330MW汽轮发电机高速集电环电刷过热原因分析与处理

吴 昊

（广州恒运热电（D）厂有限责任公司，广东 广州 510730）

某电厂使用东方汽轮机机组，额定负荷330MW，水氢氢方式冷却，设计采用机端变-静止可控硅自并励励磁方式。额定参数如表1所示。

表1 励磁系统参数一览表

本公司采购的碳刷型号是NCC634，其尺寸为25*38.1*102，额定电流密度为10A/cm2，肖式硬度为20，摩擦系数为0.29，接触压降为2.50V。

1 集电环作用和原理

发电机励磁电流经由静止的碳刷通过旋转的集电环正级流入转子绕组，再由集电环负极平均分成32份通过32个负极碳刷导入励磁整流负极，形成闭合回路。励磁电流流向顺序为：励磁间直流正极→32个静止碳刷正极→集电环正极→转子绕组正极→转子绕组负极→集电环负极→32个静止碳刷负极→励磁间直流负极。其中集电环又称为滑环，随转子同步转动，它的作用是收集励磁中的直流电并导入转子绕组中，为定子绕组创造高速旋转的感应电磁场。

集电环密封罩均匀分布有通风孔，通风孔与表面呈30°倾角，如图1所示。在冷却风扇旋转过程中，可以在滑环表面形成负压，对碳刷进行冷却，并吸走摩擦产生的碳粉，防止滑环集粉，冒火。碳刷安装在刷架上，通过恒压弹簧的压迫，碳刷可以与集电环有效的接触。如图2所示。

图1 集电环冷却风扇

图2 碳刷

2 碳刷过热的影响因素

根据热平衡原理可知，碳刷的发热因素有碳刷电流产生的电热效应以及机械摩擦产生的机械热；同时碳刷也存在散热效应，主要为自然散热方式和冷却风散热方式。

式中，P——总的发热功率；……