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发电机转子集电环的维护和监视

李克章
一、问题的提出：
2011年6月6日14时，我公司2号机组由于发电机集电环正极一块或几块碳刷的接触情况劣化，打火、发热引起碳刷环火，集电环绝缘破坏造成集电环烧损，由于电弧对转子的烧灼引起转子局部过热弯曲，引发8号轴振超标导致跳机。此次事故的发生暴露出诸多问题：检修项目策划不严密、检修工艺及质量不佳；碳刷的日常巡检、定期维护不规范；隐患排查流于形式，没有及早发现该处设备隐患和管理隐患等。本专题从运行角度对此次事故进行分析，对发电机集电环的维护和监视提出建议，旨在提高发电机组运行的安全靠性。
二、分析内容：
1、 碳刷接触不良有先兆
碳刷接触不良时在运行上是有反映的，其表征参数有以下几个：
发电机转子电压、转子电流、有功功率、无功功率等。当碳刷接触不良时，这些参数的曲线会不同程度的出现变化，为运行在第一时间提供有价值的参考。
碳刷轻微接触不良时转子电压和有功功率会首先出现明显波动。追忆6月6日14时33分之前转子励磁电压、励磁电流的历史曲线，在6月6日9时30分至10时06分，出现5次转子电压异常波动，电压向上波动5至10V，而转子电流没有相应响应，可初步判断碳刷出现早期接触不良先兆。见图1

图1 碳刷轻微接触不良时的表征参数曲线
（发电机有功-红线，转子电压-绿线，转子电流-蓝线）

2、 碳刷的接触情况劣化时，表征参数都会发生明显的变化。
从14时33分开始，发电机转子电压从219V开始缓慢爬升，说明此时发电机部分碳刷开始打火，使接触电阻增大，由于要维持机端电压不变，转子电压在自动励磁调节装置的作用下开始上升。事故前，由于碳刷与集电环间电流导通异常，造成转子电流下降，转子电压上升，发电机无功功率突变。
见图2 跳机前的表征参数曲线（附发电机有功-天蓝、无功-粉红、转子电压-红色、转子电流-鲜绿以及8号振动趋势-蓝色）

图2 事故前的表征参数曲线
所以运行上一定要对表征碳刷运行的参数进行实时监视，这样才能当碳刷发生异常时在第一时间发现，为处理异常赢得时间。

3、检查制度存在漏洞
运行部制定的巡回检查制度未能严格按运行规程的要求编制，巡检制度对于电气设备偏重参数的记录，针对励磁系统碳刷的巡检只要求目测有无打火情况，没有要求采取其他手段的规定，使得对于励磁系统问题运行巡检的防范作用非常有限，未能有效发挥运行的及时发现、及早控制的保障作用。点检的设备状态管理作用没有有效发挥。点检对励磁碳刷的巡视检查调整制度缺少电流检测和滑环表面磨损的频闪仪检测的内容，检查调整的方法和标准制订的不细致不明确，没有对运行和检修巡检数据进行整理和分析的要求，不利于及早发现碳刷设备，过于依赖经验，未能有效发挥检修日常的巡视检查的超前保障作用。
4、 事故处理暴露出电气培训需要加强。
事故发生时，人员调配的焦点在“有经验的电气人员”，在一个运行班组中，像这样有经验、值得信赖的电气值班员为数不多，所以造成在事故处理时，特别是电气事故时人员调配更显得捉襟见肘。
三、 提出建议或措施：
1、 充分利用实时曲线的时效性和直观性。
加强对电气系统画面的监视，监盘时打开表征参数的实时趋势图，发现曲线发生异常波动时，及时分析原因，及时到就地检查设备，争取设备在出现问题的初期，就能发现问题，为处理缺陷赢得时间。
2、 完善重要运行设备的巡回检查制度。
对励磁系统增加点检频次，增加点检手段，充分利用点检数据、运行巡检数据和检修巡视检查的数据，加强针对励磁碳刷的动态跟踪、状况分析。细化运行人员巡回检查制度。细致明确巡视路线、巡视内容、巡视时间和记录内容，增强针对性的、防反事故的检查内容和检查手段，细化明确检查方法和标准。

表1 三期发电机碳刷运行巡检卡
序号
巡 检 项 目
巡 检 记 录
1
#5发电机各碳刷无冒火现象

2
#5发电机刷架和各碳刷刷握清洁无积垢

3
#5发电机各碳刷无过热、烧红现象

4
#5发电机各碳刷刷辫无过热、烧红、变色和烧断现象

5
#5发电机各碳刷无过短，即碳刷不应低于刷握上沿

6
#5发电机各碳刷压紧弹簧无脱落现象

7
#5发电机各碳刷刷握与集电环无触碰现象

8
#5发电机集电环隔音罩门必须关好，观察窗完好

9
#5发电机集电环冷却风压正常，进、出风道通风口无杂物

10
测量#5发电机碳刷温度
东侧最高（ ）℃
西侧最高（ ）℃

3、 加强对励磁系统的培训，增强对励磁系统事故的敏感性。
对励磁系统设备，运行班组从如何加强巡视、检查、应急处置等方面进行针对性的培训和辅导，每班、每台机组都要指定专人接受励磁碳刷打火、环火情况下的应急处置技能培训，提高运行人员对于励磁系统薄弱环节的保障作用。