发电机转子引线至滑环连接铜棒过热分析及处理

发电机转子引线至滑环连接铜棒过热分析及处理

李亚林

（桃源县竹园发电有限责任公司湖南省桃源县415700）

摘要：财政部、水利部决定从2013年至2015年，中央财政投入约80亿元，带动地方政府、社会投资约140亿元，全面推进农村水电增效扩容改造。本文对农村水电站增效扩容改造中发生的一起机电设备典型质量事故进行了剖析，分析了成因及解决方法，并总结了经验与教训。

关键词：发电机连接铜棒过热分析处理

一、背景

竹园水电站位于湖南省桃源县夷望溪镇境内，沅水一级支流夷望溪流域。电站原装机5台3200kW立式混流式机组。增效扩容改造后发电机组由5×3200kW扩容至5×4000kW；水轮机更换为不锈钢转轮；更换主变，重建升压站；各种辅机及电气保护、控制设备改造升级；主、副厂房土建装饰工程等。

二、事故描述

工程于2014年初开始实施，5月、6月4号机、5号机相继投产，运行不到一个月时间，发现两台机转子磁极引下线连接铜棒与滑环表面颜色发黑，滑环支架绝缘有胶状物质溢出，绝缘材料有一定程度的损伤，用红外线测温仪测出温度达200℃，远远超出F级绝缘（定子绕组、转子绕组及定子铁芯均采用F级绝缘）的耐高温能力。

*设备处理前情况*

三、原因分析

（一）直接原因

1、碳刷与滑环接触不良，碳刷含铜量过低。

机组额定励磁电压为125V，额定励磁电流为375A。低电压、大电流需采用含铜量高的碳刷，厂家所配碳刷不符合要求，导致发热量过大。

2、连接铜棒直径过小。

主机厂所配铜棒直径为Φ16mm，额定载流量为400A，仅比额定励磁电流大25A。不能满足“励磁电流和电压为发电机额定负荷下励磁电流和电压的1.1倍时，能长期连续运行”的设计要求。

3、导电接触面积不够。

导电铜棒穿过滑环部位为丝口连接，与滑环为非紧密配合，导电接触面小且不稳定。螺母没有配垫圈，铜棒与滑环之间的导电仅仅依靠螺母下表面的接触面，电流密度远远超过规范限制。

4、铜棒材质不符合要求。

厂家所配铜棒材质为紫铜，虽导电率较高，但强度较低。不宜作为高速旋转部件的联接件。机组经过长时间运行，铜棒由于上述几种原因引起过热，使硬度有所降低，发生微小形变，螺母产生松动，进一步减少了导电接触面积，形成恶性循环。

（二）间接原因

1、厂家技术力量不强，机组改造经验不丰富。

2、总承包方对设备制造监理不到位。

四、处理措施

（一）选用含铜量高的碳刷，提高滑环表面光洁度。

（二）增加连接铜棒直径至Φ20mm，载流量增加为540A，超出励磁额定电流165A。裕度大大增加，能满足任何工况运行条件。

（三）提高铜棒丝口加工精度，使铜棒与滑环接触面形成紧密配合。配置垫圈，增大导电接触面积。

（四）更换铜棒材质为黄铜。由于黄铜强度较高，在运行过程中不易发生形变，对导电接触面不会产生不利影响。

我公司机组按上述要求将滑环整体返厂维修并更换相关配件后，运行情况良好，滑环及铜棒温度均恢复正常，设备缺陷得到完美解决。

五、经验教训

（一）机电设备采购业主应加强对总承包方管理，督促总承包方切实履行质量监造及管理的职责。

（二）设备在设计制造环节要制订质量保证措施，明确质量控制点，加强技术图纸会审和现场制造监督。

（三）要大力加强运行巡视与设备巡检力度，这样才能将设备缺陷消灭在萌芽状态，提高设备的完好率与利用率。

*设备处理后情况*

参考文献：

DL/T5222-2005

作者简介：

李亚林，1973年8月出生，男，大学本科，工程师、造价工程师、一级建造师（机电），长期从事水电站运行管理与机电设备管理工作。