發(fā)電機(jī)勵(lì)磁碳刷事故分析和對(duì)策

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1、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁碳刷事故分析和對(duì)策摘要　分析了沙角A電廠200MW汽輪發(fā)電機(jī)碳刷燒損事故的原因，介紹了改進(jìn)碳刷維護(hù)管理的措施。　　關(guān)鍵詞　碳刷事故；發(fā)熱；電流平衡；措施　　沙角A電廠1，2號(hào)機(jī)曾因勵(lì)磁碳刷環(huán)火造成2次停機(jī)事故。機(jī)組容量200MW，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁形式為它勵(lì)，額定勵(lì)磁電流1765A，勵(lì)磁碳刷采用非恒壓形式，主勵(lì)每極32條碳刷，碳刷型號(hào)為　　D172HT-25×32×65，2000年6月2號(hào)機(jī)組大修增容改造時(shí)，勵(lì)磁碳刷改為恒壓形式，每極30條碳刷，碳刷形號(hào)為D172HT-25×32×100。D172碳刷主

2、要參數(shù)見表1。表1D172碳刷主要參數(shù)長(zhǎng)度L/mm摩擦系數(shù)k正壓力P/Pa接觸壓降△E/v電流密度I/（A/cm2）額定電流I/A最高速度v/（m/s）電阻率p/Ω.m電阻值R/Ω659.8×25000.251.2512967012×10-60.001051009.8×25000.251.2512967012×10-60.001621事故經(jīng)過　　(1)2001-06-29T08:00交接班檢查　1號(hào)機(jī)組碳刷無火花機(jī)，14:45檢查發(fā)現(xiàn)主勵(lì)磁機(jī)負(fù)極滑環(huán)碳刷環(huán)火，減負(fù)荷和減勵(lì)磁電流、調(diào)整處理無效，碳刷刷辮相繼發(fā)

3、紅燒斷，并伴有弧光，14:55，值長(zhǎng)令解列停機(jī)，事故過程約10min，結(jié)果造成20個(gè)碳刷刷辮燒斷，4個(gè)刷握孔熔化。當(dāng)時(shí)機(jī)房?jī)?nèi)溫度35～40℃，有功負(fù)荷200MW，無功負(fù)荷90Mvar，勵(lì)磁電流1650A?！　?2)2001-09-18，機(jī)房?jī)?nèi)溫度35～40℃，2號(hào)機(jī)組有功負(fù)荷210MW，無功負(fù)荷87Mvar，勵(lì)磁電流1550A，班中檢查發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁負(fù)極的其中一條碳刷斷辮，滑環(huán)碳刷火花大，取出該組(3條)碳刷更換，滑環(huán)環(huán)火，并發(fā)現(xiàn)其它碳刷相繼發(fā)紅斷辮，減勵(lì)磁電流，有功減至140MW調(diào)整處理無效，解列停機(jī)。整個(gè)過程

4、約15min，結(jié)果造成10只碳刷刷辮燒斷，部分采集電環(huán)及銷釘固定孔燒化，“V”架部分銷釘燒斷。2引起碳刷發(fā)熱的因素　　碳刷發(fā)熱由3部分組成：碳刷自身電阻發(fā)熱，碳刷接觸壓降發(fā)熱和磨擦發(fā)熱?！　√妓⒆陨黼娮璋l(fā)熱功率：W1=I2R　　碳刷接觸壓降發(fā)熱功率：W2=I△E　　磨擦發(fā)熱功率：W3=Fv　　其中：I－流過碳刷的電流；　　R-碳刷電阻；　　△E-接觸壓降；　　F-碳刷壓緊力；　　v-碳刷與滑環(huán)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。3碳刷發(fā)熱的原因　　3.1碳刷使用過程中電阻值逐漸增大　　將購買的500條D172HT-25×32×

5、100碳刷，用電橋法測(cè)量其電阻值為0.0012～0.0020歐，機(jī)組使用一段時(shí)間后更換下來，測(cè)得電阻值為0.0012～0.01歐，機(jī)碳刷事故停機(jī)后，拆下的碳刷測(cè)得電阻值為0.0012～0.3歐?！　?.2碳刷卡阻　　碳刷通過電流后發(fā)熱，刷體膨脹，易卡在刷握，這時(shí)拉動(dòng)刷辮感覺很緊；部分碳刷由于振動(dòng)、刷握不垂直等原因，會(huì)在刷握一側(cè)的上沿和另一側(cè)下沿產(chǎn)生明顯卡阻，這幾種形式卡阻，用鉗表仍可測(cè)得電流，容易被誤導(dǎo)(刷辮　處磁場(chǎng)較強(qiáng)，測(cè)量方法不同，鉗表測(cè)得數(shù)值誤差大，測(cè)量值只作定性分析)，碳刷卻已經(jīng)失效，致使其它碳刷分

6、配的電流增加，電阻發(fā)熱增加?！　?.3碳刷壓力減小　　非恒壓碳刷，壓緊彈簧后碳刷接觸壓降小，發(fā)熱少，在碳刷磨短后，彈簧壓力明顯減少，壓力小到一定程度，接觸不穩(wěn)定，接觸壓降增大，接觸壓降發(fā)熱明顯增加?！　?.4碳刷接觸面形成氣膜　　D172碳刷最大圓周速度為70m/s，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁滑環(huán)直徑為445mm，折算后滑環(huán)表面園周速度為69.9m/s，碳刷在允許最大速度下運(yùn)行，很容易在碳刷接觸面產(chǎn)生氣膜和跳動(dòng)，流過碳刷的電流不穩(wěn)定。在滑環(huán)表面開凹槽和磨花碳刷接觸面可破壞氣膜。但開凹槽使碳刷實(shí)際的接觸面積減小?！　?.5滑

7、環(huán)氧化膜的形成　　滑環(huán)氧化膜太厚，使碳刷接觸電阻大大增加，勵(lì)磁電流分流到其它回路電阻小的碳刷上?！　?.6電流平衡的破壞　　一般情況下，非恒壓彈簧碳刷新?lián)Q上和壓緊彈簧，碳刷與滑環(huán)接觸面的接觸緊力較大，即接觸壓降小，所有32條碳刷工況相近，每條碳刷的電流接近相等，刷體的平均溫度較低，碳刷間電流相對(duì)穩(wěn)定平衡(稱作強(qiáng)平衡)。運(yùn)行一段時(shí)間后，碳刷的磨損量相近，但出現(xiàn)了氧化膜、氣膜、卡阻等因素，碳刷磨短了或彈簧壓力降低了，碳刷接觸面的接觸緊力減小，碳刷間電流二次再分配，每條碳刷的電流差別增大，處于不穩(wěn)定平衡(稱作弱平

8、衡)。這個(gè)階段時(shí)間長(zhǎng)，逐漸變化，不容易引起警覺。當(dāng)環(huán)境溫度升高或勵(lì)磁電流增加時(shí)，隨時(shí)可造成弱平衡破壞。4碳刷事故原因　　滑環(huán)表面形成了一定厚度的氧化膜，增大了碳刷的接觸壓降，加上個(gè)別碳刷卡阻失效，碳刷處于弱平衡狀態(tài)，事故時(shí)室內(nèi)氣溫高，機(jī)組負(fù)荷加滿，勵(lì)磁電流增加，碳刷間弱平衡破壞，個(gè)別碳刷電流迅速增大，嚴(yán)重過熱，刷體發(fā)紅膨脹卡死，大電流轉(zhuǎn)移到其它碳刷，并相繼出現(xiàn)膨脹卡死，滑環(huán)環(huán)火惡性發(fā)展，使得短時(shí)間內(nèi)大量碳刷刷辮燒