綏中發(fā)電有限責任公司2臺800 MW機組,是目前全國單機容量最大的火電機組。其發(fā)電機出口至主變低壓側采用全連式分相封閉母線連接。每相母線各裝在單獨的外殼內,外殼兩端用短路板連接起來。一端在發(fā)電機垂直下引母線處短路連接,一端在主變本體低壓側出線處短路連接。整條封閉母線外殼對地絕緣,在兩側短路連接處各設一個安全接地點。在發(fā)電機出口至主變低壓側間設有主要用于發(fā)電機并、解列用的分相結構的負荷開關。主變低壓側至負荷開關間、發(fā)電機三相引出線至負荷開關間的封閉母線外殼為鋁制,分段制造,安裝時各段之間焊接為一個整體。由于安裝、檢修的需要,每相負荷開關外殼分為3段,各段水平中分為上下兩半。各段之間的上下、兩側接合面用螺栓緊固連接。負荷開關外殼與兩側封閉母線外殼之間采用環(huán)形均勻分布的螺栓緊固連接,在各螺栓連接處用鋁制短路條跨接接合面。
2臺800 MW機組相繼投運以后,存在封閉母線外殼連接處在大負荷工況下局部嚴重過熱的問題,經常出現(xiàn)100℃以上的局部高溫現(xiàn)象。嚴重時,在局部過熱點測得的最高溫度曾達到420℃,造成緊固螺栓燒紅,鋁制短路條開裂,熔化。
1 封閉母線外殼發(fā)熱的原因
引起封閉母線外殼發(fā)熱的因素有:
(1) 鋁制的封閉母線外殼處在母線所產生的交變磁場中,產生電流,引起發(fā)熱;
(2) 封閉母線導體上大電流產生的熱量以輻射、空氣對流的方式傳遞到封閉母線外殼,導致其溫度逐漸升高。顯然,在機組正常運行工況下,磁場引起的發(fā)熱是封閉母線外殼發(fā)熱的主要因素。
根據電磁學的有關理論,流經每相母線的交流電流在其周圍空間產生呈正弦規(guī)律變化的磁場,該磁場在鋁制的封閉母線外殼上產生感應電勢。由于全連式分相封閉母線三相間在兩端短路連接,構成回路,該感應電勢在封閉母線外殼上產生感應電流,其大小基本上與發(fā)電機負荷電流相當。該感應電流縱向流過整條封閉母線外殼,引起封閉母線外殼發(fā)熱。對整個封閉母線外殼而言,發(fā)電機負荷電流越大,封閉母線整體的發(fā)熱越嚴重。而對于封閉母線外殼連接處而言,該部位的發(fā)熱量與其電阻的大小及流過此處的電流有關,即電阻越大、電流密度越高的地方,發(fā)熱越嚴重。一旦某一連接處溫度過高,該接觸連接面就會發(fā)生強烈氧化,使接觸電阻增大,溫度進一步上升,導致接觸處松動或燒熔。
2 封閉母線外殼連接處局部過熱的原因
從實際運行經驗看,綏電公司2臺800 MW發(fā)電機負荷開關外殼的各個連接處局部過熱現(xiàn)象并不嚴重。但在運行中也出現(xiàn)過幾次連接螺栓附近區(qū)域過熱的現(xiàn)象,這是由于設備安裝時各連接螺栓緊固力不均勻,造成局部接合面翹曲,接觸不良,或運行中振動及過熱導致連接螺栓松動、螺栓壓緊墊片變形,造成局部接觸不良。經采取對連接螺栓重新緊固、在接合面外側加裝用鋁條制作的短路條等措施處理后,局部過熱現(xiàn)象得到了較好的解決。