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溪洛渡水電站離心泵電機溫度偏高原因淺析

文檔作者：馬躍遠(yuǎn) 胡夢男文檔來源：溪洛渡水力發(fā)電廠		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年11月19日
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２０１８ 年第１ 期
２０１８ Ｎｕｍｂｅｒ １
水電與新能源
ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ ＡＮＤ ＮＥＷ ＥＮＥＲＧＹ
第３２ 卷
Ｖｏｌ．３２
ＤＯＩ： １０．１３６２２ ／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｎ４２ －１８００／ｔｖ．１６７１ －３３５４．２０１８．０１．０１４
收稿日期：２０１７ －１２ －１０ 作者簡介：馬躍遠(yuǎn)，男，工程師，主要從事水電站輔助設(shè)備維護(hù)檢修方面的工作。
溪洛渡水電站離心泵電機溫度偏高原因淺析
馬躍遠(yuǎn)，胡夢男
（溪洛渡水力發(fā)電廠，云南永善 ６５７３００）
摘要：溪洛渡水電站技術(shù)供水系統(tǒng)自投運以來逐步出現(xiàn)離心泵電機溫度過高、運行噪聲偏大等問題。通過計算離心泵
電機設(shè)計功率與實際功率之間的不同，分析離心泵電機溫度過高的原因，并通過不同的試驗方案，找出了最優(yōu)的解決
方案。
關(guān)鍵詞：溪洛渡水電站；離心泵電機；溫度過高；淺析
中圖分類號：ＴＭ３０６ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ 文章編號：１６７１ －３３５４（２０１８）０１ －００５１ －０２
Analysis of the Abnormal High Temperature in Centrifugal Pump Motor
in Xiluodu Hydropower Station
ＭＡ Ｙｕｅｙｕａｎ， ＨＵ Ｍｅｎｇｎａｎ
（Ｘｉｌｕｏｄｕ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ， Ｙｏｎｇｓｈａｎ ６５７３００， Ｃｈｉｎａ）
Abstract： Ｓｉｎｃｅ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｘｉｌｕｏｄｕ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ ， ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｓｕｃｈ ａｓ ａｂｎｏｒｍａｌ
ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｌａｒｇｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｎｏｉｓｅ ａｒｅ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｐｕｍｐ ｍｏｔｏｒ ．Ｔｈｅ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｂｎｏｒｍａｌ
ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｏｗｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｐｏｗｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｔｏｒ ．Ｔｈｅｎ， ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｓｔ ｓｃｈｅｍｅｓ ．
Key words： Ｘｉｌｕｏｄｕ ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ； ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｐｕｍｐ ｍｏｔｏｒ； ａｂｎｏｒｍａｌ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ； ａｎａｌｙｓｉｓ
１ 機組技術(shù)供水系統(tǒng)概況
溪洛渡水電站機組技術(shù)供水系統(tǒng)（見圖１）供水對
象為水導(dǎo)軸承油冷卻器、推力下導(dǎo)組合軸承油冷卻器、
發(fā)電機空冷器、上導(dǎo)軸承油冷卻器，同時為調(diào)速器壓油
裝置冷卻器及主軸密封提供備用水源。
機組采用單機單元加壓供水方式，冷卻水源分別
取自本臺機組的尾水管，每臺機組設(shè)２ 臺供水泵（一
主一備），每臺泵的出口接１ 臺電動濾水器過濾后供
給各用水對象，經(jīng)冷卻器后由排水總管排至相應(yīng)機組
的尾水管內(nèi)。為提高機組技術(shù)供水系統(tǒng)的可靠性，每
３ 臺機的技術(shù)供水總管連通，１ 臺機的供水系統(tǒng)退出運
行時，其他２ 套系統(tǒng)的供水量能滿足３ 臺機的用水
需求。
２ 機組技術(shù)供水系統(tǒng)離心泵概況及運
行狀況
根據(jù)設(shè)計要求，溪洛渡水電站機組技術(shù)供水系初
期安裝的是型號為ＡＳＣ５００ －４００ －５４０Ｅ 的臥式單級
雙吸式離心泵及同一廠家生產(chǎn)的配套三相異步電機，
水泵額定流量２ ０８８ ｍ３ ／ｈ，額定揚程３６ ｍ。配套電機
型號為Ｙ２ －３５５Ｓ －４，額定電壓３８０ Ｖ，額定電流
４９５ Ａ， 電機功率２８０ ｋＷ， 效率９５．５％， 轉(zhuǎn)速
１ ４５０ ｒ／ｍｉｎ，功率因數(shù)０．９。
自首臺機組投運以來，技術(shù)供水系統(tǒng)便出現(xiàn)離心
泵電機及軸承溫度過高、運行噪聲偏大、運行電流及啟
動電流過高等一系列問題，其中電機外殼溫度最高達(dá)
９６．７℃、電機軸承溫度最高達(dá)８５．９℃，運行電流最高
達(dá)到５０３ Ａ，高于額定電流４９５ Ａ。為避免電機溫度過
５１
萬方數(shù)據(jù)
水電與新能源２０１８ 年第１ 期
高導(dǎo)致電機損壞，運行過程中采用了定期倒換離心泵
的運行方式，以及才采取加裝臨時風(fēng)機輔助散熱的方
式進(jìn)行降溫（見圖２）。
圖1 溪洛渡水電站機組技術(shù)供水系統(tǒng)簡圖
圖2 離心泵性能曲線圖
３ 離心泵運行工況分析
水泵用所用電機是三相異步電機，電機的功率計
算公式［１］ 為
P ＝３UIｃｏｓφ （１）
式中：P 為電機的額定輸出軸功率；U 為額定線電壓；I
為額定線電流；ｃｏｓφ為電機的功率因數(shù)。
根據(jù)設(shè)計要求，計算離心泵電機的功率為
P ＝３UIｃｏｓφ＝１．７３２ ×３８０ ×４９５ ×０．９
＝２９４ ７５３．５ Ｗ≈２９４．８ ｋＷ （２）
又電機的效率η＝９５．５％，則電機傳動給水泵的
功率即離心泵的輸入功率為
Pe ＝η ３UIｃｏｓφ＝０．９５５ ×１．７３２ ×３８０ ×４９５ ×０．９
＝２８０ ０１５．８１７ Ｗ≈２８０ ｋＷ （３）
電機傳動給水泵的功率為２８０ ｋＷ，和電機銘牌上
標(biāo)注的功率一致，滿足設(shè)計運行要求。
機組投運后，根據(jù)運行記錄的電壓、電流等數(shù)據(jù)計
算電機實際運行功率：
P ＝３UIｃｏｓφ＝１．７３２ ×３８０ ×５０３ ×０．９
＝２９７ ９４９．０３２ Ｗ≈２９７．９ ｋＷ （４）
又電機的效率η＝９５．５％，則電機傳動給水泵的
實際功率為
Pe ＝η ３UIｃｏｓφ＝０．９５５ ×１．７３２ ×３８０ ×５０３ ×０．９
＝２８４ ５４１．３２ Ｗ≈２８４．５ ｋＷ （５）
按照理論計算，電機實際上會傳動給離心泵
２８４．５ ｋＷ 的能量，但離心泵設(shè)計的配用功率僅為
２８０ ｋＷ，技術(shù)供水系統(tǒng)各部所需水量基本穩(wěn)定，從投
產(chǎn)到運行至今流量值基本沒有改變。由此可知，除去
三相感應(yīng)電動機本身正常允許的損耗外，至少有４．５
ｋＷ 的能量被電機以鐵耗、銅耗等形式變成了熱能，效
率遠(yuǎn)比設(shè)計的效率值低，如此多的發(fā)熱量極容易導(dǎo)致
電動機的絕緣擊穿、燒毀等嚴(yán)重事故。
４ 試驗方案及解決方法
針對型號ＡＳＣ５００ －４００ －５４０Ｅ 的離心泵的配套
電機外殼及軸承溫度偏高的現(xiàn)象，由于前期投運機組
較少，溪洛渡電廠選取了０６Ｆ、１０Ｆ、１３Ｆ 機組進(jìn)行了如
下３ 種試驗方案。
方案１：０６Ｆ 機組技術(shù)供水系統(tǒng)２ 號離心泵電機更
換為西門子電機。
方案２：１０Ｆ 機組技術(shù)供水系統(tǒng)２ 號離心泵進(jìn)行葉
輪切割改造。
方案３：１３Ｆ 機組技術(shù)供水系統(tǒng)２ 號離心泵及配套
電機整體更換為另一廠家生產(chǎn)的型號為ＳＬＯＷ３５０ －
４４０Ａ 離心泵及配套的西門子電機。
上述方案離心泵運行一段時間后采集數(shù)據(jù)，為消
除人為誤差，取這些數(shù)據(jù)求平均值。
另根據(jù)ＧＢ５０７０６—２０１１《水利水電工程勞動安全
與工業(yè)衛(wèi)生設(shè)計規(guī)范》規(guī)定電機軸承軸承溫升不應(yīng)大
于４０ Ｋ，電機外殼溫升不應(yīng)大于３０ Ｋ［２］ 。
（下轉(zhuǎn)第５７ 頁）
５２
萬方數(shù)據(jù)
陳小明，等：晶閘管整流裝置過電壓分析及保護(hù)的配置２０１８ 年１ 月
阻，也可以是非線性電阻，而非線性電阻又分為高能氧
化鋅電阻（ＺｎＯ）和碳化硅電阻（ＳｉＣ）。跨接器的過電
壓吸收電阻，可以與滅磁電阻共用。
不同非線性系數(shù)的電阻，其伏安特性曲線明顯不
同，如圖７ 所示，１ 是線性電阻，是一條直線，斜率由電
阻值決定；２ 是ＺｎＯ 電阻，有明顯的擊穿導(dǎo)通點，大電
流下的穩(wěn)壓特性很好；３ 是非線性系數(shù)約為０．４ 的ＳｉＣ
電阻，低電壓的電流就較大，故不能直接并聯(lián)在勵磁繞
組兩端運行，需要跨接器；４ 是非線性系數(shù)約為０．２ 的
ＳｉＣ 電阻，低電壓的電流很小，可并聯(lián)在勵磁繞組兩端
運行。
圖7 電阻的伏安特性
直接將非線性電阻并聯(lián)在勵磁繞組兩端，也是勵
磁繞組過電壓的選擇方案，特別是小型發(fā)電機組，一般
不選擇跨接器過電壓保護(hù)，僅采用高能氧化鋅電阻通
過熔斷器并聯(lián)在勵磁繞組兩端作為過電壓限制器。也
可直接將高非線性系數(shù)碳化硅電阻并聯(lián)在勵磁繞組兩
端，正常運行電阻電流很小，相當(dāng)于一個小負(fù)載。如果
過電壓，流過電阻的電流增大，吸收滅磁或過電壓的
能量。
３ 結(jié) 語
隨著電力電子器件制造技術(shù)的快速發(fā)展，可控硅
元件性能參數(shù)逐步提高，可控硅整流裝置的容量也越
來越大。由于可控硅自身的特點，晶閘管對施加在其
兩端的過電壓很敏感，當(dāng)晶閘管承受的正向過電壓超
過其斷態(tài)重復(fù)峰值電壓一定值時，晶閘管會出現(xiàn)誤導(dǎo)
通；當(dāng)晶閘管承受的反向過電壓超過其反向重復(fù)峰值
電壓一定值時，晶閘管會損壞。因此晶閘管過電壓保
護(hù)的正確配置對晶閘管裝置的可靠運行起著至關(guān)重要
的作用。同時，良好的過電壓保護(hù)裝置可以降低晶閘
管兩端承受重復(fù)峰值電壓的要求，減少晶閘管選型成
本，對晶閘管的選型經(jīng)濟(jì)性起著積極的作用。
參考文獻(xiàn)：
［１］李基成．現(xiàn)代同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用［Ｍ］．２ 版．
北京： 中國電力出版社， ２００９
［２］梁建行．水電廠發(fā)電機勵磁系統(tǒng)設(shè)計［Ｍ］．北京： 中國電
力出版社， ２０１５
（上接第５２ 頁）
得到如表１ 數(shù)據(jù)。
表1 離心泵電機外殼和軸承溫差
名稱 初始數(shù)據(jù) 方案１ 方案２ 方案３ 軸承
最高／℃ ８５．９ ７６．１ ８０．２ ６５．８ 平均／℃ ８２．２ ７３．８ ７５．５ ６４．５ 最高溫升／Ｋ ５７．８ ４９．０ ５１．２ ３６．９ 外殼
最高／℃ ９６．７ ７８．１ ７４．２ ６２．４ 平均／℃ ８９．３ ７４．６ ６９．６ ５９．５ 最高溫升／Ｋ ６８．６ ５０．９ ４５．２ ３３．５ 環(huán)境溫度／℃ ２８．１ ２７．１ ２９．０ ２８．９ ５ 結(jié) 語
１）原始數(shù)據(jù)中離心泵運行電機軸承與電機外殼
溫度明顯超出ＧＢ５０７０６—２０１１ 中規(guī)定的溫升值；方案
１ 和方案２ 電機軸承與電機外殼溫度有所下降，但仍
超出ＧＢ５０７０６—２０１１ 中規(guī)定的溫升值。
２）方案３ 離心泵運行溫度優(yōu)于其他方案，運行電
機軸承溫度低于ＧＢ５０７０６—２０１１ 中規(guī)定的溫升值，電
機外殼接近ＧＢ５０７０６—２０１１ 中規(guī)定的溫升值，運行溫
度參數(shù)良好。
葉輪切割降低了離心泵電機運行溫度，但并沒有
提高泵組效率［３］ ，且切割后的葉輪只能通過特殊加工
獲取備品。而型號ＳＬＯＷ３５０ －４４０Ａ 離心泵及其配套
的西門子電機在各方面的性能要明顯優(yōu)于ＡＳＣ５００ －
４００ －５４０Ｅ 的離心泵及配套電機。
根據(jù)上述結(jié)論，綜合考慮后溪洛渡水電站已逐步
將ＡＳＣ５００ －４００ －５４０Ｅ 離心泵整體更換為
ＳＬＯＷ３５０ －４４０Ａ離心泵。
參考文獻(xiàn)：
［１］秦曾煌．電工學(xué)（上冊）［Ｍ］．６ 版．北京： 高等教育出版
社， ２００５
［２］ＧＢ ５０７０６ －２０１１， 水利水電工程勞動安全與工業(yè)衛(wèi)生設(shè)計
規(guī)范［Ｓ］
［３］關(guān)醒凡．現(xiàn)代泵理論與設(shè)計［Ｍ］．北京： 中國宇航出版社，
２０１１

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