某300MW水氫氫機組定冷水含氫量超標分析及處理

史松梅，范朝光，顧孟祥，曾云峰，劉波

(太倉港協鑫發電有限公司，江蘇蘇州215433)

太倉港協鑫發電有限公司4號機為上海電機廠生產的QFSN-300-2型發電機組，冷卻方式為水-氫-氫冷，即定子線圈及連接線、出線套管采用水內冷，轉子繞組、定子鐵心及端部均采用氫冷氫氣由裝在轉子兩端的風扇強制循環，并通過設置在定子機座上部的4組氫氣冷卻器進行冷卻，氫氣系統由發電機定子外殼、端蓋、氫氣冷卻器、密封瓦以及氫氣管路構成全封閉氣密結構。重點介紹太倉港協鑫發電有限公司4號發電機定冷水含氫量超標的原因分析及處理過程，同時提出了解決問題的預防措施，以提高機組安全運行水平。

1 定冷水含氫量超標分析

2011年7月21日10:05，運行人員發現4號發電機定冷水箱頂部放空氣門上部5 cm處含氫量達4.2%（報警值為3.2%）未報警，檢查發現發電機定冷水箱至漏氫報警儀一次門未全開，將發電機定冷水箱至漏氫報警儀一次門全開，發“發電機定冷水箱漏氫”報警信號，其他未發現異常。經查4號機每天補氫量呈上升趨勢，由平時的8 m3/d上升至22 m3/d。可以初步判斷，發電機氫冷系統氫氣漏入發電機定冷水系統（如圖1所示）。氫冷發電機的漏氫部位歸納起來有兩部分：一是氫冷發電機本體結構部件的漏氫，二是發電機外部附屬系統的漏氫。氫冷發電機本體結構部件的漏氫涉及4個系統：水電連接管和發電機線棒的水內冷系統，發電機密封瓦及氫側回油管接頭的油系統，發電機氫氣冷卻器的循環水系統，發電機人孔、端蓋、手孔、二次測量引出線端口、出線套管法蘭及瓷套管內部密封、出線罩、氫冷器法蘭、轉子導電桿等的氫密封系統。發電機外部附屬系統的漏氫包括氫管路閥門及表計、氫油差壓調節系統、氫油分離器、氫氣干燥裝置、氫濕度監測裝置、絕緣過熱檢測裝置等。結合4號發電機氫氣系統的結構，從圖1可以看出，氫氣進入定冷水的最大可能性為水電連接管和發電機線棒的水內冷系統。

圖1 發電機定子冷卻水系統

2 發現的問題

問題1。2011年9月8日4號發電機停機檢修，9月15日兩側端蓋、導風筒拆除完畢，14:00進行定子繞組檢查性水壓試驗，發現汽側第33槽繞組絕緣引水管三通部位存在滲水，打開手包絕緣檢查為三通金屬接頭存在砂眼（如圖2所示）。

問題2。9月17日定冷水系統恢復并進行發電機定冷水回路反沖洗，每天跟蹤測量定冷水水質、發電機匯水環對地直流電阻、繞組絕緣電阻數據變化情況，定冷水電導率由起初的8.9μS/cm下降至1.416μS/cm，總匯水環對地直流電阻由0.2 kΩ上升至18 kΩ，繞組絕緣電阻R1為1.84 GΩ，R60為1.81 GΩ，吸收比接近1，繞組直流泄漏電流試驗無法進行。9月23日檢查發現發電機汽側18槽、19槽絕緣引水管內壁存在異物，如圖3（a）所示，檢查定冷水A、B兩側濾網濾芯上有黑色黏稠狀物質（如圖4所示），經過化驗確定該物質為油、24%銅、1%鐵混合物，離子交換器樹脂中含黑色物質。

3 處理過程

問題1處理過程。2011年9月15日18:00左右，上海電機廠人員將砂眼補焊完畢并重新更換一根絕緣引水管，9月16日14:00開始進行8h修后水壓試驗，水壓試驗0.5 MPa，8h無泄漏。

問題2處理過程。9月27～29日利用4號機組輔汽加熱定冷水至60℃，通過循環過濾的方式消除發電機定冷水系統內部雜質。經過4次熱水循環沖洗并4次換水，熱水循環沖洗共14h，汽側19槽油污基本消失，汽側18槽內壁油污面積減小（如圖3（b）所示）。停止熱水循環后，將發電機熱循環水溫降溫至44℃，正常通水后，超聲波測汽側流量試驗合格，匯水管對地電阻32.5 kΩ，電導在0.35，繞組絕緣A相1000M/1600M，B相1290M/2660M，C相990 M/1570M。

4 預防措施

（1）建立每臺發電機補氫臺帳，并進行對比分析，發現發電機補氫量異常增大，應及時匯報并組織分析，查找補氫量上升原因。

（2）保持發電機定冷水箱至漏氫報警儀一次門為全開狀態，利用機組檢修對漏氫報警儀定值進行校驗，確保定冷水箱含氫量超標時能夠及時報警。

（3）發電機檢修時，對發電機定冷水回路進行檢查性水壓試驗，及時發現并消除發電機定冷水回路存在的安全隱患。

（4）建議將發電機定冷水箱上部充氮氣[1]，一方面可以隔絕水與空氣的接觸，減少氧對銅線的腐蝕；另一方面如定子線棒存在漏點，氫氣不可避免的漏至定冷水側，漏氫匯集至定冷水箱，導致定冷水箱頂部空間氫氣濃度在爆炸極限范圍內，充氮氣可以避免爆炸事故的發生。

5 結束語

綜上所述，發電機出現漏氫現象后，在停機前積累數據分析和查找漏點，如停機前無法查出漏點，則應在停機后重點對水電連接管和發電機線棒的水內冷系統采用水壓試驗查找漏點，查出漏點后應設法消除漏點；同時應充分考慮密封油經氫氣帶入內冷水系統后對發電機定子回路造成的污染及對發電機定子回路絕緣造成的影響，利用機組輔汽加熱發電機定冷水系統，采用熱水循環沖洗法消除發電機定冷水系統內部雜質的方法，可起到良好的效果。

[1] 國家電力公司發輸電運營部．防止電力生產重大事故的二十五項重點要求[M].北京：中國電力出版社，2001.