秦二廠發電機定子冷卻水流量異常分析

吳朝暉

【摘 要】汽輪發電機定子線圈采用定子水內冷，當出現冷卻水流量減少或中斷時，定子線圈溫度就會上升，危及發電機安全。二廠機組投運以來，出現定子冷卻水流量異常的故障較多，其中以斷水保護引起的流量故障較為常見。本文通過對上述故障進行分析，且對實施改造后現階段運行狀況進行說明，并針對性地提出現階段運行存在的問題和建議，對進一步優化發電機定子冷卻水系統運行有一定指導借鑒意義。

【關鍵詞】發電機;定子線圈;斷水保護

中圖分類號： TM623.3;TM862 文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）04-0287-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.04.112

Analysis of abnormal cooling water flow of generator stator in Qin II plant

WU Chao-hui

（CNNC Nuclear Power Operation and Management Co.， Ltd.， Zhejiang Haiyan 314300， China）

【Abstract】Turbo generator stator coil cooling by water cooling， when cooling water flow reduction or interruption， stator coil temperature will increase， will endanger the generator safety. From the operation of our factory set up to now， there are many reasons for the cooling water flow failures， such as protection device etc.. This article carries on the analysis to the above fault， is described on the operation condition of cooling water system now， and put forward the problems and suggestions existing in operation， has certain reference significance to better guide the generator stator cooling water system operation.

【Key words】Generator; Stator Coil; The Water Cut-off Protection

0 概述

汽輪發電機組是電廠重要設備之一，其運行狀況直接關系到電廠的安全性和經濟性。在發電機運行過程中由于定子繞組銅損和少量鐵損產生熱量，造成定子線圈溫度升高，危害發電機安全，所以必須對線圈進行冷卻以保證發電機良好的運行環境。核電廠發電機采用整體全封閉、內部氫氣循環、定子繞組水內冷、定子鐵心及端部結構件氫氣表面冷卻、轉子繞組氣隙取氫氣內冷的冷卻方式。定子繞組水內冷即利用合格水質的冷卻水，克服水在空心導線內循環流動的阻力，將定子繞組損耗產生的熱量帶出發電機，保證發電機運行時的正常溫升值。我廠由發電機定子冷卻水系統來完成此任務。該系統在機組投運以來故障較多，其中以造成定子冷卻水流量異常的故障較為常見且后果嚴重。針對冷卻水流量異常的故障原因，下面就定子冷卻水保護裝置方面造成的影響進行了分析。

1 差壓式流量計導致虛假流量異常報警分析

1.1 流量計導致虛假流量異常報警的原因

基于發電機定子線圈斷水對發電機的危害，運行中的發電機都裝設有發電機斷水保護。原汽輪發電機定子線圈斷水保護信號為定子線圈壓差低2/3延時30S后啟動發電機斷水保護，其為跳閘方式三，跳發電機（發電機出口斷路器跳閘/滅磁開關跳閘/汽機跳閘）。以前常規島人員在執行定子冷卻水泵或過濾器切換操作時，控制室經常會觸發發電機定子線圈斷水保護報警，但在控制室DEH中查看定子冷卻水流量并未減少，且系統運行沒有異常。由于該報警信號斷斷續續，沒有達到發電機斷水保護真正動作的30S延時時間而沒有觸發相應的動作。下面就切換過濾器的操作進行分析，下圖為執行定子冷卻水系統2號過濾器切1號過濾器趨勢圖：

從圖中可以看出定子線圈壓差由170kpa迅速降至98kpa，定子冷卻水流量由122m3/h降至110m3/h 左右，定子斷水保護觸發且持續4.3S（保護動作定值127.5kpa）。DEH中線圈最小壓差為98.49kpa時對應的流量為113.30m3/h，而流量最小109.98m3/h對應的壓差為208.23kpa，從數據可以看出定子冷卻水流量和定子線圈壓差明顯不對應。雖然數據中實際定子冷卻水流量有所下降，但是下降后的流量可以保證定子線圈正常冷卻，而不應該導致斷水保護的觸發。上述現象表明采用差壓式流量計存在誤動斷水保護的風險，究其原因在于壓差式流量計不能很好地反映實際冷卻水流量，且線圈壓差與管道閥門在線存在關聯，以此作為保護裝置誤動率較高。

1.2 差壓式流量計改造說明及保護優化建議

除了上節斷水存在誤動的情況，差壓式流量計保護裝置還存在拒動的情況：在發電機定子線圈真實堵塞時，其線圈兩側的壓差是高的，而定子線圈內的冷卻水流量卻降低了，冷卻效果也同樣降低，造成發電機定子繞組溫度上升，保護這個時候應該動作，而由于線圈兩側壓差高，保護不會觸發，且斷水保護沒有后備保護，若運行人員不能及時發現問題，將嚴重危害發電機的安全運行。針對以上情況，二廠通過技改在發電機定子冷卻水系統主過濾器后管道上增加一流量孔板并配套增加三個差壓開關和一個流量變送器，現保護配置為：新增加的三個差壓開關流量低信號2/3經延時30S后送繼保系統發出發電機斷水保護信號。技改后，根據機組實際一年半的運行驗證，在執行定子冷卻水泵和過濾器切換操作時沒有出現發電機斷水保護報警誤觸發的情況，體現了對保護裝置進行優化對發電機的安全經濟運行扮演著重要的角色。在參考學習大亞灣電站相應發電機定子冷卻水系統時發現其斷水保護與我廠不一樣，其為斷水自動減負荷裝置，在確保機組安全的前提下， 根據發電機本身的承受能力， 允許發電機在斷水狀態下帶小負荷短時運行， 從而達到避免或減少不必要的停機，提高電站的經濟性。我廠在設備設計和綜合考慮等因素下暫時沒有裝設自動減負荷裝置，但這種裝置可以作為我們改進的一個方向。

2 結論

鑒于發電機定子冷卻水系統對發電機正常運行的重要性，對于發電機定子冷卻水系統的運行必須加以重視。本廠對于定子冷卻水系統已進行了相關必要的技術改造，對發電機斷水保護進行技改，解決了我廠機組在斷水保護方面的重大缺陷。但同時定子冷卻水系統也存在許多可以改進的地方，如常規斷水保護裝置的優化等。總之我們應充分吸取別的電廠在定子冷卻水系統方面的經驗和教訓，結合自身存在的問題，不斷完善我廠定子冷卻水系統以提高電廠的安全性和經濟性。

【參考文獻】

[1]擴建機組660MW發電機說明書，上海電氣上海發電機廠，2008年.

[2]曾丹.秦山第二核電廠擴建機組發電機定子冷卻水系統手冊，華東電力設計院，2008年11月.