某电厂安装两台国产600MW间接空冷燃煤发电机组，发电机型号为QFSN－600－2YHG。励磁方式采用自并励励磁系统，额定励磁电压418V，额定励磁电流4128A。滑环每极16个刷握，每个刷握4个碳刷，整台发电机共128个碳刷。刷握采用恒压弹簧，碳刷为上海摩根NCC634型碳刷。在实际使用过程中，由于原厂刷握的缺陷，时常发生碳刷打火、碳刷电流不均匀等故障，是机组安全运行的一大隐患。改用新型刷握后，可以有效防止碳刷打火等故障的发生。
1、旧式刷握的常见故障分析
1.1刷握保持弹簧变形导致滑环打火故障：
该厂某日发现#1发电机西南侧及东南侧滑环表面有大量火花产生，但未形成环火，当时机组负荷为550MW，立即将负荷降至350MW，观查滑环火花发展情况。测量西南侧及东南侧碳刷电流在20A～50A之间，碳刷温度在40℃～70℃之间，滑环温度在80℃～90℃之间，于正常情况相比无异常。碳刷活动自如，松紧适中，无卡涩、摩擦现象；刷辨无变色、断裂、过热、松动现象；碳刷长度适中；恒压弹簧与碳刷的压点为垂直状态，碳刷与滑环的接触角度正常，无歪斜现象。检查刷握，发现保持弹簧变形，校正保持弹簧，滑环打火故障消除。
原因分析：由于刷握质量不过关，在长时间运行后，刷握保持弹簧变形，导致刷握保持弹簧于滑环有轻微接触（如图一，圆圈内为摩擦部位），摩擦产生火花，但由于接触面积小且接触力小，对滑环未造成伤害，所以用频闪仪观查滑环未见划痕。发电机滑环表面采用螺旋散热沟结构，所以当西南侧＃5、＃6刷握保持弹簧产生火花时，由于转子旋转，转速在3000r/min，所产生的火花随着旋转而在滑环西南侧及滑环东南侧蔓延，造成发电机滑环西南侧及东南侧均有火花产生的假象。 
刷握保持弹簧摩擦部位（图一）
1.2 刷握恒压弹簧压力不均匀导致打火故障：
该厂某日发现#2发电机西南侧滑环表面有火花产生，主要集中在＃3、＃4、＃6、＃7、＃8刷握，但未形成环火，此时＃2机负荷为380MW，励磁电流为2800A。测量西南侧及东南侧碳刷电流在30A～60A之间，碳刷温度在40℃～70℃之间，滑环温度在80℃～90℃之间，于正常情况相比无异常。判断打火原因为刷握恒压弹簧压力不够。
原因分析：
（1）根据发电机厂家技术资料要求，刷握恒压弹簧钢片标准压力为140g～250g/cm2，我厂碳刷面积2.5cm×3.2cm＝8cm2，则弹簧压力范围为8×140g～250/1000＝1.12～2.0Kg，且每个刷握内各个弹簧的压力不能超过5％。我厂部分旧式刷握弹簧压力数据如下：
发电机刷握弹簧压力表（单位：Kg）
从上表可以看出，旧式刷握恒压弹簧压力在1.0－1.6Kg之间，且每个刷握四个弹簧的压力也不均匀。在发电机运行中，弹簧压力大的碳刷温度高，磨损较快且电流大，弹簧压力小的碳刷电流小甚至无电流，出现零电流碳刷，这样势必造成有效碳刷数量减少，大部分电流都集中于受压大的碳刷上，使其严重发热甚至烧红。
（2）刷握与滑环的间隙较大，基本都在8mm以上，而发电机厂家技术资料要求为3mm-5mm。在发电机运行中，当碳刷磨损到一定程度的时候，刷握对碳刷的固定作用变差，使碳刷在刷握中随着电机的旋转振动而振动冒火，有些碳刷甚至出现个别边角被打掉的现象，严重影响机组的安全运行。
（3）长时间的使用，部分恒压弹簧已变形，恒压弹簧的压力不在碳刷中心，造成碳刷在刷握内倾斜，引起碳刷弹跳，而发电机滑环表面由于运行工况恶化，使滑环表面磨损不均匀，出现凹凸不平的棱，加剧了发电机滑环打火事故的发生。
（4）刷握旋转手柄固定销有不同程度的磨损，使刷握在刷架内不能很好的固定，产生微小的振动。
2、新型刷握的优点
根据以上两起事故，为保证发电机组的安全运行，在考察其它电厂刷握的结构后，决定采用新型刷握，有效防止由于发电机刷握引起的一些常见故障。新型刷握的优点如下：
2.1刷握恒压弹簧
旧式刷握的恒压弹簧固定在刷握上（如图二），当一只刷握的任意一个恒压弹簧损坏，就需要更换一个刷握，维护成本极高。新型刷握采用插拔式恒压弹簧（如图三），当一个恒压弹簧损坏时，可立即更换，不用更换整只刷握，维护方便。当发电机运行一段时间，出现刷握恒压弹簧压力不均时，可对恒压弹簧进行全部更换，保证刷握全部弹簧压力在同一范围内。
旧式刷握恒压弹簧（图二） 新型刷握弹簧（图三）
2.2刷握保持弹簧
刷握保持弹簧（如图四）的作用为当刷握从刷架拔出时，刷握手柄旋转90度，手柄螺杆放松保持弹簧，保持弹簧卡住碳刷，使四个碳刷同时离开滑环；当刷握插入刷架时，刷握手柄旋转90度，手柄螺杆压紧保持弹簧，保持弹簧放开碳刷，使四个碳刷同时接触滑环。但在实际应用中，保持弹簧的作用已完全丧失，且由于保持弹簧故障，已发生两起影响发电机安全运行的故障。因此，对刷握保持弹簧的改进迫在眉睫。而新型刷握对保持弹簧进行了改进（如图五）。
旧式刷握保持弹簧（图四） 新型刷握保持弹簧（图五）
（1）新型刷握将原来的弯曲钢板去除，改用弹簧固定碳刷，可以防止保持弹簧弯曲部分由于长期运行产生变形，进而与发电机滑环相摩擦，产生火花，消除了故障隐患。
（2）旧式刷握保持弹簧固定钢片厚度仅为0.3mm，在刷握反复的使用过程中，固定钢片不断的变形，极易断裂，造成碳刷卡在刷握内，进而引起碳刷电流过大，温度过高，烧损设备。新型刷握保持弹簧固定钢片由两块1.5mm厚的钢板扣在一起组成，变形强度大大提高。
2.3碳刷使用时间
旧式碳握碳刷槽口尺寸为：15mm×24mm，新型刷握碳刷槽口尺寸为18mm×44mm，如图（六）。
新、旧刷握槽口对比（图六）
旧式刷握由于槽口限制，碳刷磨损掉15mm就得更换，否则，碳刷刷辫卡住刷握槽口，容易造成碳刷卡在刷握内，导致碳刷着火事故。所以，需要频繁更换碳刷。碳刷长度为100mm，我厂只用15mm就需要更换，造成碳刷的极度浪费。根据以往使用经验，一只碳刷使用时间为15－30天。而新型刷握加大了槽口宽度和槽的深度，碳刷使用长度可以达到60mm，是原来的四倍，碳刷利用率明显增加。根据＃2机使用情况，碳刷最少也可使用50天，经济效益尤为突出。
2.4刷握固定
刷握在刷架上由一块刷握固定钩板及三块刷握固定挡板固定（图七），如果固定不良，将导致刷握在刷架内接触不良，引起刷握的发热，并使刷握导电能力下降；其次，刷握固定不良，导致碳刷在刷握内“弹跳”，加剧了故障发生的可能性。原厂刷握固定钩板及刷握固定挡板厚度均为1.5mm，且已经变形（图八），为机组的安全运行已经埋下隐患，必须立即更换。
旧式刷握固定钩板及固定挡板 （图七） 已变形的刷握固定钩板（图八）
新型刷握固定钩板厚7mm，新刷握固定挡板厚5mm（图九），更换后可以保证刷握很好的固定在刷架上，进而保证机组的安全运行。
新型刷握固定钩板及刷握固定挡板（图九）
3、改造过程
利用停机检修时间，更换发电机刷握和刷握固定钩板及挡板，分为以下几个步骤：
3.1待发电机停止盘车，确认转子无电压后，将旧型刷握全部拔下，清扫刷架和滑环卫生。
3.2拆卸原有的刷握固定钩板和刷握固定挡板，安装新型固定钩板和固定挡板，在此过程中要做好防止螺丝钉掉落的安全措施。
3.3清扫新型刷握，安装碳刷。将刷握插入刷架，调整刷握和滑环之间的间隙为3mm-5mm。改造完毕。
4、综合评价
4.1. 安全评价。
（1）碳刷电流均匀。由于新型刷握恒压弹簧压力为1.45Kg，且每只刷握的四只弹簧压力均相同，使得同一个刷握内四只碳刷电流分布更加均匀，消除了每只刷握内电流不均而引起的碳刷过热、烧损事故。
（2）恒压弹簧压力点位于碳刷中心且垂直，可以保证碳刷与滑环接触良好，防止出现由于恒压弹簧倾斜，导致弹簧压力倾斜而导致碳刷与滑环接触不良，造成碳刷及滑环打火。
（3）改进的保持弹簧，消除了设备隐患，在调整了刷握和滑环之间的间隙后，碳刷边角破损的现象消除，有利于机组的安全运行。
（4）更换固定钩板及固定挡板，使刷握在刷架内固定牢固，防止刷握斜插在刷架内，避免出现同一个刷握内的四个碳刷不再同一个水平面上，从而使碳刷电流过大或过小。
4.2. 经济效益。按每台机每年运行5500小时计算，使用旧式刷握，每年需要碳刷数量约为500只，更换新型刷握后，碳刷使用时间延长至原来的四倍，需要碳刷数量则降为原来的1/4，为125只，每年可节约碳刷375只，按照一只碳刷300元计算，每年可节约检修费用112500元。
通过对发电机刷握的改造，消除了发电机碳刷打火、碳刷电流不均匀等缺陷，保证了发电机组的安全、稳定运行。同时改造后的刷握减少了设备运行成本，在倡导“节能降耗、节能减排”的今日，效果尤为突出。