一、故障經過
12月10日8時31分,#3發電機有功負荷200MW,轉子勵磁電壓232V,勵磁電流1850A。#2機諫壁大修人員發現#3發電機12米碳刷處冒火花并有焦糊味,運行人員到現場檢查發現碳刷嚴重冒火后,立即將發電機無功負荷由80MVAR降至18MVAR,但冒火情況繼續惡化,并發出發電機轉子一點接地信號。8時42分,運行人員手動斷開#3發電機2203主開關,汽機聯跳,緊急停爐。
二、碳刷損壞情況
停機后檢查發現,#3發電機勵磁機10組碳刷盒均有不同程度燒損,其中四組已嚴重燒毀;導電板有輕度燒傷,環氧隔板一側過熱焦糊,滑環有中度電燒傷痕跡,絕緣套邊緣輕度燒傷,勵磁機擋風環受熱變形。
三、碳刷燒損的原因分析
碳刷燒損是由初期的碳刷打火發展而來的。碳刷打火應有以下幾種原因:
1、滑環、電刷、刷握及刷架表面臟污;
2、刷握邊緣卡澀、彈簧壓力不勻;
3、機組軸系振動較大,帶動滑環一起振動。
由于以上原因造成一些碳刷接觸不良,接觸電阻增大,使碳刷間電流的分配不均勻度變大,引起碳刷打火。
碳刷打火后開始發熱,由于碳刷的負溫度效應,碳刷的接觸電阻變小,這樣,流過該碳刷的電流將增加,則該碳刷愈加發熱,直至接觸電阻降至飽和最低值,流過的電流至飽和最大值。如此惡性發展,使碳刷持續受熱升溫。同時,碳刷引線由于流過很大電流,也發熱升溫,經過一段時間后,溫度達到碳刷引線(紫銅)的熔點溫度時,碳刷的引線燒斷,該組碳刷退出運行。
當故障極部分碳刷引線燒斷或受熱變形卡澀退出運行后,正常運行的碳刷將承擔全部轉子電流而出現過載現象,導致其過熱升溫,并重復上述碳刷的惡化過程。隨著碳刷惡化程度的發展和數量的增加,碳刷打火愈演愈烈,并形成環火,產生很高的熱量,直至燒損碳刷各部件。
四、事故責任
發電機碳刷打火而發展為碳刷嚴重燒損,與機組軸系振動較大,碳刷本身結構和質量存在一定問題,如碳刷 彈片壓力不均等因素有關,同時,暴露出檢修人員在發電機碳刷的維護、檢查方面還存在一定問題:
1、碳刷各部件表面臟污,清掃不及時;未定期測量碳刷的均流情況,使碳刷平時即使在未打火的情況下,均流情況也不好;
2、11月底,#3發電機碳刷曾數次打火,并發生一次引線燒斷情況,
檢修人員雖進行了處理,消除了碳刷打火現象,但碳刷的整體工作狀況并未得到根本改變。
3、檢修部電氣分部應對此次事件的發生負主要責任。
4、發電機碳刷燒損有一個產生、發展和惡化的過程。運行人員未及時檢查發現碳刷打火現象,對此次事件的發生負有次要責任。
五、防范措施
1、運行人員要加強對運行機組的巡回檢查,及時發現碳刷打火現象。如發現碳刷打火,除及時通知檢修人員外,應盡快戴上絕緣手套,提拉碳刷,以及時消除卡澀、過熱及異常振動,恢復碳刷滑動自如。
2、檢修人員每天巡視一次,檢查刷架結構、滑環與碳刷間隙、碳刷恒壓彈簧等應符合要求,及時更換過短、損壞、發熱變形的碳刷。
3、檢修要采取技術措施,采用新工藝研磨碳刷接觸面,使新換碳刷接觸面與安裝位置滑環弧面接觸良好。
4、檢修人員每次停機時,用壓縮空氣進行吹掃,清除刷架、刷握、滑環等處的積灰和污垢,使碳刷活動自如。
5、檢修人員每半月測量一次碳刷的均流度和溫度,便于發現過熱、接觸電阻大的碳刷和評價碳刷的均流度。
6、在以后的機組大、小修中,對滑環進行拋光處理。
7、對發電機碳刷的改造的必要性進一步予已確認。
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