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發布時間：2020-07-16 17:01:46
集電環系統位于上導軸承和受油器之間的集電環室內，二者在運行過程中會產生大量的油霧，集電環室內空間相對比較密閉，油霧對因電刷磨損而產生的碳粉的吸附作用較大，輕易產生油性碳粉污垢。有實驗表明，在疏松干燥的狀態下，石墨碳粉的絕緣電阻可達到100 MΩ以上，但是在油霧作用下絕緣電阻迅速減小為零。由此可見，油性碳粉污垢也是造成滑環室內各絕緣件絕緣機能下降的主要原因之一。機組運行時，若油性碳粉污垢較多，則輕易造成缺陷甚至導致事故，需要停機處理或帶電清掃，影響發電機的安全不亂運行。所以對由集電環系統所產生的碳粉應采取收集措施，保持滑環室內清潔無碳粉堆積。因此，有必要對集電環系統安裝碳粉收集系統。
因為電刷的數目減少，電刷間的間距增大，因此，電刷的分布方式也會相應地有所改變?，F有的水輪發電機組電刷分布主要有整圓分布和雙半圓分布兩種方式。
整圓分布是指上下兩個刷架上的所有碳刷呈平均360°分布，對于18套電刷刷握，每個電刷的夾角為20°。整圓布置方式有如下特點：電刷之間的工作空間較大，便于帶電更換電刷，同時有利于散熱；電流分布平均。但是，因為電刷是整圓分布，在不拆卸電刷的情況下清掃和打磨集電環環面的空間較小，所以，一旦泛起電刷和集電環環面打火現象，不便帶電處理。
碳粉收集系統主要有以下幾個作用。
a. 碳粉收集。碳粉收集是該系統的主要作用，碳粉收集系統將碳粉收集于指定位置，以便在不停機的狀態下對所收集的碳粉進行處理。
b. 隔離碳粉和油霧。碳粉收集系統應具備一定的密閉性，這樣可以將油霧和碳粉隔離，從而避免油性碳粉污垢的形成，使發電機滑環室內各絕緣部件的絕緣機能得到一定程度的保護。
c. 保護集電環系統。因為滑環室內存在油霧，油霧在一定程度上影響了電刷和滑環環面的充分接觸，所以碳粉收集系統應能對集電環系統起到保護作用。
2集電環系統改造方案
葛洲壩電廠125 MW水輪發電機組集電環系統的改造方案主要包括以下幾部門。
2.1更換集電環
a. 加寬集電環?，F有集電環寬度為40 mm，改造后集電環寬度將增加為80 mm，增大集電環的寬度可以進步集電環的散熱機能，且有利于電刷和刷握安裝方式的改造。
b. 改集電環環面為螺旋溝槽環面。舊集電環環面均為平面結構，輕易導致電刷表面形成微小的氣膜，不利于碳刷和集電環環面的充分接觸。新集電環環面采用螺旋溝槽環面，增加了集電環環面和電刷之間的透氣性，有利于集電環環面的充分接觸。這種結構已經在三峽機組和葛洲壩增容機組上得到成功應用。
c. 增加上下集電環的間距。增加集電環間距的主要目的在于防止機組溘然抬機而導致上下集電環之間短路，減小集電環環面燒蝕的概率。
2.2電刷系統改造
為了實現不停機更換碳刷，以及利便碳刷收集系統的安裝，分別對電刷、刷架、刷握系統進行了改造。電刷系統改造主要包括以下兩個方面。
2.2.1改變電刷的數目及截面積
目前葛洲壩電廠125 MW機組所采用的是摩根公司出產的NCC634型電刷，正負兩極電刷刷握一共76套，每套面積為25×30=750 mm2。76套電刷的截面積為76×7.5=570 cm2，單極截面積為570÷2=285 cm2。在知足改造后保持總截面不減小的前提下，可增加碳刷之間的間隔，以利便電刷帶電更換?？蓪⒄搩蓸O電刷及刷握減少為36套，每極18套，每套的截面積不得小于285÷18=15.9 cm2，在保持目前電刷長寬比例為5:6的條件下，電刷的尺寸為3.7×4.4=16.28 cm2。
根據電刷的載流密度，對上述尺寸效驗如下：葛洲壩電廠125 MW機組的額定勵磁電流大值為1 653 A，上述電刷尺寸的截面積共為18×16.28=293.04 cm2，考慮規程劃定的電刷和集電環表面的小接觸面積不得小于75%，則小可接觸面積為293.04×75%=219.78 cm2，每個電刷的電流密度為1 653÷219.78=7.52 A/cm2，小于NCC634型電刷載流密度10 A/cm2。因此，電刷的尺寸可取為37 mm×44 mm。
2.2.2改變電刷的分布方式
雙半圓分布是指上下兩個刷架上分別為半圓，并對稱布置在大軸的兩側。目前葛洲壩電廠機組所采用的布置方式與此相似。雙半圓布置方式有以下特點：可以在不拆卸電刷的情況下，為清掃和打磨集電環環面提供另外半圓空間，便于帶電處理電刷打火。但是，這種分布方式電刷之間的工作空間較小，不便帶電更換電刷，也不利于散熱，與整圓分布比擬電流分布不夠平均。
綜合考慮整圓分布和雙半圓分布兩種方式的優缺點，本方案采用了306°分布，即上下兩個刷架上的所有碳刷呈平均306°分布，每個電刷的夾角為17°。
2.3隔離腔安裝
隔離腔在整個裝置中起隔離油霧和碳粉、為碳粉收集裝置提供合適的風路、保護集電環裝置的作用，其安裝要求有一定的密閉性，同時要求在因發電機甩負荷而產生抬機現象時，不能影響其安裝位置。
綜合上述各因素，提出以下安裝方案：隔離罩上沿略高于上滑環面的上沿，在隔離罩上沿的邊沿安裝柔性耐磨橡膠，但是不與滑環上沿接觸，耐磨橡膠和隔離罩的連接方式可以考慮磁性橡膠連接。
該安裝方式有如下特點：密閉性強，漏風量?。话惭b和以后的清掃工作較為利便。但是柔性耐磨橡膠材料難以選擇，并且假如機組在旋轉狀態下抬機會和耐磨橡膠發生摩擦，產生附加橡膠粉末或顆粒。
2.4透風系統
碳粉收集裝置是通過控制空氣的流向帶走碳粉的，合適的透風系統還有利于集電環系統的散熱，所以，透風系統的主要要求就是選擇合適的風路。
集電環碳粉收集裝置的風路是利用集電環裝置的旋轉產生徑向風壓，并在隔離腔外加裝抽風管道和抽風風機。該透風系統的主風路為集電環、集電環支架和發電機大軸之間的孔洞——集電環、隔離腔、抽風管道和抽風風機，另外，因為隔離腔的密封機能較弱，不可避免地存在漏風風量。