（1）概述

    碳刷是风电发电运行过程中极易出现问题的组成部分，极小的问题会可能会引发较大的事故，从风机便于维护的角度出发，选择高效、耐磨的碳刷在风机运行中都具有非常大的意义。

（2）碳刷性能要求

    a、在换向器或集电环表面能较快形成一层均匀、适度和稳定的氧化薄膜。

    b、碳刷的使用寿命长，并不磨损换向器或集电环。

    c、碳刷具有良好的换向和集流性能，使火花抑制在允许的范围内，并且能量损耗小。

    d、碳刷运行时，不过热，噪音小，装配可靠，不破损。

（3）可靠的接地方案

    Carbex电刷应用最广的领域之一就是轴接地。

    Carbex提供各种轴接地用的电刷和电刷固定装置。轴接地碳刷的应用范围包括：

    ·· 涡轮发电机

    ·· 交流和直流电机

    ·· 船只轴接地

    当电流通过轴承时，轴承不可避免的会受到损坏。接地碳刷最重要的功能就是防止电流通过轴承进而避免对轴承造成破坏。轴承电流会使轴承表面形成小坑洼，引起轴承的过分摩擦，同时也会引起温度升高以及降低润滑效果，使轴承遭受破坏。一般而言，最大500 mV的位差对滚球轴承是在可以接受范围内的，引起位差的原因包括：

    ·· 旋转电机磁路的不对称

    · 主轴静电电荷

    ·· 静电磁化系统中的电压电容耦合

    直流和交流电机以及交流电压和直流电压发电机的轴接地轴承电流有不同种类，其中不常见的低频电流通常由磁化电路和不对称或非屏蔽的电缆引起，在现代的设计中已不多见。高频电流则会因为快速电流转换器的使用而导致严重问题，这些问题主要产生于频控交流电机，因为给电机供电的是逆变方波而不是纯正弦波。当这些控制系统使用高速半导体时，结果造成不对称开关频率，使转子里产生电流。这些电流必需使用接地碳刷引导通过轴承以避免对轴承造成损坏。

    通常，用于接地碳刷的一般是金属含量高的金属石墨电刷，而银石墨是最佳方案，因为银受氧化的影响较少，尽管铜石墨也可用于接地；而纯金属石墨碳刷就不能应付这么高的圆周速度。圆周速度较高时，可能需要额外的润滑，在这种情况下，夹层式碳刷效果最好，一部分是石墨，起润滑效果，而另一部分是银石墨，能降低阻力。石墨必须保持在前面，因此这类碳刷必须可以转动。

    除一般电机/发电机上出现的由开关电器内的共态干扰及高频瞬变引起对轴承的意外或有害电流问题外，涡轮机和蒸汽之间的电流反应也会产生电流。因此，涡轮发电机也必须使用连接主轴和地面的电刷。在圆周速度有时会较高的情况下，需要使用特殊的电刷。这类电刷一部分是高银石墨含量以降低阻力，另一部分是纯石墨，起润滑作用。

　　　 （4）防雷方案

    由于风力发电机组远离地面，雷击成为其最大敌人之一！无论里面装载的是异步或是同步风力发电机，一套有效的防雷保护系统都是必不可少的，Carbex正是防雷系统首选的供应商。

    Carbex在接地电刷方面有着多年的丰富经验，能提供众多不同材质和不同设计的接触电刷，用于陆上或者海上风机的防雷保护。

    风力发电机组内，最容易受到直接雷电袭击的是风机叶片、塔架本身、轮毂、机舱罩以及机舱上的接闪器，最常见的是转子叶片上的直接雷击。根据雷击的方向和类型不同，雷击电流可从20,000安培直至

300,000安培不等。

    需要保护的三个区域：

    ·· 风机叶片和轮毂之间的连接区域

    ·· 主轴

    ·· 偏航齿圈

    风机叶片和轮毂之间的连接区域 – 叶片的下半部被不锈钢集电环覆盖，叶片内的接闪器连接于此集电环，雷击产生的电流从集电环通过接触电刷传送到轮毂。

    主轴 – 第二个需要保护的区域是轮毂和主轴之间的连接区域。通常，接触电刷安装于圆盘的侧面，有时也可安装于顶部。由于主轴的转速仅为大约每秒2米，接触电刷的使用时间一般可远超过一年，然而，在每次计划停机时应对接触电

刷的状况作定期检查。此外，为了确保运作正常，滚球轴承、耦合器、变速箱和发电机应与机舱架保持绝缘。

    偏航齿圈 – 第三个需要保护的区域是偏航齿圈上的滚球轴承，处于机舱和塔架之间，一般采用传统的或类似上文提及的系统。由于机舱很少或几乎不会转动，接触碳刷的磨损几乎可以忽略不计。在实际情况中，使用的接触碳刷总数可达15只- 每片叶片/轮毂上各3只，主轴上3只以及旋转轴承上3只。闪电总是沿着最短

路线到达地面，防雷保护系统尤其是接触电刷的作用就是引导闪电远离滚球轴承。

    合适的碳刷材料最重要的功能是：

    ·· 低电压降

    ·· 在极端的高尖峰电流时不产生热膨胀

    ·· 低磨损