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摘 要：我国电力系统在稳固发展输电网、配电网的同时，电厂建设再次成为投资热点，新一轮电厂建设已经在全国范围内展开。随着电力体制改革和电力市场化的推进，发电厂大机组加强了电力系统的发电能力，但缺点是机组的故障会引起电力系统较大的波动，本文结合内蒙古某热电厂发电机滑环碳刷冒火故障、变压器绝缘性能下降、110V直流接地等问题，从机组的运行条件及检修维护等方面进行分析，并提出了相应的维护对策。
关键词：发电厂；发电机：碳刷；接地；故障
1. 发电机滑环碳刷故障分析
内蒙古某热电厂一期安装2台国产300 MW 直接空冷燃煤发电机组，发电机型号为QFS2—300—2。励磁方式采用的是自并励静止可控硅整流励磁系统，额定励磁电流1819 A。发电机滑环采用优质耐磨合金钢锻造成型 J，直径380 mm。碳刷型号为上海摩根NCC634型，共72个碳刷，每极36个，采用恒压刷握，恒压弹簧压力为1.1～1.2 kg。在滑环外圆表面车有螺旋形槽，以消除碳刷与滑环表面在高速运转时形成的空气薄膜层，改善二者之间的接触。滑环上开有许多斜向通风孔，2个滑环之间装有1只离心风扇，以降低运转时滑环的温度。碳刷和滑环二者组成滑动的接触导体，担负着向转子绕组提供励磁电流的重要作用。
1.1发电机滑环碳刷常见故障分析
1.1.1碳刷刷辫烧断故障
该机组在碳刷刷辫运行中经常出现过热现象，在机组运行中，使用不同型号压簧、碳刷，由于压簧的压力不同，使得碳刷与滑环间的接触点电阻不一样，使得同极滑环上不同碳刷间电流不均，部分碳刷电流太大，造成压簧严重受损变形，产生火花。但由于刷辫外部包有绝缘，烧断后不易发现。
原因分析：由于恒压弹簧不同型号的碳刷混用，并且压力不匀，碳刷与滑环的接触不好及刷辫与碳刷的接触不良造成碳刷分流不均，个别碳刷过载而烧毁。
处理对策：
（1）将发电机滑环上的所有压簧全部更换为同一型号的压簧，并且根据机组检修情况测试其压力，每个碳刷对集电环的压力应基本相等，约2X 5.88±7%牛顿（用弹簧秤测量）。
（2）运行各班每小时对发电机滑环、碳刷、压簧进行一次全面、系统地检查。
（3）发电机碳刷长度大于新碳刷长度的2/3，将长度不足碳刷更换。更换时同一极滑环上碳刷使用同一电阻值的碳刷。
（4）新碳刷必须研磨，以保证碳刷与滑环表面接触面积达70%以上，且在刷握范围内能上下灵活运动，无卡涩现象。
1.1.2滑环与碳刷之间出现火花故障
碳刷型号虽然相同，但由于存在阻值上的差异，同极滑环上碳刷间电流分配不均，个别碳刷通流偏大，压簧发热变形，压力减小，产生火花。滑环和碳刷在接触过程中将失去正常工作条件，发生环火，烧损电刷及刷架，损伤滑环，造成一点接地。
原因分析：滑环与碳刷之间出现火花的原因有两种。
（1）由于碳刷跳动，碳刷磨损严重，刷块边缘有剥落现象，集电环磨损不均及机组振动引起碳刷颤振。
（2）由于碳刷质量不合格，含石墨量过低，且内部硬质杂质成份过高，使碳刷和滑环接触不良而出现火花。
处理对策：
（1）因碳刷有破裂细块掉在刷握中，将破损的细碳刷块清除，若破损严重，及时更换破损严重的碳刷。
（2）因弹簧压力不够，更换新的弹簧夹
（3）因刷握变形，将碳刷上下方向调换，如还有跳动现象，更换刷握。
2. 变压器故障分析
油浸式变压器的绝缘油与空气相接触时，就会因吸湿、氧化等作用而使绝缘油性能变坏，使变压器线圈的绝缘性能变坏，从而使整个变压器的绝缘性能下降。
2.1变压器常见故障分析
2.1.1变压器绝缘性能下降
该电厂220 kV变电站1号主变压器，型号SFPZ一120000/220，2007年10月大修。2009年对该主变进行例行试验，测得的一次绕组对二次及地的绝缘电阻与上一次试验值相比明显降低，且吸收比及极化指数接近1，试验数据见表1
其中2009年例行试验测得的一次绕组对二次绕组及地的10 min绝缘电阻R。。为3490 MΩ，lmin绝缘电阻R60为3520 MΩ，极化指数R600/R60为0.99。
原因分析：
由表l得知，该变压器一次绕组对地的绝缘电阻2次试验值比较变化很大
变压器一次对地的绝缘电阻不合格。二次绕组对地及一二次绕组之间绝缘良好，铁心绝缘良好。一次绕组对二次及地的绝缘电阻为R0、R1、R12并联值；二次对一次及地的绝缘电阻为R3、R2、R12 并联值；一次绕组加压，二次绕组屏蔽绝缘电阻为R0、R1 ；一、二次绕组对地绝缘电阻为R2、R1、R0。试验时，二次绕组对一次绕组及地的绝缘电阻合格，说明R2、R12合格；一次绕组对二次及地的绝缘电阻不合格，说明R0、R1 并联支路中，有一个支路中绝缘电阻不合格，由此证明有载分接开关和变压器一次绕组对地的某部分存在绝缘缺陷。该变压器长期运行中，结合二次及铁心对地的绝缘电阻值，变压器本体没有受潮，而且变压器套管末屏绝缘良好，该变压器属于中性点末端引出，变压器有载分接开关的切换开关与变压器本体分别在2个油箱中，缺陷部位可能在有载分接开关部分，依据电力设备预防性试验规程要求：变压器分接开关油击穿电压应不低于25 kV，而2008年绝缘油定检中击穿电压值下降较多，经过复试发现试验数据无下降趋势，在2009年复试中发现有载分接开关绝缘油击穿电压值为14 kV，测试微水含量为45 mg/L，因此判断为有载分接开关进水受潮。
处理对策：
为了防止上述情况的发生，在其内部密封氮气，以防止有载分接开关进水受潮。
3. 110V直流系统故障分析
厂用6kV、PC、MCC系统及重要负荷控制回路基本采用直流110V，每段直流屏母线上均装设绝缘监察选线装置，当发生直流系统接地故障时，绝缘监察选线装置能准确检测出故障回路并在上位机报警。
3.1 110V直流系统常见故障分析
3.1.1 110V直流系统接地
正常时，测量直流110V系统正对地为+55V左右、负对地为-55V左右，该电厂曾发生A闭冷水泵控制电源开关接地故障，故障相对地电压为0。首先确认出是正接地还是负接地。在没有专用仪器确认接地负荷的情况下，只能通过依次断开负荷直流控制回路开关的方法来进行确认，直至接地相电压恢复为止。
原因分析：
经检查，A闭冷水泵控制电源开关，机械部分与直流电缆摩擦，导致绝缘破坏。
处理对策：
将破损位置用绝缘包布包好，并对开关进线重新布置，避免与机械部分再次摩擦。
4. 结语
随着社会的发展和科技的进步，工业化生产水平在逐年攀升。虽然我国的电一电气已经实现了信息化、技术化、全自动化，进入了一个新时代，开创了先进的生产纪元，然而，在生产运作过程中，电厂电气运行的故障也不可避免，发电机滑环碳刷冒火，变压器绝缘性能下降、110V直流系统接地是否安全可靠投运，已成为影响电厂电气运行安全稳定的3个重要问题。根据以上故障发生的正确分析及在故障发生时的实践处理中，有效地证明了方法可靠可用，望能给同行一个借签。■
关键词：发电厂；发电机：碳刷；接地；故障
1. 发电机滑环碳刷故障分析
内蒙古某热电厂一期安装2台国产300 MW 直接空冷燃煤发电机组，发电机型号为QFS2—300—2。励磁方式采用的是自并励静止可控硅整流励磁系统，额定励磁电流1819 A。发电机滑环采用优质耐磨合金钢锻造成型 J，直径380 mm。碳刷型号为上海摩根NCC634型，共72个碳刷，每极36个，采用恒压刷握，恒压弹簧压力为1.1～1.2 kg。在滑环外圆表面车有螺旋形槽，以消除碳刷与滑环表面在高速运转时形成的空气薄膜层，改善二者之间的接触。滑环上开有许多斜向通风孔，2个滑环之间装有1只离心风扇，以降低运转时滑环的温度。碳刷和滑环二者组成滑动的接触导体，担负着向转子绕组提供励磁电流的重要作用。
1.1发电机滑环碳刷常见故障分析
1.1.1碳刷刷辫烧断故障
该机组在碳刷刷辫运行中经常出现过热现象，在机组运行中，使用不同型号压簧、碳刷，由于压簧的压力不同，使得碳刷与滑环间的接触点电阻不一样，使得同极滑环上不同碳刷间电流不均，部分碳刷电流太大，造成压簧严重受损变形，产生火花。但由于刷辫外部包有绝缘，烧断后不易发现。
原因分析：由于恒压弹簧不同型号的碳刷混用，并且压力不匀，碳刷与滑环的接触不好及刷辫与碳刷的接触不良造成碳刷分流不均，个别碳刷过载而烧毁。
处理对策：
（1）将发电机滑环上的所有压簧全部更换为同一型号的压簧，并且根据机组检修情况测试其压力，每个碳刷对集电环的压力应基本相等，约2X 5.88±7%牛顿（用弹簧秤测量）。
（2）运行各班每小时对发电机滑环、碳刷、压簧进行一次全面、系统地检查。
（3）发电机碳刷长度大于新碳刷长度的2/3，将长度不足碳刷更换。更换时同一极滑环上碳刷使用同一电阻值的碳刷。
（4）新碳刷必须研磨，以保证碳刷与滑环表面接触面积达70%以上，且在刷握范围内能上下灵活运动，无卡涩现象。
1.1.2滑环与碳刷之间出现火花故障
碳刷型号虽然相同，但由于存在阻值上的差异，同极滑环上碳刷间电流分配不均，个别碳刷通流偏大，压簧发热变形，压力减小，产生火花。滑环和碳刷在接触过程中将失去正常工作条件，发生环火，烧损电刷及刷架，损伤滑环，造成一点接地。
原因分析：滑环与碳刷之间出现火花的原因有两种。
（1）由于碳刷跳动，碳刷磨损严重，刷块边缘有剥落现象，集电环磨损不均及机组振动引起碳刷颤振。
（2）由于碳刷质量不合格，含石墨量过低，且内部硬质杂质成份过高，使碳刷和滑环接触不良而出现火花。
处理对策：
（1）因碳刷有破裂细块掉在刷握中，将破损的细碳刷块清除，若破损严重，及时更换破损严重的碳刷。
（2）因弹簧压力不够，更换新的弹簧夹
（3）因刷握变形，将碳刷上下方向调换，如还有跳动现象，更换刷握。
2. 变压器故障分析
油浸式变压器的绝缘油与空气相接触时，就会因吸湿、氧化等作用而使绝缘油性能变坏，使变压器线圈的绝缘性能变坏，从而使整个变压器的绝缘性能下降。
2.1变压器常见故障分析
2.1.1变压器绝缘性能下降
该电厂220 kV变电站1号主变压器，型号SFPZ一120000/220，2007年10月大修。2009年对该主变进行例行试验，测得的一次绕组对二次及地的绝缘电阻与上一次试验值相比明显降低，且吸收比及极化指数接近1，试验数据见表1
其中2009年例行试验测得的一次绕组对二次绕组及地的10 min绝缘电阻R。。为3490 MΩ，lmin绝缘电阻R60为3520 MΩ，极化指数R600/R60为0.99。
原因分析：
由表l得知，该变压器一次绕组对地的绝缘电阻2次试验值比较变化很大
变压器一次对地的绝缘电阻不合格。二次绕组对地及一二次绕组之间绝缘良好，铁心绝缘良好。一次绕组对二次及地的绝缘电阻为R0、R1、R12并联值；二次对一次及地的绝缘电阻为R3、R2、R12 并联值；一次绕组加压，二次绕组屏蔽绝缘电阻为R0、R1 ；一、二次绕组对地绝缘电阻为R2、R1、R0。试验时，二次绕组对一次绕组及地的绝缘电阻合格，说明R2、R12合格；一次绕组对二次及地的绝缘电阻不合格，说明R0、R1 并联支路中，有一个支路中绝缘电阻不合格，由此证明有载分接开关和变压器一次绕组对地的某部分存在绝缘缺陷。该变压器长期运行中，结合二次及铁心对地的绝缘电阻值，变压器本体没有受潮，而且变压器套管末屏绝缘良好，该变压器属于中性点末端引出，变压器有载分接开关的切换开关与变压器本体分别在2个油箱中，缺陷部位可能在有载分接开关部分，依据电力设备预防性试验规程要求：变压器分接开关油击穿电压应不低于25 kV，而2008年绝缘油定检中击穿电压值下降较多，经过复试发现试验数据无下降趋势，在2009年复试中发现有载分接开关绝缘油击穿电压值为14 kV，测试微水含量为45 mg/L，因此判断为有载分接开关进水受潮。
处理对策：
为了防止上述情况的发生，在其内部密封氮气，以防止有载分接开关进水受潮。
3. 110V直流系统故障分析
厂用6kV、PC、MCC系统及重要负荷控制回路基本采用直流110V，每段直流屏母线上均装设绝缘监察选线装置，当发生直流系统接地故障时，绝缘监察选线装置能准确检测出故障回路并在上位机报警。
3.1 110V直流系统常见故障分析
3.1.1 110V直流系统接地
正常时，测量直流110V系统正对地为+55V左右、负对地为-55V左右，该电厂曾发生A闭冷水泵控制电源开关接地故障，故障相对地电压为0。首先确认出是正接地还是负接地。在没有专用仪器确认接地负荷的情况下，只能通过依次断开负荷直流控制回路开关的方法来进行确认，直至接地相电压恢复为止。
原因分析：
经检查，A闭冷水泵控制电源开关，机械部分与直流电缆摩擦，导致绝缘破坏。
处理对策：
将破损位置用绝缘包布包好，并对开关进线重新布置，避免与机械部分再次摩擦。
4. 结语
随着社会的发展和科技的进步，工业化生产水平在逐年攀升。虽然我国的电一电气已经实现了信息化、技术化、全自动化，进入了一个新时代，开创了先进的生产纪元，然而，在生产运作过程中，电厂电气运行的故障也不可避免，发电机滑环碳刷冒火，变压器绝缘性能下降、110V直流系统接地是否安全可靠投运，已成为影响电厂电气运行安全稳定的3个重要问题。根据以上故障发生的正确分析及在故障发生时的实践处理中，有效地证明了方法可靠可用，望能给同行一个借签。■