段爱贯'，黄永志”，侯树文
（1.华北水利水电学院电力学院，郑州4500011;2.河南电力试验研究院，郑州450052）
摘要：集电厂300MW机组发生发电机滑环碳剧烧损，针对发电机的实际烧援情况进行详细分析证明：集电环处风道堵塞、散热不好、弹簧特性改变、压力不均匀、电流分配不均、碳刷及弹簧片频繁疏动和报警信患没有及时发现等诸多因素，造成整个滑环及碳别温度运速升高，产 生弧光，在滑环的高速旋转下影成环火，使碳别、剧握、创支架等烧软、烧熔，造成发电机滑环烧摇事放，针对上速原因采取相应的措施，使发电机运行正常.
关键词：发电机；滑环；风通堵塞；碳刷
中国分类号：TP271.1文献标志码：B文章编号：1009-3230（2012）05-0030-04
Analysis and Treatment of Generator Slip-ring Burning Accident in the PowerPlant
o DUAN Ai-xia' HUANG Yong-zhi²? HOU Shu-wen'and Hydroelectric Power Zhengzhou 450011 China; 2. Henan Electric PowerResearch Institute Zhengzhou 450052 Chinn)
Abstract; The slip-ring brush gemerator was bumed in the 300MW power plant the aetual los6 podl gou ssn oo od pu ppoq een u opoo jo snp e eq aad (uue uoppooEnd the spring characteristics was changed pressure and cument diseributi was not uniformed. TheThe slip-ring and carbon beush tempenture were rosen mapidly so that the ring ef fire was fomed carbon bush nd spring was besten frequently and alam infomatioe was nt found in time and so on.under the high-speed rotation of slip-ring. The ring of fire made cubon brush and oopper trestlebumed sofly and meled so that wss caused genertor slip-ring bumed for the ae tzaditioe thecotrespoeding measures were taken. The generalor is nunning normally now .
Key words: Generntor; Slip-ring: Air duet blocked
停机损失可超过25万美元，若事故大修为80天，则不包括修理费用的停机接失至少为2000万美元，本文以信阳华豫电厂2发电机发生滑环烧损事故为例分析发电机滑环烧损事故.
0引言
大型发电机是电力系统中的关键设备，近年来随着其额定电压和容量的不断提高，大型发电机在运行过程中受到更多的电、热机械应力及环境因素的影响，这些因紧款会直接或间接的使高致电机出现放障.据国外文献报道大型机组的日 电压定子绝缘的一些薄端环节产生局部放电，导
1设备结构和参数
某电厂发电机是东方电机厂制造的300MW发电机，冷却型式为水氢氢，该型发电机是东方厂的主力机型，技术上已相当成熟.发电机的铭障参数如表1下：
表1 发电机名院参位
登号 QFSY-300 2 -20 产品账准 o0额定功率 300XW 额定损率 50 H银定定子电压 额定转速 3000 s/min 20000V 新定定子电流 版定动率因数 10.19kA 0.85定此理电筑 2.209 A 领定险电压 460V地续等版 换肤 2-Y 8 最真工作氟压 原定工作氢压 0.3 Ms 0.35 MPs东方电机厂 12 80 -4出厂日期 200.10
河南省目前已安装该整发电机多台，其磁型式为机瞻变自并励，自励磁变压器出来的交流电经整流后，通过发电机转子滑环和碳刷接人转子绕组.转子滑环（如图1）以热套型式固定在转子大输上，滑环下装有绝缘套筒，用以和转子本体隔 离.正负滑环之间装有离心风扇，抽出的热风经风南正下方的风逍排至6=.每个滑环上有36只碳刷，正负板共72只碳刷.碳刷（如图2）沿滑环面周近似均匀分布，通过剧握、铜支架安装在刷架上，刷架两端装有绝缘隔板.别握为电机厂配套的U型双簧恒压弹簧.碳刷为中英合资上海 障根碳制品有限公司生产的的NCC634，尺寸为32×25x60.其主要参数如表2所示：
表！ 碳前主要专位电胞体积密度弹性模量开口气最高线 电流分=0（g/ee²）（kg/mn²）孔率 速发 （额定15）N;17 1.26 -1.28 OL 41% 80(m/s) VI-0
2事发经过
3设备损坏情况
图2现刷分布示意面
9月18日18：01分.2机组带负荷220MW，无功55MVA，转子电压374.5V.转子电流1400A.定子电流6.57KA，定子电压20.06KV.DCS显示机组运行正常，当时机组振动、偏心、胀差、瓦温、回油温度正常.其中，振动，#5瓦：26.6mm，81°℃；回油温度，5瓦：62℃，6瓦：62℃；氢压 6瓦：22.3m，瓦温，#5瓦：93.5℃，6瓦：0.28MP，密封油压0.43MP.发电机励端冷风阻度30℃，汽厢冷风温度30℃，热风温度38℃，滑环热民温度38℃，励磁变温度62℃.这时值班员发现吃机助酸碳刷隔音小间冒浓烟且有明火，汽机房充潢焦期味，并伴有异常声音，立即紧急停 机.发电机通过程序逆功率保护跳机，整个机、炉、电联镇正常；申222主开关、灭磁开关断开正常，厂用电切换正常.停机后运行人员检查发现2发变组保护柜出报警信号.值班员就地检查氢压、密封油压正常，2机励磁负极碳剧损坏严重.发电机并无异常. 值得注意的是，在此之前，17：20，运行人员巡检
检查发现负极滑环侧损坏非常严重，南北网个剧架上的刷握大部分烧熔或部分烧熔，恒压弹烧熔及断裂情况普遍，造成部分碳刷脱出.固定刷握的钢支架也大多烧熔或部分烧熔.碳刷剧瞬大多绕断，部分碳剧烧熔.两则剧架各有几个 电弧烧伤点.风扇侧的绝缘隔板面向风扇的一侧内缘严重炭化，这一部分的固定螺栓也有烧熔现象，靠发电机则的绝缘隔板只有轻微绕伤.
滑环表面被严重烧伤，有过热痕迹，滑环靠近
90℃，最严重的地方被烧成长约11cm、宽约35cm大的坑.深约0.3cm，此处与滑环内沿烧伤2.5cm、深约1cm的豁口，此处正下方的转子大较轻处在轴向相互对应.轴也被严重烧伤，在巴掌大的面积中有十多个小坑，其中最大的一个坑深约0.5cm，面积约为环和大轴是被高湿电弧烧伤，而且碳刷、刷架与滑23cm.滑环下面的绝缘套简伸出滑环的部分已严 重炭化，与滑环内沿烧伤处相对应的地方已完全
风扇一侧的内沿有两处烧伤，沿圆周方向相差约烧掉.风扇座上有多处烧伤痕迹，最严重的为
从滑环烧吸的情况（如图3）可以看出，集电环之间的电弧可能维持较长时间.
图3大轴上的绕损情况
小，材质变脆，从面使一些弹簧掉下小碎块甚至直接从根部断裂.同时由于压力小的弹簧其接触面积减小，其接触电阻急剧增大，导致各个碳刷间的电流分布不均匀，最小的碳刷其电流仅为0.3A左右甚至更小，最大的碳剧上电流达到124A左 右，导致发热严重.
4原因分析
对300MW机组发电机来说，滑环及碳刷一直是的薄弱环节.它是静止部件（碳刷）和滑动部件的直接接触部位，是励磁整流部分向转子绕组输送电流的关键部件，受到多方面原因的制约.另外许多部件材料选型的参数裕度很小，甚至也 有可能接近其设计饱和值，所以造成300MW机组滑环及碳刷事故发生率高，因此，必须给予极大重视.下面着重从碳剧和滑环结技术特性事故原因及日常运行方面来分析.
4.1.3电弧和高温会造成绝缘套筒以及绝缘隔板的炭化，滑环和转子大轴之间的绝缘遗到破坏，加上平时碳粉的积案，以及电弧导致的空气电离和金属熔渣，在冷却风的作用下，滑环内沿对转子大轴和风扇座拉弧，造成转子大轴和风扇座上的烧伤.由于剧架和滑环之间存在电弧，此时滑环 温度很高，接触电阻大，导电性能降低，这一段转子本体就承担了分流作用，电流流经转子大轴回到导电螺钉，所以转子烧伤最严重处位于两个导电螺钉之间.对烧伤痕迹的分析结论验证滑环内沿与转子本体之间有电弧存在[].
4.1碳刷和滑环结技术特性原因方面
4.1.1发电机正负极集电环间风扇来用向内吸风方式，将碳粉、油污等物体吸人，造成风道堵塞， 滑环及碳刷运行中产生的热量不能排出去，致使碳刷及滑环的温度升高，使碳刷打火，电弧的高温造成碳剧氧化，同时高温使碳刷硬度降低，和滑环接触部位也会出现不规则的形状，使两者接部位减小，导致接触不良且接触电阻增大，当其和高达3000RPM的滑环接触时，引起碳剧及弹赞片 的跳动.
4.2日常运行方面
时弹出及声光报警，只有当操作人员调出报警窗 操作人员操作员站上这些重要信息没有做实口时，才能发现这些重要的电气报警量.
4.1.2当碳刷温度升高时，因为该发电机使用双簧式剧握的弹簧直接和碳刷接触，其热量直接传递到弹簧上，弹簧温度升高，造成弹簧的压力变有清理，造成风道堵塞，散热不好是这次事故的主
从上述分析可以看出：集电环处风道长期没
致事故扩大的原因.上述原因造成整个滑环及碳别温度迅速升高，导致更多的碳剧冒火和控弧.碳刷湿度升高打火产生弧光，弧光使滑环处温度急剧升高，电弧由小到大，逐渐扩大加强，在滑环的高速旋转下，形成环火.碳剧及弹赞片额繁的跳动，使事故进一步发展，使碳刷烧软、烧培，高温环环火会导致刷握、铜支架对滑环控弧面烧 和电流分配不均导致的大电流会使刷解烧断.滑地3.
要原因.弹簧特性改变压力不均匀等诸多因素是措施.
造成事故的直接原因.报警信息没有被发现是导6结论
电刷运行的好坏，直接关系到发电机的运行安全.电机经过修复更换后工作正靠，为保证发 电机以后正常应该做到定期清理滑环及风道附近的碳粉和灰尘等脏物，保持滑环系统清洁，绝缘良好.使用的碳刷应可能是同一个批次，运行过程中定期检查滑环碳剧的均流情况，更换碳刷时，注意磨去碳刷接触面上的氧化层.并加强巡视发现问题及时处理更换.多查看DCS的报警画面，以 便于及时发现问题，尽早处理.出现电刷过热时，必须采取及时有效措施，控制、降低发热.因为发热作用时间越长，对电剧和滑环损坏越严重，恢复正常难度也就越大.
5采取的措施
停机后检查励疆回路绝缘约7M，检查转子绕组对大轴绝缘大于100M，直流电阻和交流阻抗试验结果均合格.由此可判定事故时只有负极滑环处接地，助磁回路和转子绕组其他地方绝缘进行修复更换，共更换了负极剧架、汽励端绝缘 良好，励磁系统正常，正极碳环侧正常.并对电机简、两购止动垫片、密封面、铜止动垫片、碳刷.对现有的剧握进行逐步更改成直压式弹赞，使弹簧片和碳剧隔热.对DCS的报警进行改遗.对报警信息进行分级，并配声光等明显警示，保证运行员能在第一时间发现放障信号，并采取处理
参考文献
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