发电机滑环和碳刷架部件的维护要领

滑环和碳刷架部件的维护要领

１前言

现在，广东粤电集团所属的７个水力发电公司的机组检修都实行定期检修（状态检修除外，状态检修即是故障状态下的检修，也即是抢修），小修１年１次，大修６年～８年１次，检修周期都已相对延长，经过实践证明是可行的。但是，由于检修时间的延长，某些故障有了进一步加深和加重的情况，给检修工作增加了难度，也给检修质量的提高设置了障碍。这一点在水轮发电机组的转子滑环（集电环）、碳刷架部件上体现尤其明显，这要求我们除提高检修质量外，还需要加强日常维护。通过多年对滑环及碳刷架部件的检修，提出对滑环及碳刷架部件加强日常维护的有关对策。

２滑环及碳刷架部件的绝缘缺陷检修

１）每次检修，我们都要对机组及其部件和附属设备进行预防性试验，具体到滑环和碳刷架部件主要是绝缘电阻检查（小修时做）和交流耐压试验（大修时做），通过试验发现滑环和碳刷架部件是否存在绝缘缺陷。

２）在检修工作中，发现碳刷架部件是绝缘缺陷的主要部件，缺陷产生的原因：长期运行过程中受到污染。对转浆式机组转子滑环上部的受油器漏油是主要污染源；对其它发电机组上导油槽的油汽是主要的污染源，另外，由于碳刷在转动过程中磨擦，产生的碳粉是造成绝缘下降的最根本污染源，这些在检修工作中多次出现，当油和碳粉交织在一起时很难清除且极具破坏性。

①在２００１年１０月某水力发电公司３号混流式机组大修时，转子回路绝缘检查为零值，初步认为可能是转子一点保护没退出，与发电公司交涉后排除了这种情况，根据他们反映，在运行过程中转子一点保护已经发讯，由于没有进一步检查，不能断定故障点。经过分解检查后，是碳刷架部件绝缘电阻为零值，再经仔细检查发现，碳刷架部件被碳粉严重污染，清洁干净后，用１０００Ｖ摇表检查绝缘为１０００ＭΩ。

②在２００２年９月某水力发电公司２号轴流转浆式机组大修时，试验时发现碳刷架绝缘电阻偏低，测量值为２ＭΩ，经检查发现，油和碳粉污染严重，有些碳刷受油泥的影响，已经在刷握内串动不灵活，且滑环表面开始出现麻点，幸好到了检修期限，才阻止了故障的发展，检修时把碳刷架部件拆下，用酒精对绝缘垫块、刷握、碳刷逐个清洗干净，安装好后用１０００Ｖ摇表检查绝缘为１０００ＭΩ。

３）对于混流式发电机组，滑环的绝缘下降主要是受碳粉的污染，而轴流转浆式发电机组，由于机组最上面的受油器，经过长时间的运行，受油器盘根不可避免存在老化情况，使受油器产生不同程度的渗漏，从而污染了滑环，加上碳粉的交织污染是滑环绝缘下降的主要原因。处理这种绝缘缺陷，需要清洗滑环和解体清洗滑环绝缘垫块，才能彻底清除绝缘下降的缺陷。

３滑环的故障损坏检修

１）在２０００年１０月某水力发电公司３号混流式机组小修时，上滑环表面已严重烧损，根据发电公司反映，在离小修１个月前，个别碳刷已存在打火现象，待到离小修前１个星期，碳刷出现环火，滑环表面已烧损严重（注：发电机在枯水期为调峰运行，不是连续运行），由于临近小修，发电公司没有引起足够重视，任其发展，待小修时，滑环表面已经氧化，严重凹凸不平，４个人用油石、砂纸打磨，再用金相砂纸抛光，在发电机空转时再用金相砂纸抛光，直到用白布贴住滑环运转一段时间不脏污才合格，大概用了４天才完成工作，占了小修时间的一半多（小修工期为７天）。在检修碳刷架时发现，上滑环碳刷架里的２个碳刷有卡阻现象，经检查分析，刷握和碳刷不是很匹配，碳刷在刷握里没有足够的间隙，造成直接卡阻（排除碳刷架脏污卡阻），初步分析就是这些卡阻碳刷在圆度不理想的滑环运行时跳动打火，先损坏滑环表面光洁度，光洁度损坏到一定程度时，全部碳刷才出现打火现象（即环火）。

２）在２００３年３月某水力发电公司１号轴流转浆式发电机组小修时，处理过上、下滑环同时烧损的情况，一共累计用了６人３天时间进行打磨、抛光才处理好。原因是：在机组小修的３个月前，出现过受油器压力油表管路爆裂的漏油事故，大量的油污染了滑环和碳刷架，增加了滑环与碳刷的接触电阻，再经过一段时间的运行，碳粉和油污交织在一起，使滑环表面进一步脏污，接触电阻同步增大，有些还粘附在刷

握里面造成碳刷出现卡阻（检修时发现上、下滑环碳刷共有１０多个出现卡阻的情况），这种滑环表面严重脏污及碳刷出现卡阻的现象，是造成碳刷打火、滑环严重电化腐蚀、滑环表面凹凸不平的根源。

４碳刷架部件的检修

１）各水力发电公司的碳刷刷握都采用自跟踪恒压弹簧刷握，运行过程中的维护和大、小修时已省去了弹簧调整这一环节，但是随着运行时间的延长，还是会出现弹簧疲劳的现象，在大、小修时常常会发现这些疲劳弹簧的情况。而在运行过程中这些疲劳弹簧会造成碳刷压力的减小，当压力小到一定程度时，使接触不稳定，容易产生打火现象，从而使滑环产生电化腐蚀，造成滑环表面损坏，因此对疲劳弹簧在检修时都采取更换处理。

２）刷握在长期运行过程中总是受到单侧力作用，有些刷握还受运行中振动的影响，使紧固螺丝松动，从而使这些刷握偏离了原来的垂直方向，这种不垂直的刷握会使碳刷侧面边沿处出现卡阻，一定程度上增大接触电阻，从而使发热增加，因此在检修时发现不垂直的刷握都进行了校正。另外，有些机组的碳刷架在检修时要拆装，在安装时需要调整刷握边沿到滑环的间隙，间隙不能太小，防止运行时滑环被碳刷架碰伤，间隙也不能太大，避免运行时碳刷侧面边沿处出现卡阻，通常情况下间隙调整为２ｍｍ～３ｍｍ。

３）碳刷在长期运行过程中总是要磨损的，当碳刷磨损到一定程度时，刷握的自跟踪恒压弹簧压力也会有所减小，再加上长期运行中有些弹簧的适度疲劳，使碳刷对滑环的压力不能达到要求，通常的允许磨损长度为１／３碳刷长度，当碳刷磨损至１／３碳刷长度时，则需要更换碳刷。在安装新碳刷时，要对碳刷进行预装，检查碳刷在刷握里的松紧度（左右间隙为０．１５ｍｍ～０．４５ｍｍ，上下间隙为０．０５ｍｍ～０．３０ｍｍ），当碳刷过紧时需要打磨，过松的则不采用。这些都是检修工作中遵循的工艺要求，也是保证检修质量的具体做法。

５滑环及碳刷架部件的维护

通过对滑环及碳刷架部件产生的缺陷与故障的检修，可以明显地感到，没有缺陷时，机组才能安全运行，故障的产生需要一个过程，只要在缺陷产生时抓住时机，消除缺陷，才能阻止滑环故障的发生。因此，日常维护工作是重要的，也是必不可少的，其具体的工作如下。

１）由于水轮发电机组工作的水头和流量的不同，所以机组的装机容量和转速是不同的，而碳刷的多少和每个碳刷的电流载流量以及碳刷圆周速度也不尽相同，因此碳刷的磨擦发热和电流发热对于不同的水轮发电机组也是不同的，如某水力发电公司的水轮发电机组的单机额定容量为１２ＭＷ，额定转速为５００ｒ／ｍｉｎ，额定励磁电流为４１０Ａ，上、下环碳刷各为１２个，在正常运行时，机组的滑环温度在７０°～７８°之间；再如另一水力发电公司的水轮发电机组的单机额定容量为９０ＭＷ，额定转速为１３６ｒ／ｍｉｎ，额定励磁电流为１２００Ａ，上、下环碳刷各为３２个，在正常运行时，机组的滑环温度在５０°～６０°之间。不同类型的机组在正常运行时滑环温度一般维持在一个正常范围，在滑环温度超出这个正常范围时，反映出滑环、碳刷架部件存在缺陷，因此运行维护人员应该定时巡检，及时发现异常温度的滑环，进行消缺维护。

２）在机组运行过程中，应该组织相关人员定期巡检，细致观察滑环和每个碳刷，把出现打火现象的碳刷记录下来，在停机时对刷握及碳刷进行检查处理，必要时更换新刷握和碳刷，以消除缺陷。

３）定期检查碳刷在刷握内是否有卡阻现象，刷握的自跟踪恒压弹簧是否疲劳，滑环及碳刷架部件是否脏污，存在这些缺陷时都要进行消除，才能保证滑环及碳刷架部件的安全运行，从而保证机组的安全运行。