发电机大轴接地碳刷打火原因分析与消除方法

文章编号：1004-6429（2019）05-0143-03

SHANXISCIENCEANDTECHNOLOGY圆园19年第34卷第5期

收稿日期：2019-07-09

发电机大轴接地碳刷打火原因分析与消除方法

兰建辉

（广东大唐国际肇庆热电有限责任公司，广东肇庆，526000）摘

要：以QFSN-300-2型发电机大轴接地碳刷为例，分析了大轴接地碳

刷运行中存在的问题及其危害，探讨了发电机组运行中大轴接地碳刷打火问题的处理方法，以期对解决发电机大轴接地碳刷打火问题提供借鉴。关键词：发电机；接地碳刷；打火中图分类号：TM311

文献标识码：A

在发电机组正常运转中，励磁碳刷的运行状况如何，尤其是大轴接地碳刷是否打火，在发电行业中普遍比较重视，因为发电机大轴接地碳刷打火对发电机危害很大。本文以某发电机厂生产的QFSN-300-2型发电机大轴接地碳刷为例，探讨发电机组运行中大轴接地碳刷打火问题的处理方法，以期对解决发电机大轴接地碳刷打火问题提供借鉴。

电压轴电流检测装置，另一个电厂发电机未安装此装置。运行中，2个电厂的发电机接地碳刷均出现了故障状况。即：由于转轴的高转速和转轴外周面的油污污染等因素影响，发电机大轴均发生了转轴表面不光滑、碳刷在转轴表面跳动的现象，尤其在轴电压的影响下接地碳刷均不同程度地出现了打火现象，而且安装轴电压轴电流检测装置的发电机在运行中还时不时报“高轴电压报警”（汽端电刷不接触故障），充分说明接地碳刷的跳动打火直接影响着发电机大轴的接地效果。2.2

大轴接地碳刷打火的危害归纳起来有以下几方面：大轴接地碳刷打火的危害

1发电机大轴接地碳刷基本情况

某发电机厂生产的QFSN-300-2型发电机，每台

发电机汽端均安装有2套大轴接地碳刷装置，原装接地刷握采用1.2kg压力压簧，碳刷型号规格为MorganNCC63425mm伊32mm伊100mm。由于发电机定子磁场不可能绝对地均匀分布，所以会在发电机转子上产生几伏或更高的电势差，再加上发电机转子和轴承、大地所构成的回路阻抗很小，就有可能形成很大的轴电流，如果不采取有效的预防措施，或者预防措施失效，都会导致轴瓦烧伤。为阻止该电流的形成，国内的发电机都有消除轴电压危害的规范设计，如在发电机大轴汽侧安装大轴接地碳刷，并在发电机大轴励磁轴承底座加装可靠的绝缘垫片等。一般情况下，只要措施可靠，均能消除轴电压的危害。

第一，跳动打火会使发电机大轴的氧化加剧，大轴表面可能会出现多处程度较轻的熔点，造成大轴表面有创面。第二，发电机励磁的各种保护及转子测量对地绝缘等均取自发电机大轴接地碳刷，接地碳刷打火可能导致发电机转子一点接地保护测量不准，甚至导致误发发电机转轴一点接地保护信号。第三，由于氢气的爆炸极限范围很广，若氢油差压控制不好，就会造成发电机氢气沿轴漏出，接地碳刷打火对氢冷机组的安全运行也是一个巨大威胁。第四，碳刷打火后其不能可靠消除轴电压，由于轴电压的存在，如果两端轴瓦座绝缘有薄弱点，运行中该电压可通过转子两端轴瓦座绝缘薄弱处击穿油膜形成轴电流，烧坏轴瓦，造成重大设备事故。第五，燃气轮机发电机机组同样存在发电机接地碳刷打火问题，在燃机厂天然气区域任何的打火都势必会造成较大的安全隐患。一般的接地碳刷结构形式见图1。

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2

2.1

大轴接地碳刷运行中存在的问题及危害

笔者在某电力系统两个电厂从事电气检修工作，大轴接地碳刷运行中存在的问题

其中一个电厂发电机安装了PRO8100-B型发电机轴

兰建辉发电机大轴接地碳刷打火原因分析与消除方法接地碳刷刷握

接地刷架

图1接地碳刷形式图

3

3.1

消除接地发碳刷打火电机大成轴因

接地碳刷打火的方法

对接地碳刷所在大轴表面进行检查，发现大轴表面有多处程度较轻的熔点，大轴与碳刷接触的表面粗糙度较大，由于运行中大轴表面油污腐蚀点与碳刷接触，对碳刷磨损严重，大轴表面氧化发黑；又由于油污积聚，大轴表面氧化膜太厚，导致大轴表面碳刷接触处过热。接触部位表面形成过厚的氧化膜，温度升高，形成恶性循环，从而产生火花，造成大轴表面的创面。3.2

（消除1）对接地接地碳刷打火碳刷刷握的压几簧种进实行调验方法

整后，打火现象可出现短时间消失，但持续时间仅几个小时。为解决打火问题，笔者曾尝试将刷架压簧的压力提高至15.68N，但也仅能持续数周，过后又出现打火现象。说明靠改变刷架压力压簧并不能彻底消除打火现象。

（2）停机后对发电机大轴进行打磨光滑，但打磨后的大轴在运行一段时间后又会被油污污染。此方法也不能彻底解决打火现象。

（3）更换碳刷型号。将原来碳刷更换为材质细腻、电导率更高的含银（如AG20EG5U）电刷，更换后基本可以消除打火现象，但此类碳刷规格较小（一般为12.5的同mm伊步发25mm电伊机32工mm作增），加维了护作更业换风频险率。较同高时，，给此高类速碳刷旋价转

格昂贵，维护运行成本较高，且受到采购质量等一系列

因素的影响，并不能完全保障打火现象消除。

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本刊耘-皂葬蚤造押sxkjzzs@163.com应用技术

3.3

由消除于发接地电机碳刷打火大轴的高的速根旋本转方法

，同时考虑大轴接地

的作用，故通过对接地碳刷刷架进行改造以消除接地碳刷打火。改造后的碳刷刷架见图2。由图2可知，改造后的发电机接地碳刷装置包括碳刷刷握、接地碳刷、刷架，其中，刷架包括相互连接的与发电机固定连接部分和用于固定碳刷刷握部分，与发电机固定连接部分和用于固定碳刷刷握部分之间设置有编织刷辫，编织刷辫与发电机大轴接触。发电机接地碳刷装置在现有装置的基础上增加了可以与发电机大轴接触的编织刷辫，该编织刷辫与发电机大轴的接触面约为200mm伊40大轴mm的左右稳定，接可触以，借即助使自安身装重力的在碳刷刷影响握保的证接与地发碳电刷机发

生松动或变形导致不能有效地将发电机大轴静电电压释放，也可以通过编织刷辫将静电电压释放，同时为了保证接地可靠性，编织刷辫辫尾应为散开毛刺状，从而避免了现有技术中出现的跳动打火现象，使发电机的运行更加安全可靠。

接地碳刷刷握

编制刷辫固定板

接地刷架

编制刷辫

图2

改造后的接地碳刷刷架图

4改造后的接地刷架运行效果

通过对发电机接地碳刷刷架的改造，在发电机运

行时转轴油污污染或接地碳刷刷握弹簧弹性下降，导致接地碳刷与大轴接触不良，引起接地碳刷在大轴表面跳动打火时，此时编制刷辫依靠自重来保持与转轴接触，同时编制刷辫还起到了清理大轴表面污秽的作用，在发电机运行时此装置的接地碳刷与编制刷辫起到互补的作用，消除了接地碳刷打火的现象。另外，也

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减少了更换碳刷、停机打磨大轴、调整碳刷压力等费时费力的维护性工作，接地碳刷完全可以使用一个检修周期，大大降低了作业风险，彻底解决了发电机大轴接地碳刷的打火问题。

题提供借鉴。

参考文献

［1］姜玉宾，宋宪旺，李得波.浅谈发动机碳刷的故障处理及日常维护［J］.山东煤炭科技，2009（1）：65-66.［2］大唐集团公司.防止发电机、励磁机集电环和碳刷烧损的反事故措施［Z］.北京：大唐集团公司，2015.［3］上海电气电站设备有限公司.300MW发电机说明书［Z］.上海：上海电气电站设备有限公司，2015.

（责任编辑：孔晓俊）

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5结语

在设备安全稳定运行要求日益提高，降低作业风

险要求越来越严格的今天，势必要求我们能采取最简洁有效的方法解决电力安全生产过程中遇到的问题。通过对发电机接地碳刷刷架的简单改造，彻底消除了接地碳刷打火现象，有力地保证了主机设备的安全生产，降低了维护工作量。此文只是笔者工作中解决问题的一个总结，以期对解决发电机大轴接地碳刷打火问

作者简介：兰建辉，男，1986年生，广东大唐国际肇庆热电有限责任公司工程师。

CauseAnalysisandEliminationMethodonSparkingInducedbyMainShaft

GroundingCarbonBrushofGenerator

LANJianhui

ABSTRACT：TakingthemainshaftgroundingcarbonbrushofQFSN-300-2generatorasanexample，thispaperanalyzesmethodsofsparkinginducedbythemainshaftgroundingcarbonbrushintheoperationofthegeneratorset，soastoprovidetheproblemsexistinganditsharmsintheoperationofthemainshaftgroundingcarbonbrush，anddiscussesthetreatment

referenceforsolvingtheproblemofmainshaftgroundingcarbonbrushofgenerator.KEYWORDS：generator；groundingcarbonbrush；striking

（上接第142页）

ReconstructionPracticeofPre-classificationEquipmentofMovingScreening

GangueDischargeSystem

WANGYongqin

ABSTRACT：ThispaperintroducesthecoalpreparationprocessofLongquanMineCoalPreparationPlantandtheprocessofrawcoalmovingscreeningganguedischargesystem，analyzestheoperationstatusofpre-classificationequipmentofganguedischargingsysteminviewofvariousfaultproblems.CoalPreparationPlant

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movingscreeningganguedischargesystem，putsforwardthenecessityandmeasuresofreconstructionthemovingscreenKEYWORDS：movingscreeningganguedischargesystem；pre-classificationequipment；reconstruction；LongquanMine