当前位置: 首页 » 技术文档 » 大型发电站是如何解决发电机电刷发热跳火

技术文档

大型发电站是如何解决发电机电刷发热跳火

发布时间:2013-03-04

发电机电刷发热跳火的解决方法

 

同步发电机电刷在运行时一般应满足以下要求:①使用寿命长,同时对换向器集电环的磨损小;②电刷的电气机械损耗小;③电刷下不出现对电机有危害的火花;④运行时噪音小。对于在运行中出现集电环、电刷发热过高、跳火严重的故障时,我们必须认真观察,由表及里,综合分析,按电刷跳火的原因有针对性地采取措施。 

1 电刷过热及跳火的原因分析 

集电环、电刷刷握结构型式及电刷压力结构不合理,电刷与刷握之间的间隙过大,造成发电机运行时电刷在刷握内晃动,影响接触的稳定。间隙过小,将影响电刷与刷握内的自由滑动,有时甚至出现"卡死"状态,电刷受力不合理还可能造成电刷与刷壁产生电流通路,而导致电刷附焊现象。

电刷的材质和型号选择不合理,过硬或过软均会对集电环产生不良影响,而电刷的选型不当,会使电刷在运行中磨损异常。

电刷压力调整不当,压力过大时使电刷与集电环之间的磨擦力增大,机械磨损加剧,产生比正常运行时较多的热量不易散发,压力过小时与集电环接触不良,易产生火花,严重时烧蚀集电环而产生麻点,亦将导致集电环过热。

部分发电机集电环上电刷数目设计不合理,数量偏少,造成电刷单位截面上通过的电流增大,使电刷在运行中实际承受的电流密度超过其允许范围,使电刷和集电环过热跳火。

发电机组安装不良,调整不当,使发电机中心水平不理想,造成运行时机组振动,从而使发电机转子轴向窜动超差,使电刷在集电环运动轨迹不是一个规则的圆,使电刷与集电环接触不理想,实际接触面积减少,从而使集电环、电刷温度升高。

不同型号的电刷混用,或误换了允许电流密度较小的电刷,而导致集电环、电刷严重发热。

集电环上电刷刷盒内孔粗糙,集电环材质差,集电环有径向偏摆以及随圆度偏差超限等。

电刷表面与集电环工作面之间有油污和杂物。

没有及时清扫集电环表面和刷握内的碳粉,使散热条件变差,集电环与电刷磨损过多,未能及时更换造成电刷压力不足,产生火花在集电环上打出麻点更加剧过热;更换电刷时,一次更换数量过多,新换电刷与集电环接触不良,从而使有效接触面积减小等。

部分厂家配套的集电环上电刷架不牢固,电刷架的机械强度不够,使电刷在运行过程中振动加大,与集电环的有效接触面积减少。 

2 处理方法及预防措施 

选取合理的电刷结构和电刷压力机构,电刷与刷盒之间要配合良好,刷握盒内表面应当光滑平整无毛刺,刷盒内孔粗糙度Ra小于2μm,电刷在刷盒内能自由均匀滑动,无卡阻现象,一般要求电刷尺寸长宽均小于刷握内孔0.05~3mm,对于卡刷或附焊,可对电刷进行研磨,清理刷握内壁使之符合要求,另外应注意电刷的编织导线不能与机壳或其它电刷产生相碰。 

电刷的材质与型号,应根据发电机的运行条件来选择,对电刷型号和材质选择不合理的,要参照表1更换为合适型号的材质的电刷。选择时,可以按电刷的类别、型号、电阻率、硬度、接触电压降、磨擦系数、额定电流密度、最大圆周速度、应用范围等方面进行综合考虑和选择。电刷的技术特性及运行条件见表1。 

 

若电刷压紧弹黄的压力过大或过小,就必须作出适当的调整,对电刷刷握结构的要求是使电刷受到均匀稳定压力,各电刷之间的压力差不应超过其平均值+10%,电机在运行过程中随着电刷的磨损,刷握弹簧能自动调整或维持电刷压力基本不变。经常检查电刷的工作状态和活动情况是保证电刷正常工作的有效措施,可以确定电刷在刷握内运行是否自由,有无卡刷和附焊。

对于电刷数量过少的,可校合每只电刷的单位载流量。检验计算电刷在运行中实际承受的电流密度是否超过其允许范围,与允许范围相比有没有一定的裕度,然后按需要在集电环上增加适当数量的电刷。操作时应注意正确安装电刷,保证各电刷之间的刷距应相等,电刷与集电环应该接触良好,正负电刷数量应相等。

对于发电机转子轴向窜动,要从机组的中心水平状况寻找原因。 

重新调整机组的中心和水平状况,使机组的中心、水平偏差在允许范围内。一般窜动间隙允许值约为轴径的2%。

发电机集电环正负环,一般情况下应采用同一型号和同一尺寸的电刷,以使集电环上并联工作的电刷流过的电流基本相同,还应注意同一种电刷的质量保持均匀。

对集电环上刷握内孔粗糙的进行修磨,对集电环质量不符合要求的应予以更换,对集电环有径向偏摆和椭圆超差的要进行处理。处理后集电环工作面偏摆应在0.01~0.03mm之间,有径向跳动不大于0.1%,不圆度小于0.06mm,用百分表测量集电环外径椭圆度,偏差在0.03~0.05mm之间。

对于电刷与集电环表面有油圬和杂物的,要清除杂物用干净布蘸汽油擦净集电环表面并消除污染源。 

加强日常维护,平时要定期清除集电环及刷握上的碳粉,电刷磨损至原有高度的1/3时要及时更换,新换电刷要注意工作面的形状,其有效接触面积不小于电刷截面的75%。每次更换电刷的数目不宜过多,对更换的电刷要预先查清牌号、规格,不可混用,并要研磨好与集电环接触的工作面。对于集电环表面有毛刺,起麻点的,可先用油石细锉打磨,再用零号抛光砂布清除毛刺和麻点,对集电环被火花严重灼伤的,如深度超过1mm,损伤面积占总面积20%~30%以上时,可以对集电环采用精车的办法解决。精车后用零号砂布包在扁锉上研磨工作面,再用砂布背面紧贴集电环表面进行抛光,最后蘸有少许机油的旧砂布进行精抛光,使表面粗糙度Ra在1.6~0.8?m之间。

对机械强度不够的电刷架进行更换,重新选择新的、合格的电刷架,注意电刷架的机械强度要满足发电机电刷的运行要求,从而减少电刷在运行中的振动。 

 

 

发电机碳刷滑环发热原因

 

1、引起碳刷发热的因素碳刷发热由3部分组成:碳刷自身电阻发热,碳刷接触压降发热和磨擦发热。 碳刷自身电阻发热功率:W1=I×I×R 碳刷接触压降发热功率:W2=I△E 磨擦发热功率:W3=Fv 其中:I――流过碳刷的电流; R――碳刷电阻; △E――接触压降; F――碳刷压紧力; V――碳刷与滑环的相对运动速度。

 

2 、碳刷发热的原因 :

2.1 无功过负荷  通过碳刷的电流太大使自身电阻发热增加。

2.2 碳刷使用过程中电阻值逐渐增大 碳刷使用过程中电阻值逐渐增大,电阻值的增大使碳刷的电阻发热增加。

2.3 碳刷卡阻 碳刷通过电流后发热,刷体膨胀,易卡在刷握,这时拉动刷辫感觉很紧;部分碳剧由于振动、刷握不垂直等原因,会在刷握一侧的上沿和另一侧下沿产生明显卡阻,这几种形式卡阻,用钳表仍可测得电流,容易被误导(刷辫处磁场较强,测量方法不同,钳表测得数值误差大,测量值只作定性分析),碳刷却已经失效,致使其它碳刷分配的电流增加,电阻发热增加。

2.4 碳刷压力减小 非恒压碳刷,压紧弹簧后碳刷接触压降小,发热少,在碳刷磨短后,弹簧压力明显减少,压力小到一定程度,接触不稳定,接触压降增大,接触压降发热明显增加。 2.5 碳刷接触面形成气膜 碳刷在允许最大速度下运行,很容易在碳刷接触面产生气膜和跳动,流过碳刷的电流不稳定。在滑环表面开凹槽和磨花碳刷接触面可破坏气膜,但开凹槽使碳刷实际的接触面积减小。接触压降发热明显增加。

2.6 滑环氧化膜的形成 滑环氧化膜太厚,使碳刷接触电阻大大增加,励磁电流分流到其它回路电阻小的碳刷上。

2.7 电流平衡的破坏 一般情况下,非恒压弹簧碳刷新换上和压紧弹簧,碳刷与滑环接触面的接触紧力较大,即接触压降小,所有碳刷工况相近,每条碳刷的电流接近相等,刷体的平均温度较低,碳刷间电流相对稳定平衡(称作强平衡)。运行一段时间后,碳刷的磨损量相近,但出现了氧化膜、气膜、卡阻等因素,碳刷磨短了或弹簧压力降低了,碳刷接触面的接触紧力减小,碳刷间电流二次再分配,每条碳刷的电流差别增大,处于不稳定平衡(称作弱平衡)。这个阶段时间长,逐渐变化,不容易引起警觉。当环境温度升高或励磁电流增加时,随时可造成弱平衡破坏。