整流子和滑环上电刷产生火花的原因及消除办法

整流子和滑环上电刷产生火花的原因及消除办法

QF-6-2型发电机是我厂非常重要的节能环保装置，年发电量约三千万度，为工厂节约电费近一千五百万元。发电机的安全、稳定运行对我厂利润指标的完成有着非常重要的意义。

励磁系统的主要作用供给同步发电机励磁绕组直流电源，它的正常运行对发电机可靠的发供电起着重要的作用，它对同步发电机的作用主要是：

（1）调节励磁，可以维持电压恒定。

（2）可以使各台机组无功功率合理分配。

（3）采用完善的励磁系统及其自动调节装置，可以提高输送功率极限，扩大静态稳定运行的范围。

（4）在发生短路时，强行励磁又有利于提高动态稳定能力。（5）在暂态过程中，同步发电机的行为在很大程度上取决于励磁系统的性能。

我厂QF-6-2型发电机采用的是ZLG-45型同轴直流励磁机提供直流电源。直流发电机供电的励磁方式，目前在中小型发电机组上仍广泛应用，这种励磁方式有着独立、稳定、励磁响应速度较快的特点，但由于存在换相器（即整流子）和电刷，所以维护工作量较大，可靠性较差。尤其是整流子和滑环上电刷火花的产生，对励磁系统的稳定运行造成非常大的影响，如何消除电刷下的火花，一直是一个老大难问题。在电力生产企业，每年都会出现多起因整流子或滑环上电刷故障引发的停机事故，给企业造成较大的经济损失。因此对励磁系统进

行经常的检查、维护是十分必要的，运行人员

应按照运行规程要求的项目，认真进行工作。下面，我结合自己多年的实践工作经验，就整流子和滑环上电刷产生火花的原因和消除办法作一详尽论述。

一、对火花的认识

整流子和滑环上电刷产生火花的原因很多，归纳起来有电磁性原因、机械性原因、化学性原因等。在正常情况下电刷下有微弱的火花并无危害，这是不可避免的。但如果火花范围大和程度剧烈，将会灼伤整流子、滑环和电刷，甚至会使励磁机、发电机无法正常运行。关于火花强弱程度和是否容许电机继续运行，应根据火花等级来判断（表1）。按照我国技术标准，电刷下火花可分为五级，电机正常运表1

行时，火花不应超过1又1/2级。短时过载，火花不应超过2级，3级火花是“危险的火花”。在发电机正常运行中，若电刷的滑出边常常出现较小的白色或天蓝色点状火花，且范围较小，这是没有危险的。如在较多的电刷下有浅黄色而又细长的火花时，表示换向不正确。如

果火花为绿色，电刷接触面上有铜燃烧微粒，表示电刷跳动，这是由于云母片突出或整流器不圆等原因引起的。

当电刷运行良好时，整流器和滑环表面应有光泽的氧化膜（无烧坏的发暗或发黑的斑点）。这层均匀、适度、稳定的氧化膜，改变了电刷与整流器或集电环的接触特性、减少了摩擦、降低磨损、延长使用寿命。氧化膜是一种复合薄膜，其组成成分与电刷型号及集电环的材料成分有关。氧化膜的正常厚度在8－100nm的范围内，一般为25nm. 这层氧化膜的存在，可提高铜片的耐磨性，同时对消除火花有着非常重要的作用，是电机运行良好的主要标志之一。

二、励磁系统设备及其参数介绍

我厂QF-6-2型发电机额定电压6300V，额定电流688A，励磁电压110V，励磁电流235A。ZLG-45型励磁机容量为45KW，额定电流300A，额定电压150V。

整流子、滑环上碳刷采用上海摩根碳制品有限公司生产的D172型碳刷其技术参数见（表2）。整流子上碳刷规格为20×32×40，正负级各有6块，共12块。由以上电刷的技术参数、规格我们知道，整流子上每块电刷允许流过的最大电流约为76A，在励磁机额定运行状态下每块电刷流过的电流是50A，由此可见，正常运行下，每块电刷的载流量是足够的。碳刷在整流子上得排列分布见图（1），重合值a约为3—5毫米，这是为了整流子表面磨损均匀，避免整流子表面出现沟槽。

整流子上电刷压簧采用丹东恒力弹性元件厂生产的HV2C23—1.5公斤型。

滑环上电刷的规格是25×32×60，正负极各4块。我们由电刷参数、规格同样可知道，滑环上每块电刷允许流过的最大电流是96A，发电机额定运行状态下，每块电刷流过的电流是58.7A。可见，滑环上电刷的载流量也是足够的。滑环上压簧同样是丹东恒力弹性元件厂生产的，型号是HVC102-1.85公斤。滑环与电刷滑动接触时会产生高热，为了散热良好，两个滑环表面车有螺纹，这样，一方面增加了散热面积，加强冷却。另一方面是为了改善同电刷的接触，而且也容易让电刷的粉末沿螺旋状沟槽排出。靠发电机侧滑环上的螺纹是左旋的，靠励磁机侧滑环上的螺纹是右旋的。在我厂，靠发电机侧的电刷是负刷。

三、整流子和滑环上电刷产生火花的具体原因及消除、预防办法。

首先，就发电机在运行中整流子或滑环上发生火花的情况进行论述：

1、整流子和电刷表面不清洁或有油污，根据不洁程度，可能在个别电刷上，

也可能在全部电刷上发生火花，电刷烧伤严重。

处理办法：1）用白布浸少许酒精擦拭整流子；2）用干净的白布擦电刷表面；3）在研磨工具上，覆以细玻璃砂纸（00号）研磨整流子。

预防措施：：1）勤清扫、吹灰，保持碳刷及整流子、滑环光面清洁，根据我厂发电机现场湿度偏大、粉尘偏多、汽轮机与励磁机轴承座油气蒸发较多的特点，我制定了发电机特级维护措施，规定每日早晨交接班后用白布擦拭整流子表面，以保持整流子表面清洁。每周一次用无水分、油和杂质的干净压缩空气对整流子、滑环、刷架、励磁机本体、励磁机轴承底座进行吹扫，需要注意的是，压缩空气的压力要小于0.3MPa。2）若遇大风天气，或过后必须及时清扫。再就是在春季扬沙和飘絮的季节，要执行每日早晚交接班各一次的特级维护制度，每周对发电机吹扫两次。

2、电刷压力不均匀造成电流分布不均匀。

处理办法：更换过热的电刷和压簧

预防措施：电刷压力的不同会对电刷的接触电阻产生影响，从而造成电刷电流分布不均匀。虽然我们在整流子（滑环）电刷上使用的是压力为1.5公斤（1.85公斤）的恒压弹簧，但仍要定期检查电刷压力，现在每周一次用弹簧秤检查电刷压力，特别要使各电刷的压力均匀，其差别不能超过10%，如果发现压力达不到规定要求，要及时进行更换。如果在运行中发现压簧有变色发黄的痕迹，更要马上更换。