韓旭

【摘 要】當(dāng)前，隨著社會的發(fā)展，用電量急劇增大，發(fā)電機(jī)的容量也越來越大。隨之而來的是勵磁電流也逐步增大，對勵磁系統(tǒng)的要求也在不斷增高?，F(xiàn)在普遍采用的勵磁系統(tǒng)主要分為兩類：即有刷勵磁和無刷勵磁。雖然有刷勵磁工作環(huán)境差，暴露在空氣中，維護(hù)量大，較容易發(fā)生故障。但是由于它相對于無刷勵磁具有旋轉(zhuǎn)部件較少，檢修不用停機(jī)的優(yōu)勢，仍然被廣泛使用。本文主要對昌江核電1#發(fā)電機(jī)刷架原理及結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡單介紹，并對刷架運(yùn)行時出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，對改造優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行介紹，為同類電廠刷架的運(yùn)行及維護(hù)提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】有刷勵磁；昌江核電；刷架；改造

0 引言

隨著用電量的增大，發(fā)電機(jī)容量也不斷的在提高，對勵磁系統(tǒng)的要求越來越高。傳統(tǒng)的直流勵磁機(jī)勵磁因大電流下的火花問題無法使用，三機(jī)勵磁系統(tǒng)則因系統(tǒng)復(fù)雜、檢修不方便等問題也給用戶帶來了很多困擾；自并勵靜止勵磁系統(tǒng)以其接線簡單、可靠性高、工程造價低、調(diào)節(jié)響應(yīng)速度快、滅磁效果好的特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。刷架作為自并勵靜止勵磁系統(tǒng)中不可分割的一部分，同樣起到了不可替代的作用。

1 設(shè)備簡介

汽輪發(fā)電機(jī)的刷架一般由底架﹑絕緣支撐﹑電氣連接件﹑刷握和隔音罩等組成。底架是刷架的基座，絕緣支撐﹑電氣連接件及刷握等均直接或間接的固定到底架上。底架由優(yōu)質(zhì)鋼板焊接加工而成，放置在基礎(chǔ)座板上，通過基礎(chǔ)螺桿固定到基礎(chǔ)上。絕緣支撐由多塊絕緣板組成，或由絕緣刷桿及支架組成，作為刷握和電氣連接件的支撐，并將上述部件與底架絕緣。電氣連接件一般由導(dǎo)電凹塊﹑弧形導(dǎo)電板﹑導(dǎo)電塊和引線等部件組成，均為銅材，相互連接構(gòu)成勵磁電流的通路。刷握起持握電刷的作用，可分為一握多孔組合式結(jié)構(gòu)和一握單孔單元式結(jié)構(gòu)。一握多孔組合式刷握由刷盒﹑電刷﹑恒壓彈簧（即卷式彈簧，以徑向恒定壓力使電刷與集電環(huán)保持接觸）﹑導(dǎo)電楔塊和絕緣把手等組成，以裝卡形式裝配在導(dǎo)電凹塊上，可在運(yùn)行中將刷握與導(dǎo)電凹塊分離更換電刷、安全可靠，維護(hù)操作方便。

2 洛河發(fā)電廠刷架著火，緊急停機(jī)事件

2005年2月20日17：45，洛河發(fā)電廠#4機(jī)組運(yùn)行人員在巡檢時檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)刷架小室有火光，打開門發(fā)現(xiàn)刷架裝置有環(huán)火，機(jī)組汽輪機(jī)平臺出現(xiàn)耀眼的電弧亮光，空氣中彌漫著刺鼻的濃煙，聯(lián)系主控制立即將有功功率降低，無功降至進(jìn)相運(yùn)行，轉(zhuǎn)子刷架裝置環(huán)火處情況沒有得到好轉(zhuǎn)，15：52控制室匯報省調(diào)，17：55令#4機(jī)組緊急停機(jī)。停機(jī)后，維修人員檢查發(fā)現(xiàn)，發(fā)電機(jī)的外集電環(huán)刷架燒損嚴(yán)重，裝置上40多只電刷、刷握已經(jīng)嚴(yán)重?zé)?，絕緣環(huán)氧樹脂板部分已經(jīng)碳化并脫落，外集電環(huán)表面上附著大量熔銅顆粒并能清晰的看見幾處因電弧燒灼形成的凹損，維修電氣人員測試轉(zhuǎn)子繞組絕緣電阻，絕緣阻值不合格，于是進(jìn)一步解體，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)外集電環(huán)內(nèi)圈局部燒蝕，集電環(huán)下絕緣環(huán)氧樹脂筒部分碳化脫落，導(dǎo)致喪失絕緣性能。

原因分析：

環(huán)氧樹脂絕緣筒在電弧的作用下高溫碳化以至局部脫落，是造成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子引線及繞組接地的直接原因。燒損集電環(huán)拆除后，對發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組重新測試絕緣電阻，絕緣電阻值為1.8兆歐（轉(zhuǎn)子回路存在少量水），證明該發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組絕緣正常，可正常使用。另外集電環(huán)套筒解體檢查發(fā)現(xiàn)表面有3處較為集中的電弧燒傷區(qū)域。經(jīng)分析此次事故是突發(fā)因素造成發(fā)電機(jī)集電環(huán)與電刷接觸嚴(yán)重不良，短時間內(nèi)產(chǎn)生電弧，由于電弧的高溫，造成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子引線與集電環(huán)絕緣急劇下降，在較短時間內(nèi)造成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子集電環(huán)燒損，非計(jì)劃停機(jī)發(fā)生。

3 秦皇島發(fā)電有限責(zé)任公司2號發(fā)電機(jī)刷架著火引起停機(jī)事故

2011年6月6日14：33，秦皇島發(fā)電有限責(zé)任公司2號機(jī)組BLR方式運(yùn)行，有功功率124MW，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓219V，轉(zhuǎn)子電流1027A。14：46：20，2號機(jī)組值班員監(jiān)盤發(fā)現(xiàn)8號瓦振大報警。隨即47：28，8號瓦振迅速上漲達(dá)82um，運(yùn)行人員立即采取降負(fù)荷措施。14：47：46，主控盤發(fā)“轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地”，此時1--7號瓦蓋及軸承振動均相繼上漲，47：59，發(fā)電機(jī)軸承瓦振大跳機(jī)，發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)動作，發(fā)電機(jī)解列。

就地檢查，發(fā)電機(jī)、勵磁機(jī)軸承未見異常，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子碳刷架、正極集電環(huán)發(fā)生環(huán)火燒損事故，負(fù)極集電環(huán)正常。

原因分析：通過檢查故障發(fā)生前的設(shè)備運(yùn)行記錄，發(fā)生時的繼保曲線、錄波資料以及現(xiàn)場損壞設(shè)備的解體檢查試驗(yàn)結(jié)果，可以肯定無發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子繞組故障和振動的影響。

造成此次事故發(fā)生的直接原因是：由于發(fā)電機(jī)集電環(huán)正極一塊或幾塊碳刷的接觸情況惡化，打火、發(fā)熱引起碳刷環(huán)火，集電環(huán)絕緣破壞造成集電環(huán)燒損，由于電弧對轉(zhuǎn)子的燒灼引起轉(zhuǎn)子局部熱彎曲，最終導(dǎo)致軸振大跳機(jī)。

4 昌江核電1號發(fā)電機(jī)刷架運(yùn)行中出現(xiàn)的問題

2015年11月7日，1號發(fā)電機(jī)在啟動前進(jìn)行檢查時，維修處電氣科檢查人員在檢查刷握情況時，取下19號刷握，在回裝時發(fā)現(xiàn)回裝困難。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)刷架底板變形。由于當(dāng)時發(fā)電機(jī)處于低速盤車狀態(tài)，檢查人員用專用工具強(qiáng)制將底板復(fù)位。保證了發(fā)電機(jī)的順利啟動。

2015年11月8日，1號發(fā)電機(jī)中速旋轉(zhuǎn)檢查時，發(fā)現(xiàn)刷架小室有金屬摩擦聲音，經(jīng)查是刷握的碳刷擋板松動，向下位移，直接與集電環(huán)接觸，由于轉(zhuǎn)速較高，碳刷擋板磨損較嚴(yán)重，所幸集電環(huán)并無大礙。經(jīng)維修人員緊急處理后恢復(fù)正常。

為了防范刷架再次出現(xiàn)問題，維修處人員舉一反三，聯(lián)系各電廠及廠家，對哈爾濱電機(jī)廠提供的刷握存在的問題進(jìn)行總結(jié)，做到防范于未然。

主要問題如下：

（1）安裝困難：刷盒安裝到刷架上困難，原因：一是，刷盒中軸上的鎖緊軸位置不合適；二是，刷盒安裝部件上的擋板太??；三是，盒中恒壓彈簧壓力過大。

（2）保持彈簧：它的作用是當(dāng)刷盒未安裝時保持彈簧擋住電刷端面，不讓電刷在恒壓彈簧的作用下彈出刷盒。而實(shí)際上由于保持彈簧彈力太小，導(dǎo)致保持彈簧無法擋住電刷，再者，由于它的位置導(dǎo)致刷握和集電環(huán)的距離拉開，這樣對電刷在高速旋轉(zhuǎn)的集電環(huán)上接觸也帶來一些不穩(wěn)定的因素。

（3）刷盒中的軸：該軸材料為碳鋼且未電鍍，因此導(dǎo)致軸一定時間后生銹。

（4）刷辮固定螺釘：采用半圓頭螺釘，其缺點(diǎn)是使用一段時間后螺釘半圓頭上的槽已經(jīng)豁了，無法擰緊或松開半圓頭螺釘。

（5）刷握上的彈簧更換不便、易受折彎曲變形斷裂。

（6）整體的刷握均末鍍銀，倒電性能差。

發(fā)電機(jī)的刷架雖然結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，但是由于其特殊位置及功能，一旦發(fā)生故障，將直接影響電站電能的輸送，直接影響經(jīng)濟(jì)效益。

5 昌江核電1號發(fā)電機(jī)刷架改造方案及優(yōu)點(diǎn)

（1）將刷架底板加厚，防止底板再次變形。

（2）更換原刷握的卷鋼恒壓彈簧，換成質(zhì)量更好的日本進(jìn)口彈簧，其具有更好的柔韌性和持久的彈力，并更改彈簧的固定方式（由鉚接變成螺絲固定）。

（3）將阻擋電刷用的保持壓板換成保持銷釘，使碳刷鎖定更穩(wěn)固。

6 結(jié)論

發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一，而刷架裝置又對其運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用。此次昌江核電刷架的改造，對于保證發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行的穩(wěn)定性有很大的促進(jìn)作用，同時也保證了公司的經(jīng)濟(jì)效益?？v觀各發(fā)電廠的刷架事故，無不是因?yàn)樗⑽栈蛘咛妓⑴c集電環(huán)接觸異常而引發(fā)的。所以我們要加強(qiáng)在日常中的巡檢，加大對刷架各部件的維護(hù)，檢查恒壓彈簧及碳刷的運(yùn)行情況，選用質(zhì)量好的碳刷等。這樣我們就能將事故消除在萌芽狀態(tài)。切不能因?yàn)樗⒓芙Y(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)簡單而忽略其重要性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉玉喜.一起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子集電環(huán)燒損事故的處理及防范措施[J].

[2]王昌偉.一起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子集電環(huán)燒損事故的分析及處理[J].華北電力技術(shù).

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