一例发电机滑环碳刷电火花的故障处理过程

发电机滑环碳刷电火花的故障问题

某厂采用国产300 MW大型汽轮发电机组，励磁系统为"永磁机--副励磁机--主励磁机"的"三机"有刷励磁方式。机组投入运行后，常出现因主励碳刷和滑环之间接触不良、发生电火花现象，其中引起发电机失磁保护动作跳机2次。在2起故障处理过程中暴露出的生产人员在落实安全技术措施和组织措施上普遍存在的问题，应引起同类型机组发电厂有关部门的重视。

1、故障问题

2002-10-14T01:00，3号机组负荷136 MW，发电机励磁系统采用双调节柜自动闭环并列运行方式。电气主控制员巡检发现发电机交流主励磁机转子负极第4只碳刷与滑环接触面发生电火花，汇报单元长。

01:35，单元长令处理该故障，电气人员先采取调整碳刷弹簧、按压碳刷的方法进行处理，电火花现象暂时消除，但随后两次巡检发现该碳刷仍有火花，且有加重趋势，值长令更换碳刷。

07:00，一名电气控制员在CRT上监视励磁系统相关电压、电流参数，另两名携带碳刷及安全工器具到现场处理缺陷。

07:15，在拔取主励转子负极第4只碳刷时，发电机失磁保护T1、T2动作，发电机控制屏发"失磁"、"AVR－Ⅰ低磁限制"、"AVR(Ⅱ)低磁限制"信号报警，厂用电自动切换，机组程序跳闸，主汽门关闭，发电机解列，联跳锅炉。停机检查发现主励磁机转子励磁回路负极4只碳刷中，第1只与滑环稍有接触(接触面约5%)，第2，3只碳刷及弹簧卡在刷盒内，已与滑环表面脱离接触，主励负极滑环表面有划伤痕迹。

2、故障原因分析

（1）主励转子第1只碳刷与滑环接触不良(接触面积仅5%)，第2，3只碳刷及弹簧在刷盒内卡涩与滑环脱离接触，主励转子负荷电流(失磁保护动作前主励励磁电流约55 A)主要集中在第4只碳刷上，是造成第4只碳刷与滑环出现电火花的直接原因。

（2）碳刷研磨和安装、更换操作工艺达不到标准要求，致使碳刷接触面研磨弧度与滑环不相吻合，刷体与滑环圆周法线不一致，碳刷弹簧调整不适，引起碳刷与滑环接触面减少，碳刷受力不匀，碳刷和弹簧卡涩等缺陷，是碳刷与滑环发生电火花的根本原因。

（3）运行人员处理电火花故障的安全组织措施和技术措施落实不到位，运行过程中对电火花处理规定不全面。实际操作中，技术措施不全面，运行人员未使用直流卡钳测量各碳刷电流分布情况，仅按照常规处理方法拔取第4只碳刷，引起主励磁转子电流剧降，是发电机失磁跳闸的直接原因。

（4）机组生产初期，碳刷备品的采购、分类、发放、使用管理疏漏，加上运行、检修更换碳刷记录不详细，致使主励转子碳刷型号不一，以及白净帆布、直流卡钳等必备工具未配备，是引起发电机失磁的综合原因。

3、故障防范措施

（1）组织措施方面：生产部门需要制定措施全面的"发电机励磁系统滑环电刷发生火花处理规定"，供运行和检修人员使用。

（2）技术措施方面：凡遇到发电机主励磁机转子碳刷发生火花、或碳刷磨短至规定长度时，工作人员在更换碳刷前，必须采取如下防范措施：

①观察同一刷架上的所有碳刷是否与滑环接触良好；②用直流卡钳测量同一刷架上各碳刷负载电流是否分布均匀，而且在进行上述工作时应确实做好人身安全防护。

（3）技术培训方面：应加强碳刷更换、安装的技术培训工作，制定工艺标准，提高碳刷研磨工艺水平，建立碳刷弹簧压力定期抽检制度，规范设备台帐管理，尽快发放白净布、直流卡钳等必备工具。

（4）物质管理方面：要在计划、使用、采购过程中，加强对发电机碳刷、碳刷弹簧等备品的质量、型号规格的管理。