600 MW機(jī)組循環(huán)水泵高低速接線柱過(guò)熱打火原因分析及改造方案

范玉清

福建寧德發(fā)電責(zé)任有限公司,福建寧德

1 寧德發(fā)電公司循環(huán)水系統(tǒng)介紹及技改意義

寧德發(fā)電公司共安裝4臺(tái)機(jī)組，1單元1、2號(hào)機(jī)組為660MW、2單元3、4號(hào)機(jī)組為600MW，四臺(tái)機(jī)組共設(shè)置8臺(tái)循環(huán)水泵，采用海水開式冷卻方式。每單元兩臺(tái)機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)置聯(lián)絡(luò)門，能相互備用。循環(huán)水泵電機(jī)均采用湘潭電機(jī)廠YKSL3400—16/2150—1TH電機(jī)，額定功率3400 KW，額定電流416.7A。

根據(jù)循環(huán)水泵投入條件和節(jié)能的需要，寧德發(fā)電公司于2009年9月，對(duì)2B、4B循環(huán)水泵電機(jī)由單速16極改為雙速16/18極雙速電機(jī)。低速運(yùn)行方式時(shí)電流218A～233A（根據(jù)海水潮位變化循環(huán)水泵電流有所不同）。改造后節(jié)能效果明顯。但電機(jī)改為雙速切換電機(jī)后，由于運(yùn)行方式的需要，經(jīng)常需對(duì)循環(huán)水泵電機(jī)接線柱連接片進(jìn)行高低速切換，造成電機(jī)切換后，在啟動(dòng)過(guò)程中多次出現(xiàn)循環(huán)水泵電機(jī)切換端子連接片處打火、過(guò)熱、和放炮現(xiàn)象，使電機(jī)定子線圈損壞，造成設(shè)備維修費(fèi)用增加、設(shè)備可靠利用率降低、甚至造成機(jī)組被迫降出力或機(jī)組非停事故，給安全運(yùn)行帶來(lái)隱患，威脅機(jī)組安全運(yùn)行。

以下是循環(huán)水泵高低速切換箱、接線柱、連接片過(guò)熱損壞圖片：

圖1 循環(huán)水泵高低速切換箱導(dǎo)電桿燒損照片

圖2 高低速切換箱連片損壞照片

循環(huán)水泵切換箱接線柱出現(xiàn)打火、過(guò)熱現(xiàn)象后，將造成高速運(yùn)行的循環(huán)水泵不能及時(shí)切換到低速運(yùn)行、低速運(yùn)行的循環(huán)水泵電機(jī)不能及時(shí)切換到高速運(yùn)行，造成循環(huán)水流量和壓力不能滿足機(jī)組凝汽器背壓的需要，使機(jī)組處于高汽耗、高廠用狀態(tài)下運(yùn)行。也造成設(shè)備潛能得不到應(yīng)有的發(fā)揮，給維護(hù)人員帶來(lái)“循泵切換”危機(jī)。

為了滿足循環(huán)水泵電機(jī)高、低速切換需要，確保電機(jī)切換操作后能滿足電氣動(dòng)穩(wěn)定和溫升要求和機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，徹底消除在切換后帶來(lái)的接線端子放炮隱患。特提出對(duì)循環(huán)水泵高低速接線端子進(jìn)行改造。

2 設(shè)備改造提出的技術(shù)方案

為徹底解決循環(huán)水泵電機(jī)高低速切換箱接線柱過(guò)熱、打火、放炮的設(shè)備隱患，經(jīng)過(guò)多次對(duì)燒損的接線柱和連片進(jìn)行分析。過(guò)熱集中部位在接線端子導(dǎo)電桿和連片的通流導(dǎo)電的結(jié)合部位。造成導(dǎo)電部位過(guò)流、過(guò)熱的主要原因是原有接線柱和接線端子箱存在設(shè)計(jì)問(wèn)題。后經(jīng)多次論證最終提出設(shè)備改造方案：

改造方案主要從以下五個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：

（1）徹底改變循環(huán)水泵高低速切換箱尺寸。加大切換箱接線柱中心孔距。有限增加接線柱間距離。防止接線柱間啟動(dòng)過(guò)程中空氣電離、擊穿造成相間短路。

（2）增大循環(huán)水泵高低速接線端子導(dǎo)電部位的有效解除面積。將原來(lái)有方形“點(diǎn)接觸”改變?yōu)橥膱A“面接觸”導(dǎo)電。

（3）改變?cè)袚Q箱導(dǎo)電螺桿的螺紋寬度（即螺距）。

（4）改變?cè)袚Q箱導(dǎo)電螺桿與電機(jī)過(guò)橋線的連接方式。

（5）增加切換箱連接片寬度、同時(shí)減小連接片電阻。連接片采用銅排外部鍍銀處理。

3 技術(shù)改造措施和具體落實(shí)情況：

1).增大原循環(huán)水泵高低速切換箱的尺寸。原高低速切換箱寬*高*厚的尺寸為500*1000*390改造后變?yōu)?60*1050*500接線柱中心孔矩由原100mm變?yōu)?30mm，改造后大大增加了導(dǎo)電桿間距，有效防止導(dǎo)電桿間電弧放電、空氣擊穿造成相間短路。以確保接線柱安全距離。提高設(shè)備絕緣強(qiáng)度。

2).適當(dāng)增大導(dǎo)電螺栓、螺母、墊片尺寸，以增加外部接觸面，減小接觸電阻，提高載流量。

3).徹底更換原設(shè)計(jì)的導(dǎo)電螺桿，增加導(dǎo)電螺桿螺紋間距，使內(nèi)部引線螺桿與外部連接的接觸面增加。同時(shí)增加了導(dǎo)電螺桿與連接片的接觸面積（具體見(jiàn)下圖）。為電機(jī)起動(dòng)創(chuàng)造了較好的條件。

4).新導(dǎo)電桿與引線的連接處由原穿孔式焊接，改成導(dǎo)電桿與引線連接處采用半開式設(shè)計(jì)（具體見(jiàn)下圖）。使銀焊錫能充分填充導(dǎo)電部位，有效防止導(dǎo)電桿與引線間焊接不良造成過(guò)熱、打火現(xiàn)象，同時(shí)導(dǎo)電桿與引線焊接采用銀焊條，以減少接觸電阻，提高載流量。

5).改變導(dǎo)電螺桿的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，將原螺桿與連片的接觸面積的方形改為同心圓。改造后大大增加導(dǎo)電桿與連片的有效接觸面積，減小過(guò)度電阻。有效防止接觸部位過(guò)熱、打火現(xiàn)象的發(fā)生。

(高低速導(dǎo)電螺栓改造前與改造后圖形比較)

由以上數(shù)據(jù)分析，改造后導(dǎo)電桿與連接片的增加的有效導(dǎo)電面積為：323-153.86=170.14mm2,所增加的面積按照每平方5A電流進(jìn)行計(jì)算，較未改造前增加的載流量為170.14*5=850.7A由計(jì)算的數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn)，采用新型的導(dǎo)電螺桿能使電氣設(shè)備耐受更大的啟動(dòng)沖擊電流，提高設(shè)備機(jī)械強(qiáng)度，提高設(shè)備可靠性。

4 改造后的有益效果

經(jīng)濟(jì)分析：

循環(huán)水泵電機(jī)能按照環(huán)境溫度的變化，和海水潮汐變化規(guī)律，進(jìn)行及時(shí)可靠地高、低速的切換點(diǎn)決定了循環(huán)水泵電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。循環(huán)水溫度即海水溫度的變化決定單元機(jī)組循環(huán)水泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)。根據(jù)寧德發(fā)電公司所處的地理位置和四季溫度變化大（37℃-7℃）的特點(diǎn)，即夏季采用兩機(jī)四泵含一臺(tái)低速泵（兩臺(tái)機(jī)組運(yùn)行用四臺(tái)循環(huán)水泵進(jìn)行冷卻），春秋兩季采用兩機(jī)三泵含一臺(tái)低速泵（兩臺(tái)機(jī)組運(yùn)行共用三臺(tái)循環(huán)水泵冷卻），冬天采用兩機(jī)兩泵（即兩臺(tái)機(jī)組兩臺(tái)循環(huán)水泵冷卻均為高速泵運(yùn)行冷卻。運(yùn)行中，電機(jī)高、低速的切換點(diǎn)溫度，可以稱之為中低溫。兩機(jī)四泵或兩機(jī)三泵對(duì)高低速電機(jī)進(jìn)行切換時(shí)的溫度越高；挖掘設(shè)備經(jīng)濟(jì)效益的潛力相對(duì)越大。對(duì)設(shè)備的可靠性、電機(jī)高低速接地端子要求越高。對(duì)頻繁操作的循環(huán)水泵電機(jī)接線端子的溫度、過(guò)熱的要求也越高。采取以上的技術(shù)措施后，循環(huán)水泵電機(jī)能隨時(shí)根據(jù)循環(huán)水溫的變化進(jìn)行切換，挖掘經(jīng)濟(jì)效益的潛力越大。

寧德發(fā)電公司兩臺(tái)循環(huán)水泵電機(jī)高低速切換箱于2012年6月進(jìn)行了徹底改造。改造后經(jīng)過(guò)一年的運(yùn)行效果明顯，在這一年中兩臺(tái)循環(huán)水泵進(jìn)行了多次的高低速切換，均未發(fā)生切換箱接線柱過(guò)熱、打火等不安全情況。使設(shè)備可靠性和經(jīng)濟(jì)性得以提高。改造后兩臺(tái)循泵電機(jī)按照其運(yùn)行天數(shù)和利用小時(shí)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)計(jì)算，由于低速運(yùn)行比高速運(yùn)行時(shí)電流降低約 90A，功率因數(shù)由0.83降至0.79，每小時(shí)兩臺(tái)循環(huán)水泵電機(jī)可節(jié)約電量1844kWh。春秋兩季六個(gè)月80%的運(yùn)行時(shí)間3456小時(shí)，節(jié)約用電6375826kWh。全年節(jié)約用電9563740 kWh，電價(jià)按0.3元/kwh計(jì)，節(jié)約28.68萬(wàn)元。

安全分析：

從改造后的實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，循環(huán)水泵電機(jī)在高速運(yùn)行方式，電機(jī)電流330A時(shí)測(cè)量接線端子溫度較環(huán)境溫度高5-7℃，較改造前的溫度下降25-36℃。并且隨時(shí)根據(jù)循環(huán)水泵的運(yùn)行方式進(jìn)行高、低速進(jìn)行切換。在多次切換后接線端子的溫度均能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。徹底消除接線端子過(guò)熱、打火、放炮現(xiàn)象。且大大提高了循環(huán)冷卻水溫度處于中低溫時(shí)循環(huán)水泵高速運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益，提高了設(shè)備安全和經(jīng)濟(jì)性。

2B、4B循環(huán)水水泵電機(jī)高、低速切換箱改造后試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表1

5 其他資料

圖4 原接線原采用的接線柱

圖5 改造后接線柱

6 結(jié)語(yǔ)

6.1 循泵電機(jī)雙速切換箱的改造升級(jí)，提高了機(jī)組用水調(diào)節(jié)的靈活性，能根據(jù)運(yùn)行切換和擴(kuò)大單元制的循環(huán)水供水方式即滿足了機(jī)組真空的需要又能最低限度地提高設(shè)備經(jīng)濟(jì)性。

6.2 循環(huán)水泵電機(jī)雙速切換箱改造，提高了循環(huán)水泵運(yùn)行的可靠性，有效杜絕由于循環(huán)水泵切換箱切換中出現(xiàn)的接觸不良和導(dǎo)電桿過(guò)熱燒損設(shè)備現(xiàn)象，使設(shè)備安全性得以提高。

6.3 循環(huán)水泵電機(jī)雙速切換箱的改造，為同行業(yè)同類電機(jī)中出現(xiàn)類似現(xiàn)象的機(jī)組提供了改造升級(jí)的參考，在同行業(yè)中本項(xiàng)技術(shù)。在新機(jī)組建設(shè)和老機(jī)組改造中，該項(xiàng)技術(shù)具有推廣價(jià)值。

[1]亞平編.當(dāng)代電動(dòng)機(jī)原理[M].北京:中國(guó)科學(xué)文化出版社,2003 .

[2]付家才.電機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐[M].北京：高等教育出版社，2004.

[3]寧德發(fā)電責(zé)任有限公司集控輔機(jī)運(yùn)行規(guī)程

[4]辜承林等編著.電機(jī)學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2004.