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发电机定子冷却水系统漏氢分析及处理

作者：胡杰

来源：《科技风》2016年第16期

摘 要：600MW及以上大容量发电机组冷却方式一般都釆用水氢氢冷却方式，氢气的缺点是如果达到它本身的爆炸极限的话（4%～76%），它会很危险。发电机漏氢是氢冷发电机普遍存在的问题，一旦 漏氢将给机组安全经济运行带来危害。本文根据机组运行时定子冷却水系统发生漏氢的现象，针对漏氢程度分别处理，包括停机后氢气置换处理，防止发生氢气严重泄露至爆炸极限，以至影响主设备安全。

关键词：定子冷却水；漏氢；原因；措施；氢气置换

发电机在运行中产生磁感应的涡流损失和线阻损失，这部分能量损失转变为热量，使发电机的转子和定子发热。发电机线圈的绝缘材料因温度升高而引起绝缘强度降低，会导致发电机绝缘击穿事故的发生。合适的冷却方式能有效地带走各种损耗所产生的热能，将电机各部分的温升控制在允许范围内，保证电机安全可靠地运行。

发电机的漏氢部位有很多种，定子内冷水管路漏氢是其中一种。正常运行时，定子冷却水压低于氢压，是防止发电机定子线棒或引出管等发生渗漏时，定子冷却水会进入发电机，破坏降低发电机绝缘，引起发电机定子接地及发电机进水事故。

但运行中若发生定子线圈沙眼或水电接头焊缝，将造成氢气进入内冷水中。定子冷却水系统漏入氢气将给机组安全经济运行带来危害：不能保证氢压的额定值，从而影响发电机的出力；消耗氢气过多，造成制氢频繁，成本高；发电机系统可能着火.爆炸，造成主设备损坏以至机组停机。

当发生发电机定子冷却水漏氢时，通过其发生的现象进行分析判断并采取有效的安全措施，以保证设备的安全，防止事故扩大。 定子冷却水漏氢的现象为：

1）漏氢量增加且随着定冷水压的波动而波动；2）漏氢量随着定子冷却水的温度波动而波动；3）在定冷水箱排空气门处用测氢仪检测有漏氢现象；4）用测氢仪对发电机本体进行全面测试，并对小漏点加堵，仍有漏氢现象，而且漏氢量大时需每8小时补氢一次。

发电机定子冷却水漏氢的主要原因有：1.安装质量问题；2.定子线圈处在强大的交变电动力作用下，电动力大小一般与电流平方成正比，而发电机线圈端部是固定相对薄弱的地方，随着交变电磁力的作用，不可避免要产生振动，加剧了引水管与引出线接头之间的磨损；3.随着电网容量的增大，负荷峰谷差越来越大，对引出线接头的磨损也起到了促进作用。

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当定子冷却水漏氢时，如果是大量漏氢无法控制，则应立即故障停机处理， 如果发生微量漏氢，为确保发电机安全运行，则应采取相关控制措施，并尽快安排停机处理。具体控制措施如下：

1）控制发电机氢压在0.35～0.38Mpa运行，保持氢气压力大于定子冷却水压力0.05Mpa以上。氢压0.35Mpa、冷氢温度48℃以下，发电机定子电流不允许超过18090A。

2）各值安排专人、专用PGP连续监视发电机各定子线棒温度，每小时打印定子线棒温度一次，温度异常增加时要分析原因，并汇报相关专业技术人员，定子线棒层间最高与最低温度间的温差达8℃或定子线棒引水管出水温差达8℃时应立即降低机组负荷，并汇报相关领导。定子线棒温差达14℃或定子引水管出水温差达12℃，或任一定子槽内层间测温元件温度超过90℃或出水温度超过85℃时，应立即停机处理。

3）不进行导致定子冷却水流量、压力大幅波动的操作，如倒泵、倒换水冷却器等。 4）加强对发电机定冷水压力、流量、定冷水泵电流及定冷水箱水位的监视，当发电机定冷水进水压力、流量及定冷水泵电流同时出现间歇性波动现象，通过提高定子冷却水箱水位后，波动现象消除，为防止该现象发生定冷水箱水位经常维持高水位运行：即通过手动开启定冷水补水电磁阀，当其出现高水位报警信号时会自动联关补水电磁阀，待高水位信号消失后20min左右再次手动开启补水电磁阀进行补水（注意：当手动开启补水电磁阀后应严密观察其在高水位信号出现时应及时联关，如未联关应手动关闭，防止出现满水现象）。

5）每2小时对油水探测器排水一次，记录排水情况，发现水量异常增加应立即汇报相关领导，并进行故障停机。

6）每2小时对发电机电子间及6.9m发电机射频监视仪、漏氢检测仪检查一次，发现异常立即汇报相关领导。

7）对定子冷却水水箱进行连续排氢，每2小时检查一次，每班由化学运行班测量定子冷却水水箱氢气浓度一次。保持发电机汽机房屋顶风机连续运行，排氢期间严禁#2机汽机房进行动火工作。

8）化学每4小时测量发电机定子冷却水水质一次，并及时向值长汇报测量结果，控制冷却水水质电导率

9）保证氢气纯度≥96%、露点-25～-5℃。

10）每天白班由汽机运行专责组织对发电机集水环排气一次，如有气体应及时汇报相关领导。

同样停机后处理前的氢气置换也很重要，发电机定冷水系统漏氢情况下氢气置换原则：

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1）发电机组停机后暂不停定冷水系统，定冷水箱顶部排气阀维持全开状态，并对发电机回气门前放水门（防虹吸门）进行一次排气操作，解除定冷水泵联锁，维持密封油系统正常运行。

2）采取先降低定冷水系统压力至0.2Mpa左右（通过调整再循环门或关小出口门，注意定子冷却水泵不过流），再缓慢降低氢压至0.25Mpa，再依次降低水压和氢压，在降压过程中始终保持氢压高于水压0.035Mpa以上，当水压降至0.1Mpa以下时，停运定冷水系统，关闭发电机定冷水进出水门，待氢压降至0.1Mpa以下时，开始进行CO2置换氢气。

3）CO2置换氢气排死角过程中，注意各油水探测器中有无水排出，同时增加开启发电机回气门前放水门（防虹吸门）进行排死角操作，注意事项：在增开发电机回气门前放水门（防虹吸门）进行排死角，阀门开度不能过大，排气时间约3分钟左右，并注意发电机气压的变化。

4）在CO2置换氢气排死角时，重新开启发电机定冷水进出水门，维持原定冷水出口门及再循环门开度不变，启动定冷水系统运行（A泵）打循环1小时再停运，定冷水箱内的气体用注水阀法进行置换。

5）空气置换CO2排死角时同样按上述方法操作。

6）空气置换CO2后，冲压至0.3Mpa，启动定冷水系统运行，并对系统进换水冲洗。 结语

正确的处理措施，既能保证机组的安全，又能在安全的前提下维持设备的正常运行，一定程度上保证了机组及系统的经济性，尤其是在系统负荷紧张及事故处理时，尤显重要。