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贵州燃气发电机组知识之发电机滑环烧坏故障分析

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贵州燃气发电机组知识之发电机滑环烧坏故障分析

发布日期:2017-02-08 作者: 点击:

贵州燃气发电机组知识之发电机滑环烧坏故障分析


2008年7月23日,运行人员巡检发现5#发电机碳刷振动异常,碳刷最高温度122℃,多只负极碳刷打火严重,外引线发热烧断,内部引线固定材料液化并发出焦糊味,故障碳刷压簧过热变形,弹性较差。贵州燃气发电机组告诉大家现场更换故障碳刷,运行不久再次烧坏。测量碳刷直流回路电流,正极碳刷电流基本平衡,负极碳刷电流13~248A,并联碳刷回路电流严重不平衡。停机后,检查发现负极碳刷有多个破损崩角,发电机负极滑环表面严重烧蚀,出现宽约35mm(与碳刷宽度基本相等)、深约0.5~lmm的沟槽。

故障发生前,发电机运行正常,有功负荷33MW,无功负荷16Mvar,转子电流643A。根据故障现象和停机检查情况,排除发电机无功负荷过大、压簧不合格、碳刷磨短及碳刷与刷框间隙不符合要求等因素。最终判断故障原因是并联碳刷分支回路出现不平衡电流。

1.碳刷外引线烧坏分析

发电机使用HN-O.1A型安全拆换碳刷装置(刷架),刷架上安装正、负极各16支单组式刷握,沿滑环呈圆周双层分布,压簧可使碳刷和滑环保持恒定压力,每只刷握内安装1只碳刷,运行中可直接更换碳刷。刷握与刷座面接触,励磁电流由并联正极刷握经滑环进入转子,从负极刷握流出。正常情况下,根据欧姆定律,每极16只碳刷回路电阻基本相等,各分支回路电流相等。若发电机运行中个别刷握与刷座接触不良,接触电阻增大,流过并联碳刷回路的电流即出现不平衡,电阻小的碳刷回路电流会成倍增加,造成碳刷和外引线过热烧坏。出现不平衡电流的原因如下。

(1)发电机长期运行,刷握内部弹簧(确保刷握与刷座可靠接触)产生疲劳,使刷握与刷座接触不可靠。而且弹簧疲劳程度不同,弹簧压力也不同,导致各刷握与刷座接触电阻不等,造成各碳刷回路分配电流不平衡,接触面越可靠的回路中电流就越大,甚至超过原电流10倍。

(2)刷握和刷座(材料均为铜)长时间运行,接触表面极易氧化,使电流回路接触电阻增大。现场环境温度较高,电流通过接触面发热,现场灰尘腐蚀作用也一定程度加速接触面氧化。接触面氧化程度不同,导致刷握与刷座之间接触电阻和电流不等。

(3)贵州燃气发电机组告诉大家发电机运行中,在刷握自身重力作用下,靠近滑环两侧的刷握受刷架振动影响较大,特别是在刷握弹簧作用力较小情况下,刷握与刷座的接触压力会相对减小,转子电流会向靠近滑环上方位置的刷握回路转移,导致该区域碳刷烧坏偏多。

2.发电机滑环烧蚀分析

由于转子回路每只碳刷分配电流不平衡,接触电阻小的碳刷回路电流增大数倍,导致滑环表面与碳刷温度过高,碳刷摩擦使滑环表面发热烧蚀,而且表面烧蚀越严重,滑环温度就越高。当滑环烧蚀到一定程度,碳刷即出现跳跃、振动现象。同理,压簧压在温度较高、振动较大的碳刷上面,会过热变形,弹性减弱。

3.处理措施

(1)停机后,将碳刷全部更换为材料较软、导电性能较好的NCC634型上海摩根碳刷,并研磨碳刷工作面,使碳刷接触面积大于90%。

(2)拆下刷座,按原刷握分布位置,在刷座正、负导电板上绞孔攻丝32个,然后将碳刷外引线直接压接在导电铜板上,刷握只起固定碳刷的作用,这样直流电流不经过刷握与刷座接触面,直接由滑环经碳刷流入导电板。

(3)车削、打磨发电机滑环烧蚀表面,先用200砂纸粗抛光,再用金相砂纸细抛光,最后用酒精擦拭表面,使表明光洁度完全符合技术要求。

(4)加强汽轮机厂房环境治理,减少灰尘进入,及时通风散热,降低厂房温度,加固刷握支架基础,减少机体振动对刷握的影响。

(5)严格按照运行规程维护,对碳刷、滑环进行常规性检查,还要定期使用直流钳形电流表测量各刷握回路电流,并做好记录。若发现回路中电流分配不均,不仅要处理电流较大的回路,还要重点检查处理碳刷电流较小的回路,通过更换压簧等办法,使所有分支回路电流基本平衡。

(6)运行中定期测量滑环、碳刷及其引线温度,一般要求温度不超过80℃,发现温度过高,应立即采取调整压簧、更换碳刷和减少无功负荷等办法,进一步分析处理。

贵州燃气发电机组告诉大家采取上述措施后,1年多来发电机运行正常,励磁系统运行稳定,各碳刷电流基本平衡,无发热、振动等异常现象。


贵州燃气发电机组


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