集電環(huán)系統(tǒng)位于上導軸承和受油器之間的集電環(huán)室內，二者在運行過程中會產生大量的油霧，集電環(huán)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(tài)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(huán)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(fā)電機的安全不亂運行。所以對由集電環(huán)系統(tǒng)所產生的碳粉應采取收集措施，保持滑環(huán)室內清潔無碳粉堆積。因此，有必要對集電環(huán)系統(tǒng)安裝碳粉收集系統(tǒng)。
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(fā)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(huán)環(huán)面的空間較小，所以，一旦泛起電刷和集電環(huán)環(huán)面打火現象，不便帶電處理。
碳粉收集系統(tǒng)主要有以下幾個作用。
a. 碳粉收集。碳粉收集是該系統(tǒng)的主要作用，碳粉收集系統(tǒng)將碳粉收集于指定位置，以便在不停機的狀態(tài)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(tǒng)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(fā)電機滑環(huán)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(huán)系統(tǒng)。因為滑環(huán)室內存在油霧，油霧在一定程度上影響了電刷和滑環(huán)環(huán)面的充分接觸，所以碳粉收集系統(tǒng)應能對集電環(huán)系統(tǒng)起到保護作用。
2集電環(huán)系統(tǒng)改造方案
葛洲壩電廠125 MW水輪發(fā)電機組集電環(huán)系統(tǒng)的改造方案主要包括以下幾部門。
2.1更換集電環(huán)
a. 加寬集電環(huán)?，F有集電環(huán)寬度為40 mm，改造后集電環(huán)寬度將增加為80 mm，增大集電環(huán)的寬度可以進步集電環(huán)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(huán)環(huán)面為螺旋溝槽環(huán)面。舊集電環(huán)環(huán)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(huán)環(huán)面的充分接觸。新集電環(huán)環(huán)面采用螺旋溝槽環(huán)面，增加了集電環(huán)環(huán)面和電刷之間的透氣性，有利于集電環(huán)環(huán)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。
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