發(fā)電機(jī)滑環(huán)小間內(nèi)部通風(fēng)量較大，濕度大小不易控制（濕度探頭的位置不易確定）。如果在機(jī)組正常運(yùn)行狀態(tài)下濕度過(guò)高并引起結(jié)露，很容易引起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子部位發(fā)生接地故障。因此，為保證發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行，電氣一次專業(yè)人員決定將室外空氣引入到滑環(huán)小間內(nèi)部來(lái)提高發(fā)電機(jī)內(nèi)部濕度。

5 治理方法

由于#2發(fā)電機(jī)位于四臺(tái)機(jī)組中間部位，其打火現(xiàn)象較為#1機(jī)組明顯，同時(shí)，也為觀察將室外空氣引入到滑環(huán)小間內(nèi)部的效果進(jìn)行觀察，電氣一次專業(yè)決定對(duì)#2機(jī)組采取了措施控制火花，與此同時(shí)，#1機(jī)組則任其自然。

為減少額外設(shè)施的添加，并能夠順利將室外空氣引入到滑環(huán)小間內(nèi)部，通風(fēng)措施實(shí)施（2015年12月23日進(jìn)行）如下：

（1）在滑環(huán)小間內(nèi)部放置一塊濕度表（#1、#2機(jī)組滑環(huán)小間各放置一塊）；（2）拆除#2發(fā)電機(jī)滑環(huán)小間通風(fēng)濾網(wǎng)的上部三塊（每臺(tái)機(jī)組共六塊）；（3）開(kāi)啟#2發(fā)電機(jī)滑環(huán)小間對(duì)應(yīng)的窗戶，并在窗戶上張貼“防止碳刷打火，禁止關(guān)窗”標(biāo)識(shí)。

6 實(shí)施效果

經(jīng)過(guò)兩天的試運(yùn)行，電氣一次專業(yè)人員發(fā)現(xiàn)相同機(jī)組負(fù)荷狀態(tài)下，#2發(fā)電機(jī)滑環(huán)溫度較#1發(fā)電機(jī)低約25℃；#2發(fā)電機(jī)滑環(huán)小間內(nèi)濕度均值為33%；#1發(fā)電機(jī)滑環(huán)小間內(nèi)濕度均值為12%，碳刷底部未見(jiàn)有明顯打火現(xiàn)象。（由于發(fā)電機(jī)碳刷底部打火后，較難處理。所以本次治理方法試運(yùn)行時(shí)間只進(jìn)行了兩天。）

7 結(jié)論

通過(guò)實(shí)施效果可以發(fā)現(xiàn)，#2發(fā)電機(jī)集電環(huán)小間內(nèi)部濕度滿足安全運(yùn)行要求，#2發(fā)電機(jī)集電環(huán)運(yùn)行狀況優(yōu)于#1發(fā)電機(jī)集電環(huán)。

[1]沈于亭.發(fā)電機(jī)碳刷正常運(yùn)行維護(hù)和注意事項(xiàng)[Z].2008.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.153

周強(qiáng)（1973-）,男,天津人,本科,助理工程師,研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。