發電機定子冷卻水系統漏氫分析及處理

胡杰

摘 要：600MW及以上大容量發電機組冷卻方式一般都釆用水氫氫冷卻方式，氫氣的缺點是如果達到它本身的爆炸極限的話（4%～76%），它會很危險。發電機漏氫是氫冷發電機普遍存在的問題，一旦 漏氫將給機組安全經濟運行帶來危害。本文根據機組運行時定子冷卻水系統發生漏氫的現象，針對漏氫程度分別處理，包括停機后氫氣置換處理，防止發生氫氣嚴重泄露至爆炸極限，以至影響主設備安全。

關鍵詞：定子冷卻水；漏氫；原因；措施；氫氣置換

發電機在運行中產生磁感應的渦流損失和線阻損失，這部分能量損失轉變為熱量，使發電機的轉子和定子發熱。發電機線圈的絕緣材料因溫度升高而引起絕緣強度降低，會導致發電機絕緣擊穿事故的發生。合適的冷卻方式能有效地帶走各種損耗所產生的熱能，將電機各部分的溫升控制在允許范圍內，保證電機安全可靠地運行。

發電機的漏氫部位有很多種，定子內冷水管路漏氫是其中一種。正常運行時，定子冷卻水壓低于氫壓，是防止發電機定子線棒或引出管等發生滲漏時，定子冷卻水會進入發電機，破壞降低發電機絕緣，引起發電機定子接地及發電機進水事故。

但運行中若發生定子線圈沙眼或水電接頭焊縫，將造成氫氣進入內冷水中。定子冷卻水系統漏入氫氣將給機組安全經濟運行帶來危害：不能保證氫壓的額定值，從而影響發電機的出力；消耗氫氣過多，造成制氫頻繁，成本高；發電機系統可能著火.爆炸，造成主設備損壞以至機組停機。

當發生發電機定子冷卻水漏氫時，通過其發生的現象進行分析判斷并采取有效的安全措施，以保證設備的安全，防止事故擴大。

定子冷卻水漏氫的現象為：

1）漏氫量增加且隨著定冷水壓的波動而波動；2）漏氫量隨著定子冷卻水的溫度波動而波動；3）在定冷水箱排空氣門處用測氫儀檢測有漏氫現象；4）用測氫儀對發電機本體進行全面測試，并對小漏點加堵，仍有漏氫現象，而且漏氫量大時需每8小時補氫一次。

發電機定子冷卻水漏氫的主要原因有：1.安裝質量問題；2.定子線圈處在強大的交變電動力作用下，電動力大小一般與電流平方成正比，而發電機線圈端部是固定相對薄弱的地方，隨著交變電磁力的作用，不可避免要產生振動，加劇了引水管與引出線接頭之間的磨損；3.隨著電網容量的增大，負荷峰谷差越來越大，對引出線接頭的磨損也起到了促進作用。

當定子冷卻水漏氫時，如果是大量漏氫無法控制，則應立即故障停機處理， 如果發生微量漏氫，為確保發電機安全運行，則應采取相關控制措施，并盡快安排停機處理。具體控制措施如下：

1）控制發電機氫壓在0.35～0.38Mpa運行，保持氫氣壓力大于定子冷卻水壓力0.05Mpa以上。氫壓0.35Mpa、冷氫溫度48℃以下，發電機定子電流不允許超過18090A。

2）各值安排專人、專用PGP連續監視發電機各定子線棒溫度，每小時打印定子線棒溫度一次，溫度異常增加時要分析原因，并匯報相關專業技術人員，定子線棒層間最高與最低溫度間的溫差達8℃或定子線棒引水管出水溫差達8℃時應立即降低機組負荷，并匯報相關領導。定子線棒溫差達14℃或定子引水管出水溫差達12℃，或任一定子槽內層間測溫元件溫度超過90℃或出水溫度超過85℃時，應立即停機處理。

3）不進行導致定子冷卻水流量、壓力大幅波動的操作，如倒泵、倒換水冷卻器等。

4）加強對發電機定冷水壓力、流量、定冷水泵電流及定冷水箱水位的監視，當發電機定冷水進水壓力、流量及定冷水泵電流同時出現間歇性波動現象，通過提高定子冷卻水箱水位后，波動現象消除，為防止該現象發生定冷水箱水位經常維持高水位運行：即通過手動開啟定冷水補水電磁閥，當其出現高水位報警信號時會自動聯關補水電磁閥，待高水位信號消失后20min左右再次手動開啟補水電磁閥進行補水（注意：當手動開啟補水電磁閥后應嚴密觀察其在高水位信號出現時應及時聯關，如未聯關應手動關閉，防止出現滿水現象）。

5）每2小時對油水探測器排水一次，記錄排水情況，發現水量異常增加應立即匯報相關領導，并進行故障停機。

6）每2小時對發電機電子間及6.9m發電機射頻監視儀、漏氫檢測儀檢查一次，發現異常立即匯報相關領導。

7）對定子冷卻水水箱進行連續排氫，每2小時檢查一次，每班由化學運行班測量定子冷卻水水箱氫氣濃度一次。保持發電機汽機房屋頂風機連續運行，排氫期間嚴禁#2機汽機房進行動火工作。

8）化學每4小時測量發電機定子冷卻水水質一次，并及時向值長匯報測量結果，控制冷卻水水質電導率<1.5us/cm，PH值7.0-9.0。

9）保證氫氣純度≥96%、露點-25～-5℃。

10）每天白班由汽機運行專責組織對發電機集水環排氣一次，如有氣體應及時匯報相關領導。

同樣停機后處理前的氫氣置換也很重要，發電機定冷水系統漏氫情況下氫氣置換原則：

1）發電機組停機后暫不停定冷水系統，定冷水箱頂部排氣閥維持全開狀態，并對發電機回氣門前放水門（防虹吸門）進行一次排氣操作，解除定冷水泵聯鎖，維持密封油系統正常運行。

2）采取先降低定冷水系統壓力至0.2Mpa左右（通過調整再循環門或關小出口門，注意定子冷卻水泵不過流），再緩慢降低氫壓至0.25Mpa，再依次降低水壓和氫壓，在降壓過程中始終保持氫壓高于水壓0.035Mpa以上，當水壓降至0.1Mpa以下時，停運定冷水系統，關閉發電機定冷水進出水門，待氫壓降至0.1Mpa以下時，開始進行CO2置換氫氣。

3）CO2置換氫氣排死角過程中，注意各油水探測器中有無水排出，同時增加開啟發電機回氣門前放水門（防虹吸門）進行排死角操作，注意事項：在增開發電機回氣門前放水門（防虹吸門）進行排死角，閥門開度不能過大，排氣時間約3分鐘左右，并注意發電機氣壓的變化。

4）在CO2置換氫氣排死角時，重新開啟發電機定冷水進出水門，維持原定冷水出口門及再循環門開度不變，啟動定冷水系統運行（A泵）打循環1小時再停運，定冷水箱內的氣體用注水閥法進行置換。

5）空氣置換CO2排死角時同樣按上述方法操作。

6）空氣置換CO2后，沖壓至0.3Mpa，啟動定冷水系統運行，并對系統進換水沖洗。

結語

正確的處理措施，既能保證機組的安全，又能在安全的前提下維持設備的正常運行，一定程度上保證了機組及系統的經濟性，尤其是在系統負荷緊張及事故處理時，尤顯重要。