集电环及电刷温度限值120
发电机集电环温度过高及电刷电流不平衡原因分析及解决办法
发电机集电环温度过高及电刷电流不平衡原因分析及解决办法摘要：随着发电机自并励静止励磁方式的增多，目前普遍存在的一个问题：集电环温度过高以及电刷电流分布不平衡。
问题主要集中在我厂出厂的600MW、1000MW等级发电机组。
针对此问题，我技术服务处收到过很多客户关于此问题的信息，产生问题的原因也不尽相同。
本文对该问题产生的原因进行了分析汇总，同时提出了相对应的解决办法，供客户参考。
关键词：集电环、电刷、过热、电流不平衡。
一、集电环装置结构集电环装置，其主要功能是将静止励磁电流提供给旋转的发电机转子绕组励磁电流的一种装置，见下图1-1。
它的主要结构有：集电环转轴、刷握及刷架、集电环风扇及通风系统、电刷。
本文主要对集电环转轴、刷握及刷架的结构作重点介绍。
1 集电环集电环装置在同轴上由两个集电环单件构成的。
集电环是合金钢（40Cr2MoV）锻件，经加工和热处理（表面硬度HB≥300）热套于集电环套筒上的环形构件。
因受电刷许用线速度的限制，集电环的外径不能太大（F380）。
集电环的宽度则取决于励磁电流的大少和电刷的许用的电流密度。
集电环表面有等距离的矩形螺纹槽，其作用为：◆使电刷与滑环接触面的每一个部分轮流传导电流，刷面负荷较均匀；◆同时又迫使每一部分轮流断开电流得到冷却的机会，减少刷面局部过热；◆也使高速旋转的集电环与静止的电刷接触面间的“气垫”作用减弱，降低它们之间的接触电阻及由此产生的热量。
螺纹槽的螺距必须与单个电刷排列的轴向尺寸匹配，使碳刷和集电环接触面积在任何时均保持不变，以达到衡压弹簧在接触面上产生的压强为恒定值，以实现摩损和电流的均匀性。
2、刷握及刷架每只集电环的周向上装有8个刷盒座，每个刷盒座上可插入2只刷握，每只刷握能装6块25×32×100 mm的电刷。
刷盒及刷盒座主件是经加工后表面镀银的硅黄铜精密铸件。
刷盒、附件及弹簧件组成了刷握。
刷盒座被紧固在一对同心的镀银汇流环上。
发电机滑环碳刷发热原因分析及处理
发电机滑环碳刷发热原因分析及处理摘要：发电机碳刷和滑环在运行中由于多种原因，时常出现发热现象，严重时甚至危及发电机的安全运行。
本文通过某厂滑环碳刷过热处理过程，分析了滑环碳刷发热的原因，总结出严重发热时的两种应急处理方法，在实用中取得了显著成效。
关键词：滑环；碳刷；发热；振动；处理0 引言山西漳电蒲洲热电有限公司一期安装2台哈尔滨电机有限责任公司制造的QFSN-300-2型静止励磁系统的汽轮发电机。
集电环材料为高硬度锻钢，外圆周表面开有螺旋沟，沿集电环圆周均布斜30°的通风孔，以改善与电刷的接触并强化冷却。
集电环通过绝缘套筒热套于轴上。
两环间装有离心式风扇，此风扇直接热套于轴上，加强集电环部位的通风冷却。
刷架与导电环合二为一，每个导电环由两瓣拼成，其材料为纯铜板,承担着导电作用,整个导电环经绝缘板固定到基础上。
刷盒自成一体，可在运行中即插即拔，每个刷盒并排安装4个电刷，由恒压弹簧保持适当的压力，每极碳刷共40块。
刷架与集电环有独立的通风系统，冷空气由两个集电环的外侧进入，中间排出，由装在转轴上的离心式风扇驱动。
在刷架集电环部位加装隔音罩，兼有密闭通风和隔音功能，进风由正负极母线封母开口加装滤网引入，出风由管道引至厂房6.3米层。
发电机转子额定励磁电压365V，额定励磁电流2642A。
2017年4月，该厂运行中的两台机组相继发生滑环及碳刷发热严重的异常事件，碳刷及滑环表面温度最高点达到了300℃左右，经紧急处理后相继恢复正常。
鉴于碳刷发热的常见性，以及碳刷严重发热时可能造成的滑环烧毁、甚至停机等恶性后果，将处理过程进行总结，对碳刷发热原因进行分析，并总结了两种有效的处理方法。
1 碳刷及滑环发热原因分析1.1 碳刷及滑环发热的发展过程正常情况下，碳刷运行温度一般在50℃～80℃（温升40℃左右），碳刷电流分布整体平衡，每块碳刷工作电流在20A～100A。
碳刷在刷握内活动自如且无振动卡涩现象。
汽轮发电机运行规程__国家电力公司标准_1999
国家电力公司标准汽轮发电机运行规程(1999年版)1999-11-09 发布1999-11-09 实施国家电力公司发布目次1 适用范围 (1)2 引用标准 (2)3 基本要求 (3)4 发电机的正常运行方式 (9)5 发电机正常运行中的监视、检查和维护 (12)6 发电机的异常运行和事故处理 (18)7 定、转子水直接冷却(简称水内冷)发电机的运行 (26)8 全氢冷和水氢冷发电机的运行 (34)附录A：水、气、油系统管道及封闭母线的着色规定 (50)附录B：集电环(滑环)电刷发生火花的原因和消除方法 (51)附录C：漏氢量测试的计算方法 (52)关于颁发《汽轮发电机运行规程》的通知国电发「19999]579号各电力集团公司，东北公司，各省(市、区)电力公司，华能集团公司，华能国际电力开发公司，电规总院:随着300MW及以上大型汽轮发电机组的迅速增加，对发电机运行规程提出了新的要求。
为此，国家电力公司在总结近年来发电机运行情况的基础上，组织有关专家制定了《汽轮发电机运行规程》，现以公司标准颁发执各有关单位要根据新机运行规程》对现有规程进行相应修改。
在时告国家电力公司发输电部。
附件:汽轮发电机运行规程国家电力公司(章)一九九九年十一月九日1适用范围本规程适用于电力工业系统100MW及以上容量的汽轮发电机(以下简称发电机)。
100MW以下容量的汽轮发电机可参照执行。
2引用标准GB755-87旋转电机基本技术要求GB/T7064-1996透平型同步电机技术要求GB/T7409.3-1997大、中型同步发电机励磁系统技术要求GB8349-87离相封闭母线GB14285-93继电保护和安全自动装置技术规程DL/T596-1996电力设备预防性试验规程DL/T607-1996汽轮发电机漏水、漏氢的检验DL/T650-1998大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件DL/T651-1998氢冷发电机氢气湿度的技术要求DL5027-93电力设备典型梢防规程JB/T 6227-92氢冷电机密封性检验方法及评定JB/T 6228-92汽轮发电机绕组内部水系统检验方法及评定SD270-88汽轮发电机技术条(试行本)SD 271-88汽轮发电机交流励磁机励磁系统技术条件(试行本)3基本要求3.1一般要求3.1.1 每台发电机和励磁装置及其主要部件，均应有制造厂的额定铭牌。
电厂电气运行试题库大全(含答案)
2015版年集控值班员取证考试复习资料电气运行复习题2015（填空）填空题1)在正常运行方式下电工绝缘材料是按其允许的最高工作（温度）分级的。
2)交流电流表指示的电流值表示的是电流的（有效）值。
3)设备不停电的安全距离，6kV 规定为（0.7）m，110KV 规定为（ 1.5 ）m，500KV规定为（ 5 ）m。
4)发电厂中，三相母线的相序是用固定颜色表示的，规定用（黄色）、（绿色）、（红色）分别表示 A 相、B 相、C 相。
5)正弦交流电路中总电压的有效值与电流的有效值的乘积，既包含（有功功率），也包含（无功功率），我们把它叫做（视在功率）。
6)在电路中，流入节点的电流（等于）从该节点流出的电流，这就是基尔霍夫（笫一定律）。
从回路任何一点出发，沿回路循环一周，电位升高的和（等于）电位降低的和，这就是基尔霍夫（第二定律）。
7)在计算复杂电路的各种方法，（支路电流）法是最基本的方法。
8)在（感性）电路中，电压超前于电流；在（容性）电路中，电压滞后于电流。
9)在电力系统中，常用并联电抗器的方法，以吸收多余的（无功）功率，降低（系统电压）。
10)在三相交流电路中,三角形连接的电源或负载,它们的线电压（等于）相电压。
11)对称三相交流电路的总功率等于单相功率的（3）倍。
12)对于对称的三相交流电路中性点电压等于（零）。
13)在电力系统中，所谓短路是指（相与相）或（相与地）之间，通过电弧或其他较小阻抗的一种非正常连接。
14)当线圈中的（电流）发生变化时，线圈两端就产生（自感）电动势。
15)电力系统发生短路的主要原因是电气设备载流部分的（绝缘）被破坏。
16)短路对电气设备的危害主要有:（1）电流的（热效应）使设备烧毁或损坏绝缘；（2）（电动力）使电气设备变形毁坏。
17)在电阻、电感、电容组成的电路中，只有（电阻）元件是消耗电能的，而（电感）元件和（电容）元件是进行能量交换的，不消耗电能。
18)在中性点不引出的星形连接的供电方式为（三相三线）制，其电流关系是线电流等于（相电流）。
浅谈发电机集电环发烧现象及处置意见
浅谈发电机集电环发烧现象及处置意见电刷在集电环上运行时，在其接触面上形成一层均匀、适度、稳固的氧化膜，这是电机运行良好的主要标志之一。
因为这层氧化膜的存在，改变了电刷与集电环的接触特性、减少了摩擦、降低磨损、延长利用寿命。
氧化膜是一种复合薄膜，其组成成份与电刷型号及集电环的材料成份有关。
氧化膜的正常厚度在8－100nm的范围内，一般为25nm.用电子显微镜观察发觉，电刷与集电环接触面是由无数个点相接触，一般接触面只有电刷总面积的千分之几左右。
接触面积的大小，由电机的转速、集电环材质的硬度、加工精度、偏摆度、电刷的材质、电刷上的压力大小等因素来决定。
有研究发觉，外加电压小时，氧化膜绝缘，当电压升高到必然值时，氧化膜被击穿。
当击穿后，无论电流如何增加，由于导电点的增加、导电面积的扩大，则接触电压维持恒定。
氧化膜具有超级好的润滑性能，电刷与集电环接触表面起润滑作用的润滑层主如果石墨膜，这层石墨膜，将电刷与集电环分开，使摩擦在石墨润滑层间进行，降低了摩擦系数，减少了摩擦热的产生，减少了电刷的磨损。
电刷的过热故障，很多情形是由于氧化膜被破坏且无法从头成立致使的。
一、电刷及集电环常见故障的原因及解决办法电刷在运行中最多见的故障为发烧、产生火花、严峻的烧损电刷刷握及集电环。
从产生过热故障的原因看，主要有以下几个方面：一、由于通风不良致使的发烧：通风不良主如果因为冷却风道堵塞，集电环表面通风沟、通风孔堵塞、循环风扇风量下降等原因，尤其是当运行中集电环表面温度太高时，致使电刷磨损加重，碳粉积聚增加，有可能会堵塞上述集电环表面的散热通道。
因此在大小修时，应对集电环表面通风沟、孔和冷却风道滤网进行清理，维持通畅。
对于通过量次车削的集电环，若是集电环表面的通风沟高度不到5mm，已经车削到径向限制孔时，就应当依照说明书按照最小利用外径进行改换，以保证集电环的机械及散热靠得住性。
二、由于接触电阻过大或散布不均匀而产生的发烧：集电环和电刷是通过彼此滑动接触导通励磁电流的，按照容量及型号的不同，每一个集电环上大约散布着数十只电刷，由于接触电阻的不同，电流分派的不同，会致使发烧不均匀，有以下几个原因：（1）电刷与滑环表面接触电阻、电刷与刷辫接触电阻、刷辫与刷架引线接触电阻过大。
电刷及集电环常见故障
电刷及集电环常见故障(发热现象原因)的原因及解决办法来源: 作者:摘要：电刷在集电环上运行时，在其接触面上形成一层均匀、适度、稳定的氧化膜，这是电机运行良好的主要标志之一。
电刷的过热故障，很多情况是由于氧化膜被破坏且无法重新建立导致的。
本文主要浅谈发电机转子集电环发热的现象及解决对策。
关键字：发电机发热氧化膜对策电刷在集电环上运行时，在其接触面上形成一层均匀、适度、稳定的氧化膜，这是电机运行良好的主要标志之一。
因为这层氧化膜的存在，改变了电刷与集电环的接触特性、减少了摩擦、降低磨损、延长使用寿命。
氧化膜是一种复合薄膜，其组成成分与电刷型号及集电环的材料成分有关。
氧化膜的正常厚度在8 －100nm 的范围内，一般为25nm 。
用电子显微镜观察发现，电刷与集电环接触面是由无数个点相接触，一般接触面只有电刷总面积的千分之几左右。
接触面积的大小，由电机的转速、集电环材质的硬度、加工精度、偏摆度、电刷的材质、电刷上的压力大小等因素来决定。
有研究发现，外加电压小时，氧化膜绝缘，当电压升高到一定值时，氧化膜被击穿。
当击穿后，不管电流如何增加，由于导电点的增加、导电面积的扩大，则接触电压保持恒定。
氧化膜具有非常好的润滑性能，电刷与集电环接触表面起润滑作用的润滑层主要是石墨膜，这层石墨膜，将电刷与集电环分开，使摩擦在石墨润滑层间进行，降低了摩擦系数，减少了摩擦热的产生，减少了电刷的磨损。
电刷的过热故障，很多情况是由于氧化膜被破坏且无法重新建立导致的。
一、电刷及集电环常见故障的原因及解决办法：电刷在运行中最常见的故障为发热、产生火花、严重的烧损电刷刷握及集电环。
从产生过热故障的原因看，主要有以下几个方面：1 、由于通风不良导致的发热：通风不良主要是因为冷却风道堵塞，集电环表面通风沟、通风孔堵塞、循环风扇风量下降等原因，尤其是当运行中集电环表面温度过高时，导致电刷磨损加剧，碳粉积聚增加，有可能会堵塞上述集电环表面的散热通道。
发电机集电环检修维护事项及故障处分解
3 引起碳刷、滑环发热的因素
(1)碳刷发热量由4部分组成：碳刷自身电阻发热Q1，碳 刷接触压降发热Q2，磨擦发热Q3，刷辫与碳刷接触电阻 和散流电阻发热Q4 。 碳刷自身电阻发热：Q1 =I2R ． 式中：I一流过碳刷的电流： R一碳刷电阻。 碳刷接触压降发热：Q2=I△U 式中： △U一接触压降。 磨擦发热：Q3=FV 式中： F一碳刷压紧力； V一碳刷与滑环的相对运动速度。 接触电阻和散流电阻发热：Q4=I r 式中： I一流过碳刷的电流； r一接触电阻和散流电阻保证电刷在刷握内活动自 如，无卡涩，弹簧压力正常。同时，对未更换的 电刷，按电刷磨损程度，将弹簧压力作适当调整， 使压力正常。 5）在更换电刷过程中，不许用锐利金属工具顶 住电刷增加接触效果，即使是短时间也不允许， 因为万一顶偏，可能造成滑环面损坏或人身事故。 6）每次停机期间，应清除集电环通风沟、孔内 的碳尘物，以免影响通风效果。同时应特别注意 检查集电环底部（运行中不易检查）的电刷情况。 7）为了使两集电环的磨损均匀，每隔一段时间 （至少每年一次）将发电机的集电环极性交换。 如集电环凸凹点及变形偏心，应进行处理。对于 集电环表面的凸凹点，轻者用细纱布打磨，对于 由划伤或灼伤造成较严重的凸凹点。用重新精车 的方法处理。
4．5电流平衡的破坏 一般情况下，碳刷与滑环接触面的接触紧力较大， 即接触压降小，所有碳刷工况相近，每条碳刷的电 流大小接近，刷体的平均温度较低，碳刷间电流相 对稳定平衡。运行一段时间后，碳刷的磨损量相近， 但出现了氧化膜(氧化膜应均匀并有光泽)、气膜、 卡阻等因素，碳刷磨短或弹簧压力降低，碳刷接触 面的接触紧力减小，碳刷间电流重新分配，每条碳 刷的电流差别增大。这个阶段时间长，且逐渐变化， 不容易引起警觉。当环境温度升高或励磁电流增加 时，随时可引起发热，造成平衡破坏。
第一章 发电机运行规程
3.1.2 发电机电压必须与系统电压接近一致，误差不超过±5%。
3.1.3 发电机相位必须与系统相位接近一致,相位差不超过±10°。
3.1.4 发电机相序必须与系统一致。
3.2 发变组自动准同期并列操作：
2.3 同期回路进行过工作，在并列前，应做同期检查试验。
2.4 自动励磁调节装置增减正确，稳定平滑调节。
2.5 手动励磁调节装置增减正确，稳定平滑调节。
2.6 发电机并网开关与灭磁开关联锁试验。
2.7 发电机开关跳闸联动主汽门。
2.8 汽机紧急停运发电机。
3 发电机启动前的准备:
3.1值长应在汽机冲转前1.5～2小时向电气主值下达“开机准备”命令，以便于值班人员有足够时间进行各项检查。
3.2.12 通知值长，发电机已与系统并列，对发电机各部位进行一次详细检查。
3.3 发现下列任一情况禁止将发电机并列：
3.3.1 同步表针转动过快或有跳动现象。
3.3.2 同步表在“零”位不动。
3.3.3 汽机转速不稳定。
3.3.4 同步表回路检修过，但未核相。
3.3.5 发变组开关拒动。
2.1 三相定子电流表有指示。
2.2 定子三相电压不平衡。
2.3 空载励磁电压、励磁电流升至额定值，而定子电压小于额定值。
2.4 升压过程中发电机差动保护动作。
2.5 升压过程中发电机定子接地信号报警。
2.6 升压过程中发电机内部发出焦味、冒烟。
3 发电机与系统并列：
3.1 发电机与系统并列必须满足下列条件：
国华600MW 发电机说明书
强励顶值电倍数：≥2
强励电压相应比：≥2倍/s
允许强励时间：20s
发电机噪音(距机座1m处，高度为1.2m):≤85dB(A)
发电机绝缘等级及温度限值：
定子线圈绝缘等级：F(温度按B级考核)
转子铁芯绝缘等级：F(温度按B级考核)
定子铁芯绝缘等级：F(温度按B级考核)
定子绕组及出线水温度：≤85℃(埋设检温计)
氢气冷却器个数4
氢气冷却器进水温度20～38℃
氢气冷却器出水温度≤45℃
水量4×105t/h
进水压力0.2～0.3 MPa
水压降0.032 MPa
氢气冷却器风阻压降0.00074MPa
轴承润滑油
发电机轴承润滑油量2×533.5L/min
稳定轴承油量25 L/min
进油压力0.05～0.10 MPa
进油温度35～45℃
出油温度≤70℃
密封油
进油温度35～45 ℃
出油温度≤70℃
油量2×90L/min
额定进油压力0.414＋(0.056±0.02)MPa
发电机充氢、充水容积
充氢容积86
定子绕组(含出线)充水容积0.5 m3
发电机主要部件尺寸及重量
定子铁芯外经Da 2625mm
定子铁芯外经Di 1312mm
定子铁芯外经Li 6731mm
转子绕组通过转子引线、导电杆及导电螺钉与集电环相连接。导电螺钉用高强度和高导电率铜合金制成。导电螺钉与转轴之间有密封结构以防漏氢。
集电环用耐磨合金钢制成，与转轴采用热套装配。在集电环与转轴之间设有绝缘套筒。
集电环上加工有轴向和径向通风孔。表面的螺旋沟可以改善电刷与集电环的接触状况，使电刷之间的电流分配均匀。
发电机碳刷维护规则
发电机碳刷正常运行维护和注意事项….沈宇亭1. 用直流钳形电流表和远红外测温仪，定期测量和掌握集电环表面无过热现象，刷架温度应不高于120℃；每个碳刷电流控制在20～100A，刷体温度控制在不大于80℃，但重点检查无电流和室温碳刷及时消除电流不平衡、卡阻等因素，保证碳刷在良好平衡状态工作。
2.经常检查碳刷的活动情况。
用提刷的方法检查鉴定碳刷在刷握内上下活动是否自由，有无卡刷和碳刷焊附在刷握壁的现象。
3.经常检查刷辫是否完好，是否有脱辫现象，导线是否氧化及是否有烧断股线现象等。
有无过热现象，如出现发黑或烧伤应更换。
4.检查有无碳刷颤振的情形。
碳刷松弛，机组振动等原因都将会引起碳刷颤振，此时必须将刷握拔出检查是否有损坏情形，查明颤振原因并消除。
刷握最低点距离滑环3～4毫米，可以减小振动现象。
5.检查刷握和刷架上有无积垢，每月一次定期用吹风管子吹净；特别是绝缘件上的碳尘及灰尘,以避免降低励磁回路的绝缘电阻。
6.每次停机时，应清除集电环通风沟、通风孔内的碳尘物，以免影响散热及通风效果，同时应特别注意集电环底部电电刷情况。
7.检查碳刷的磨损程度。
刷块边缘是否存在剥落现象，如果碳刷磨损严重或刷块有剥落现象，就必须更换。
正常运行中，一般碳刷磨损掉1／3，或碳刷在刷握内有摇摆的情形，应及时更换，消除碳刷太短、电阻值变大、卡阻、阶梯形四面体等现象。
运行中电刷磨损到其顶部仅高出刷握顶部约3mm时，即滑环碳刷长度不小于新碳刷的2/3，应更换电刷。
碳刷更换操作规则1更换碳刷应由有经验的人员执行。
工作人员应站在绝缘垫上，不得接触两极或一手接触碳刷一手接地。
更换时应视情况适当降低无功。
2.电刷宜一次全部更新，如果新旧电刷混用，可能会出现电流分布不均匀现象。
每次更换20%的电刷（即每组A或B的一刷架），每次间隔时间为1-2周，待磨合再逐步更换其余电刷，保证机组的正常运行。
3.领用新碳刷时应首先进行碳刷阻值测量，并将阻值相同的碳刷分别编号存放。