集电环系统位于上导轴承和受油器之间的集电环室内，二者在运行过程中会产生大量的油雾，集电环室内空间相对比较密闭，油雾对因电刷磨损而产生的碳粉的吸附作用较大，轻易产生油性碳粉污垢。有实验表明，在疏松干燥的状态下，石墨碳粉的绝缘电阻可达到100 MΩ以上，但是在油雾作用下绝缘电阻迅速减小为零。由此可见，油性碳粉污垢也是造成滑环室内各绝缘件绝缘机能下降的主要原因之一。机组运行时，若油性碳粉污垢较多，则轻易造成缺陷甚至导致事故，需要停机处理或带电清扫，影响发电机的安全不乱运行。所以对由集电环系统所产生的碳粉应采取收集措施，保持滑环室内清洁无碳粉堆积。因此，有必要对集电环系统安装碳粉收集系统。
碳粉收集系统主要有以下几个作用。
a. 碳粉收集。碳粉收集是该系统的主要作用，碳粉收集系统将碳粉收集于指定位置，以便在不停机的状态下对所收集的碳粉进行处理。
b. 隔离碳粉和油雾。碳粉收集系统应具备一定的密闭性，这样可以将油雾和碳粉隔离，从而避免油性碳粉污垢的形成，使发电机滑环室内各绝缘部件的绝缘机能得到一定程度的保护。
c. 保护集电环系统。因为滑环室内存在油雾，油雾在一定程度上影响了电刷和滑环环面的充分接触，所以碳粉收集系统应能对集电环系统起到保护作用。
2集电环系统改造方案
葛洲坝电厂125 MW水轮发电机组集电环系统的改造方案主要包括以下几部门。
2.1更换集电环
a. 加宽集电环。现有集电环宽度为40 mm，改造后集电环宽度将增加为80 mm，增大集电环的宽度可以进步集电环的散热机能，且有利于电刷和刷握安装方式的改造。
b. 改集电环环面为螺旋沟槽环面。旧集电环环面均为平面结构，轻易导致电刷表面形成微小的气膜，不利于碳刷和集电环环面的充分接触。新集电环环面采用螺旋沟槽环面，增加了集电环环面和电刷之间的透气性，有利于集电环环面的充分接触。这种结构已经在三峡机组和葛洲坝增容机组上得到成功应用。
c. 增加上下集电环的间距。增加集电环间距的主要目的在于防止机组溘然抬机而导致上下集电环之间短路，减小集电环环面烧蚀的概率。
2.2电刷系统改造
为了实现不停机更换碳刷，以及利便碳刷收集系统的安装，分别对电刷、刷架、刷握系统进行了改造。电刷系统改造主要包括以下两个方面。
2.2.1改变电刷的数目及截面积
目前葛洲坝电厂125 MW机组所采用的是摩根公司出产的NCC634型电刷，正负两极电刷刷握一共76套，每套面积为25×30=750 mm2。76套电刷的截面积为76×7.5=570 cm2，单极截面积为570÷2=285 cm2。在知足改造后保持总截面不减小的前提下，可增加碳刷之间的间隔，以利便电刷带电更换。可将正负两极电刷及刷握减少为36套，每极18套，每套的截面积不得小于285÷18=15.9 cm2，在保持目前电刷长宽比例为5:6的条件下，电刷的尺寸为3.7×4.4=16.28 cm2。
根据电刷的载流密度，对上述尺寸效验如下：葛洲坝电厂125 MW机组的额定励磁电流{zd0}值为1 653 A，上述电刷尺寸的截面积共为18×16.28=293.04 cm2，考虑规程划定的电刷和集电环表面的最小接触面积不得小于75%，则最小可接触面积为293.04×75%=219.78 cm2，每个电刷的电流密度为1 653÷219.78=7.52 A/cm2，小于NCC634型电刷载流密度10 A/cm2。因此，电刷的尺寸可取为37 mm×44 mm。
2.2.2改变电刷的分布方式
因为电刷的数目减少，电刷间的间距增大，因此，电刷的分布方式也会相应地有所改变。现有的水轮发电机组电刷分布主要有整圆分布和双半圆分布两种方式。
整圆分布是指上下两个刷架上的所有碳刷呈平均360°分布，对于18套电刷刷握，每个电刷的夹角为20°。整圆布置方式有如下特点：电刷之间的工作空间较大，便于带电更换电刷，同时有利于散热；电流分布平均。但是，因为电刷是整圆分布，在不拆卸电刷的情况下清扫和打磨集电环环面的空间较小，所以，一旦泛起电刷和集电环环面打火现象，不便带电处理。
2.3隔离腔安装
隔离腔在整个装置中起隔离油雾和碳粉、为碳粉收集装置提供合适的风路、保护集电环装置的作用，其安装要求有一定的密闭性，同时要求在因发电机甩负荷而产生抬机现象时，不能影响其安装位置。
综合上述各因素，提出以下安装方案：隔离罩上沿略高于上滑环面的上沿，在隔离罩上沿的边沿安装柔性耐磨橡胶，但是不与滑环上沿接触，耐磨橡胶和隔离罩的连接方式可以考虑磁性橡胶连接。
该安装方式有如下特点：密闭性强，漏风量小；安装和以后的清扫工作较为利便。但是柔性耐磨橡胶材料难以选择，并且假如机组在旋转状态下抬机会和耐磨橡胶发生摩擦，产生附加橡胶粉末或颗粒。
2.4透风系统
碳粉收集装置是通过控制空气的流向带走碳粉的，合适的透风系统还有利于集电环系统的散热，所以，透风系统的主要要求就是选择合适的风路。
集电环碳粉收集装置的风路是利用集电环装置的旋转产生径向风压，并在隔离腔外加装抽风管道和抽风风机。该透风系统的主风路为集电环、集电环支架和发电机大轴之间的孔洞——集电环、隔离腔、抽风管道和抽风风机，另外，因为隔离腔的密封机能较弱，不可避免地存在漏风风量。
双半圆分布是指上下两个刷架上分别为半圆，并对称布置在大轴的两侧。目前葛洲坝电厂机组所采用的布置方式与此相似。双半圆布置方式有以下特点：可以在不拆卸电刷的情况下，为清扫和打磨集电环环面提供另外半圆空间，便于带电处理电刷打火。但是，这种分布方式电刷之间的工作空间较小，不便带电更换电刷，也不利于散热，与整圆分布比拟电流分布不够平均。
综合考虑整圆分布和双半圆分布两种方式的优缺点，本方案采用了306°分布，即上下两个刷架上的所有碳刷呈平均306°分布，每个电刷的夹角为17°。
