600 MW機組循環水泵高低速接線柱過熱打火原因分析及改造方案

范玉清

福建寧德發電責任有限公司,福建寧德

1 寧德發電公司循環水系統介紹及技改意義

寧德發電公司共安裝4臺機組，1單元1、2號機組為660MW、2單元3、4號機組為600MW，四臺機組共設置8臺循環水泵，采用海水開式冷卻方式。每單元兩臺機組循環水系統設置聯絡門，能相互備用。循環水泵電機均采用湘潭電機廠YKSL3400—16/2150—1TH電機，額定功率3400 KW，額定電流416.7A。

根據循環水泵投入條件和節能的需要，寧德發電公司于2009年9月，對2B、4B循環水泵電機由單速16極改為雙速16/18極雙速電機。低速運行方式時電流218A～233A（根據海水潮位變化循環水泵電流有所不同）。改造后節能效果明顯。但電機改為雙速切換電機后，由于運行方式的需要，經常需對循環水泵電機接線柱連接片進行高低速切換，造成電機切換后，在啟動過程中多次出現循環水泵電機切換端子連接片處打火、過熱、和放炮現象，使電機定子線圈損壞，造成設備維修費用增加、設備可靠利用率降低、甚至造成機組被迫降出力或機組非停事故，給安全運行帶來隱患，威脅機組安全運行。

以下是循環水泵高低速切換箱、接線柱、連接片過熱損壞圖片：

圖1 循環水泵高低速切換箱導電桿燒損照片

圖2 高低速切換箱連片損壞照片

循環水泵切換箱接線柱出現打火、過熱現象后，將造成高速運行的循環水泵不能及時切換到低速運行、低速運行的循環水泵電機不能及時切換到高速運行，造成循環水流量和壓力不能滿足機組凝汽器背壓的需要，使機組處于高汽耗、高廠用狀態下運行。也造成設備潛能得不到應有的發揮，給維護人員帶來“循泵切換”危機。

為了滿足循環水泵電機高、低速切換需要，確保電機切換操作后能滿足電氣動穩定和溫升要求和機組安全穩定運行，徹底消除在切換后帶來的接線端子放炮隱患。特提出對循環水泵高低速接線端子進行改造。

2 設備改造提出的技術方案

為徹底解決循環水泵電機高低速切換箱接線柱過熱、打火、放炮的設備隱患，經過多次對燒損的接線柱和連片進行分析。過熱集中部位在接線端子導電桿和連片的通流導電的結合部位。造成導電部位過流、過熱的主要原因是原有接線柱和接線端子箱存在設計問題。后經多次論證最終提出設備改造方案：

改造方案主要從以下五個方面進行改進：

（1）徹底改變循環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。防止接線柱間啟動過程中空氣電離、擊穿造成相間短路。

（2）增大循環水泵高低速接線端子導電部位的有效解除面積。將原來有方形“點接觸”改變為同心圓“面接觸”導電。

（3）改變原切換箱導電螺桿的螺紋寬度（即螺距）。

（4）改變原切換箱導電螺桿與電機過橋線的連接方式。

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

3 技術改造措施和具體落實情況：

1).增大原循環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改造后變為560*1050*500接線柱中心孔矩由原100mm變為130mm，改造后大大增加了導電桿間距，有效防止導電桿間電弧放電、空氣擊穿造成相間短路。以確保接線柱安全距離。提高設備絕緣強度。

2).適當增大導電螺栓、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).徹底更換原設計的導電螺桿，增加導電螺桿螺紋間距，使內部引線螺桿與外部連接的接觸面增加。同時增加了導電螺桿與連接片的接觸面積（具體見下圖）。為電機起動創造了較好的條件。

4).新導電桿與引線的連接處由原穿孔式焊接，改成導電桿與引線連接處采用半開式設計（具體見下圖）。使銀焊錫能充分填充導電部位，有效防止導電桿與引線間焊接不良造成過熱、打火現象，同時導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).改變導電螺桿的設計結構，將原螺桿與連片的接觸面積的方形改為同心圓。改造后大大增加導電桿與連片的有效接觸面積，減小過度電阻。有效防止接觸部位過熱、打火現象的發生。

(高低速導電螺栓改造前與改造后圖形比較)

由以上數據分析，改造后導電桿與連接片的增加的有效導電面積為：323-153.86=170.14mm2,所增加的面積按照每平方5A電流進行計算，較未改造前增加的載流量為170.14*5=850.7A由計算的數據不難發現，采用新型的導電螺桿能使電氣設備耐受更大的啟動沖擊電流，提高設備機械強度，提高設備可靠性。

4 改造后的有益效果

經濟分析：

循環水泵電機能按照環境溫度的變化，和海水潮汐變化規律，進行及時可靠地高、低速的切換點決定了循環水泵電機的經濟性。循環水溫度即海水溫度的變化決定單元機組循環水泵的運行臺數。根據寧德發電公司所處的地理位置和四季溫度變化大（37℃-7℃）的特點，即夏季采用兩機四泵含一臺低速泵（兩臺機組運行用四臺循環水泵進行冷卻），春秋兩季采用兩機三泵含一臺低速泵（兩臺機組運行共用三臺循環水泵冷卻），冬天采用兩機兩泵（即兩臺機組兩臺循環水泵冷卻均為高速泵運行冷卻。運行中，電機高、低速的切換點溫度，可以稱之為中低溫。兩機四泵或兩機三泵對高低速電機進行切換時的溫度越高；挖掘設備經濟效益的潛力相對越大。對設備的可靠性、電機高低速接地端子要求越高。對頻繁操作的循環水泵電機接線端子的溫度、過熱的要求也越高。采取以上的技術措施后，循環水泵電機能隨時根據循環水溫的變化進行切換，挖掘經濟效益的潛力越大。

寧德發電公司兩臺循環水泵電機高低速切換箱于2012年6月進行了徹底改造。改造后經過一年的運行效果明顯，在這一年中兩臺循環水泵進行了多次的高低速切換，均未發生切換箱接線柱過熱、打火等不安全情況。使設備可靠性和經濟性得以提高。改造后兩臺循泵電機按照其運行天數和利用小時進行經濟計算，由于低速運行比高速運行時電流降低約 90A，功率因數由0.83降至0.79，每小時兩臺循環水泵電機可節約電量1844kWh。春秋兩季六個月80%的運行時間3456小時，節約用電6375826kWh。全年節約用電9563740 kWh，電價按0.3元/kwh計，節約28.68萬元。

安全分析：

從改造后的實際試驗數據來看，循環水泵電機在高速運行方式，電機電流330A時測量接線端子溫度較環境溫度高5-7℃，較改造前的溫度下降25-36℃。并且隨時根據循環水泵的運行方式進行高、低速進行切換。在多次切換后接線端子的溫度均能達到穩定狀態。徹底消除接線端子過熱、打火、放炮現象。且大大提高了循環冷卻水溫度處于中低溫時循環水泵高速運行的經濟效益，提高了設備安全和經濟性。

2B、4B循環水水泵電機高、低速切換箱改造后試驗數據

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 結語

6.1 循泵電機雙速切換箱的改造升級，提高了機組用水調節的靈活性，能根據運行切換和擴大單元制的循環水供水方式即滿足了機組真空的需要又能最低限度地提高設備經濟性。

6.2 循環水泵電機雙速切換箱改造，提高了循環水泵運行的可靠性，有效杜絕由于循環水泵切換箱切換中出現的接觸不良和導電桿過熱燒損設備現象，使設備安全性得以提高。

6.3 循環水泵電機雙速切換箱的改造，為同行業同類電機中出現類似現象的機組提供了改造升級的參考，在同行業中本項技術。在新機組建設和老機組改造中，該項技術具有推廣價值。

[1]亞平編.當代電動機原理[M].北京:中國科學文化出版社,2003 .

[2]付家才.電機實驗與實踐[M].北京：高等教育出版社，2004.

[3]寧德發電責任有限公司集控輔機運行規程

[4]辜承林等編著.電機學[M].北京：高等教育出版社，2004.