论文部分内容阅读
[摘 要]进入汛期大发电以来，某电厂5台发电机几乎每天都满负荷运行，这样就对发电机本身的稳定状况提出了更高的要求，运行值班人员在设备巡回时常发现发电机中性点温度持续高温，有时达到100℃甚至更高。本文就发电机中性点高温原因及如何解除这一问题进行相关探讨。
[关键词]发电机中性点 高温原因
中图分类号：F852 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）16-0072-01
首先我们介绍一下我该厂的中性点接线方式和接线原理。我该厂发电机的中性点是经消弧线圈接地，为什么要采取这种接线方式呢？原因很简单，中性点不接地电网发生单相接地时，仍可运行继续运行2h，但若接地电流值过大，会产生持续性电弧，威胁设备甚至产生三相或两相短路。
消弧线圈工作原理：（中性点经消弧线圈接地的电力系统）
1.正常运行时：消弧线圈不起作用
中性点对地电位为零：；消弧线圈中无电流：
流过地中的电容电流为零：
2.单相接地时：
中性点电位升高为相电压：；
消弧线圈中出现感性电流：相差180°
流过接地点电流：（相互抵消）→实现补偿
补偿方式选用：该厂采用欠补偿，。
1#机组投运后，电厂运行人员在巡视测温中发现发电机中性点出口处，单相与消弧线圈连接处的抱箍把合螺栓以及软铜皮链接处的把合螺栓有异常温升情况，个别点温度异常温升随机组出力上升，温升情况见下表：（瞬时出力测量值）
从表1中易发现，机组所带负荷越大，发电机的出口电流也越大，升温也异常明显，特备是大负荷运行时，温度持续上升已是必然，下面我们通过理论计算详细分析一下发电机中性点发热原因：
长期发热———由正常工作电流引起，可用来确定导体正常工作时的最大许载流量。其值=70℃
式中：为通过导体电流（A）；R为已考虑了集肤系数的导体交流电阻；K为散热系数；A为导热散热表面积（）；为导体温度；为周围环境温度；m为导体质量（kg）；c为导体比热容；t为时间
导体交流电阻计算公式：R=ρl/S（ρ为导体电阻率；l为导体长度；S为导体截面积）
在相同时间内导体的发热量决定于通过导体的电流和导体电阻，引起导体异常发热的原因是导体的电阻。导体电阻的大小决定于ρ、l、S三个因素。
正常情况下长期发热允许最大工作电流（载流量）
式中：为导体额定电流；导体额定温度；周围环境温度；额定介质温度；温度修正系数。
正常情况下，由=70℃，但实际测量值却高于70℃，根据发电机中性点温度最高点（100℃左右）为软连接部位和螺栓与接触面的结合部位，初步分析引起此發电机中性点温度偏高（特别是B相）的原因为：
1）.软连接设计截面较小，载流量不够，在260MW满负荷工况下（发电机电流为10590A）引起过热。
2）.发电机中性点三相之间软连接加工或材料问题，电阻率增大，引起软连接局部过热。
3）.温度过高，接触连接表面会被强烈氧化，使得接触电容增加，温度随之增加，增大接触电阻。
4）.根据电磁学的有关理论，运行中每相母线的交流电流在其周围空间内产生正弦规律变化的磁场。该磁场母线产生感应电势，该感应电势在封闭母线外壳上产生感应电流。感应电流的大小为其产生的磁场能抵消母线上的交流电流产生的磁场，大电流导体，尤其是母线附近存在强大的交变磁场，导体的某些部位将由于涡流效应和磁滞损耗而发热；若导体形成较大尺寸的闭合回路，将会感应产生环流，也会引起很大的功率损耗发热。
5）.同时磁场引起的出口母线抱箍及把合螺栓发热，在母线的转弯或分支处的连接部分，由于磁场环流方向的改变，漏磁会使附近出口母线有不同程度的发热。此外由于母线软连接部分的不平整容易形成小的闭合回路，在环流效应作用下也会增其本身的发热量。
6）.发电机中性点软连接安装处位于比较密闭的环境空间内，空气本身不流通，中性点软连接处的热量不易排除。
解决方法：
首先从改进发电机中性点三相之间软连接工艺和材料类型着手。
1、改进连接方式：原来中性点与消弧线圈的接线连接为软铜皮压接法连接，此连接法接触面小，压合处不平整，而且在原工艺连接时还必须在每层软铜皮处镀银，不但这样还要添加导电脂，这样的处理毕竟是手工制作难免会不够规则，现已更改为铜编织线连接，其优点铜编织的各个连接部分的方孔均为机器制作，更加规格化，使得连接处的接触面增大，减少过热，同时也方便维护。
2、选择更好的导热材料：物体材料直接传导热量的能力称为热传导率，或称热导率。热导率定义为单位截面、长度的材料在单位温差下和单位时间内直接传导的热量。热导率的单位为瓦每米每开尔文（（W/m.K））。
不难看出，热导率最好的材质是银（不难解释为什么原接线工艺还要镀银），但是若要将连接材料更换为银，首先造价成本太高，其次就是银易被氧化，反而达不到更好的导热效果，故将连接材质更换为纯铜。
除了上述已经改造的方法外，若条件允许还可经行以下创新更新：
1、在发电机出口母线与发电机中性点软连接前加装两台排风扇进行降温。
2、保证两台排风扇长期稳定运行，最好相互备用两套电源。
3、在发电机中性点软连接处，加装探测点，已便于远方实时监视。
4、如温度上升至 90℃时，加强巡视并使用测温仪对重点部位进行测温，进行红外线成像仪拍摄检查。
参考文献
[1] 超超临界百万机组发电机中性点软连接过热问题专题分析.朱玉闯；伍健伟.
[关键词]发电机中性点 高温原因
中图分类号：F852 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）16-0072-01
首先我们介绍一下我该厂的中性点接线方式和接线原理。我该厂发电机的中性点是经消弧线圈接地，为什么要采取这种接线方式呢？原因很简单，中性点不接地电网发生单相接地时，仍可运行继续运行2h，但若接地电流值过大，会产生持续性电弧，威胁设备甚至产生三相或两相短路。
消弧线圈工作原理：（中性点经消弧线圈接地的电力系统）
1.正常运行时：消弧线圈不起作用
中性点对地电位为零：；消弧线圈中无电流：
流过地中的电容电流为零：
2.单相接地时：
中性点电位升高为相电压：；
消弧线圈中出现感性电流：相差180°
流过接地点电流：（相互抵消）→实现补偿
补偿方式选用：该厂采用欠补偿，。
1#机组投运后，电厂运行人员在巡视测温中发现发电机中性点出口处，单相与消弧线圈连接处的抱箍把合螺栓以及软铜皮链接处的把合螺栓有异常温升情况，个别点温度异常温升随机组出力上升，温升情况见下表：（瞬时出力测量值）
从表1中易发现，机组所带负荷越大，发电机的出口电流也越大，升温也异常明显，特备是大负荷运行时，温度持续上升已是必然，下面我们通过理论计算详细分析一下发电机中性点发热原因：
长期发热———由正常工作电流引起，可用来确定导体正常工作时的最大许载流量。其值=70℃
式中：为通过导体电流（A）；R为已考虑了集肤系数的导体交流电阻；K为散热系数；A为导热散热表面积（）；为导体温度；为周围环境温度；m为导体质量（kg）；c为导体比热容；t为时间
导体交流电阻计算公式：R=ρl/S（ρ为导体电阻率；l为导体长度；S为导体截面积）
在相同时间内导体的发热量决定于通过导体的电流和导体电阻，引起导体异常发热的原因是导体的电阻。导体电阻的大小决定于ρ、l、S三个因素。
正常情况下长期发热允许最大工作电流（载流量）
式中：为导体额定电流；导体额定温度；周围环境温度；额定介质温度；温度修正系数。
正常情况下，由=70℃，但实际测量值却高于70℃，根据发电机中性点温度最高点（100℃左右）为软连接部位和螺栓与接触面的结合部位，初步分析引起此發电机中性点温度偏高（特别是B相）的原因为：
1）.软连接设计截面较小，载流量不够，在260MW满负荷工况下（发电机电流为10590A）引起过热。
2）.发电机中性点三相之间软连接加工或材料问题，电阻率增大，引起软连接局部过热。
3）.温度过高，接触连接表面会被强烈氧化，使得接触电容增加，温度随之增加，增大接触电阻。
4）.根据电磁学的有关理论，运行中每相母线的交流电流在其周围空间内产生正弦规律变化的磁场。该磁场母线产生感应电势，该感应电势在封闭母线外壳上产生感应电流。感应电流的大小为其产生的磁场能抵消母线上的交流电流产生的磁场，大电流导体，尤其是母线附近存在强大的交变磁场，导体的某些部位将由于涡流效应和磁滞损耗而发热；若导体形成较大尺寸的闭合回路，将会感应产生环流，也会引起很大的功率损耗发热。
5）.同时磁场引起的出口母线抱箍及把合螺栓发热，在母线的转弯或分支处的连接部分，由于磁场环流方向的改变，漏磁会使附近出口母线有不同程度的发热。此外由于母线软连接部分的不平整容易形成小的闭合回路，在环流效应作用下也会增其本身的发热量。
6）.发电机中性点软连接安装处位于比较密闭的环境空间内，空气本身不流通，中性点软连接处的热量不易排除。
解决方法：
首先从改进发电机中性点三相之间软连接工艺和材料类型着手。
1、改进连接方式：原来中性点与消弧线圈的接线连接为软铜皮压接法连接，此连接法接触面小，压合处不平整，而且在原工艺连接时还必须在每层软铜皮处镀银，不但这样还要添加导电脂，这样的处理毕竟是手工制作难免会不够规则，现已更改为铜编织线连接，其优点铜编织的各个连接部分的方孔均为机器制作，更加规格化，使得连接处的接触面增大，减少过热，同时也方便维护。
2、选择更好的导热材料：物体材料直接传导热量的能力称为热传导率，或称热导率。热导率定义为单位截面、长度的材料在单位温差下和单位时间内直接传导的热量。热导率的单位为瓦每米每开尔文（（W/m.K））。
不难看出，热导率最好的材质是银（不难解释为什么原接线工艺还要镀银），但是若要将连接材料更换为银，首先造价成本太高，其次就是银易被氧化，反而达不到更好的导热效果，故将连接材质更换为纯铜。
除了上述已经改造的方法外，若条件允许还可经行以下创新更新：
1、在发电机出口母线与发电机中性点软连接前加装两台排风扇进行降温。
2、保证两台排风扇长期稳定运行，最好相互备用两套电源。
3、在发电机中性点软连接处，加装探测点，已便于远方实时监视。
4、如温度上升至 90℃时，加强巡视并使用测温仪对重点部位进行测温，进行红外线成像仪拍摄检查。
参考文献
[1] 超超临界百万机组发电机中性点软连接过热问题专题分析.朱玉闯；伍健伟.