1?000?MW氫冷發(fā)電機(jī)露點(diǎn)高的分析及預(yù)防措施

許 震

(國電諫壁發(fā)電廠，江蘇 鎮(zhèn)江 212006)

0 概述

某電廠1 000 MW機(jī)組發(fā)電機(jī)采用水-氫-氫的冷卻方式(即定子線圈水內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子繞組、定子鐵芯及構(gòu)件表面氫冷)，正常運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)內(nèi)腔內(nèi)充氫壓為0.5 MPa，氫氣與大氣間采用密封油系統(tǒng)進(jìn)行隔離。發(fā)電機(jī)氫氣除濕采用氫氣干燥器，其由2個(gè)干燥塔組成，塔內(nèi)裝填有干燥劑和加熱元件，當(dāng)其中一個(gè)干燥塔工作時(shí)，另一個(gè)則加熱再生。

在《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》（2014 版）中提出，應(yīng)“按照 DL/T 651—1998《氫冷發(fā)電機(jī)氫氣濕度技術(shù)要求》的要求，嚴(yán)格控制氫冷發(fā)電機(jī)機(jī)內(nèi)氫氣濕度?！卑凑铡稓淅浒l(fā)電機(jī)氫氣濕度技術(shù)要求》，在運(yùn)行氫壓下，發(fā)電機(jī)內(nèi)最低溫度5 ℃時(shí)，氫氣允許濕度高限為-5 ℃(露點(diǎn)溫度)；發(fā)電機(jī)內(nèi)最低溫度高于10 ℃時(shí)，氫氣允許濕度高限為0 ℃(露點(diǎn)溫度)。為了防止發(fā)電機(jī)電氣絕緣因機(jī)內(nèi)過于干燥而開裂，規(guī)定發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣允許濕度的低限為-25 ℃(露點(diǎn)溫度)。現(xiàn)場氫氣濕度超標(biāo)通常是指運(yùn)行中發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣濕度超過0 ℃(露點(diǎn)溫度)。

1 發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣露點(diǎn)高的危害

使氣體中水蒸氣剛好達(dá)到飽和的溫度叫露點(diǎn)。

(1) 造成發(fā)電機(jī)定子繞組相間短路事故。發(fā)電機(jī)機(jī)內(nèi)氫氣露點(diǎn)過高(濕度大)時(shí)，會在發(fā)電機(jī)定子線圈表面結(jié)露；在濕度過高的環(huán)境下，發(fā)電機(jī)定子繞組線棒絕緣性能也會下降，易于發(fā)生表面爬電、閃絡(luò)，以致拉弧放電，造成短路事故。

一旦絕緣達(dá)不到要求，就有可能造成發(fā)電機(jī)匝間短路，嚴(yán)重時(shí)可能造成發(fā)電機(jī)內(nèi)部相間短路而燒壞發(fā)電機(jī)。氫氣中的濕度大(露點(diǎn)高)是影響發(fā)電機(jī)絕緣的主要危害因素之一。

(2) 造成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)應(yīng)力腐蝕。發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣露點(diǎn)高時(shí)，會給轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)的機(jī)械強(qiáng)度帶來有害的影響(但是發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣露點(diǎn)不能過低，如果過低會對發(fā)電機(jī)某些部件產(chǎn)生不利影響，如定子端部墊塊收縮和支撐環(huán)裂紋等)。

(3) 降低氫氣純度。露點(diǎn)高也會降低氫氣純度，增加排污次數(shù)，加大補(bǔ)氫量，影響發(fā)電機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2 現(xiàn)場異常情況

近期機(jī)組運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)氫氣露點(diǎn)溫度由-3 ℃升至5 ℃，發(fā)電機(jī)氫氣濕度從3.96 g/m3升至6.15 g/m3。而此時(shí)冷氫溫度、定冷水壓力、主機(jī)油位等數(shù)據(jù)基本無變化。而根據(jù)而GB/T 7064—1996《透平型同步電機(jī)技術(shù)要求》中規(guī)定“氫冷電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)，機(jī)內(nèi)額定氫壓下的氫氣濕度應(yīng)不大于4 g/m3，當(dāng)濕度超過10 g/m3時(shí)，應(yīng)報(bào)警并采取措施”。氣體的絕對濕度是單位體積氣體中所含水蒸汽的質(zhì)量，按照4 g/m3標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)組發(fā)電機(jī)氫氣濕度發(fā)生了異常升高。

3 氫氣露點(diǎn)高的原因分析

發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行中會出現(xiàn)氫氣露點(diǎn)升高的問題，其原因主要有以下幾個(gè)方面：

(1) 補(bǔ)氫氣源始就含有水；

(2) 機(jī)組啟動前由于壓縮空氣打風(fēng)壓或用CO2進(jìn)行氫氣置換過程中帶進(jìn)發(fā)電機(jī)內(nèi)并且遺留在發(fā)電機(jī)內(nèi)的水汽，逐漸揮發(fā)到發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣中；

(3) 氫氣除濕機(jī)發(fā)生故障；

(4) 氫冷器發(fā)生泄漏；

(5) 發(fā)電機(jī)的密封瓦中的密封油壓高于氫壓，而密封油中常含有大量水分，從而造成氫濕度增大，露點(diǎn)升高；

(6) 潤滑油中含水量大(密封油系統(tǒng)與主機(jī)油系統(tǒng)屬同一系統(tǒng))；

(7) 發(fā)電機(jī)定子冷卻水溫度低于冷氫溫度使部分氫氣過冷卻；

(8) 密封油真空油箱運(yùn)行不正常，密封油中含水量多。

針對此次機(jī)組發(fā)電機(jī)氫氣露點(diǎn)升高的情況，發(fā)現(xiàn)氫干燥器連續(xù)幾天沒有出水，且發(fā)電機(jī)的氫氣露點(diǎn)持續(xù)升高，故初步判斷為氫干燥器工作異常引起的。于是停用氫干燥器，發(fā)現(xiàn)其干燥劑顏色已變?yōu)闇\黃色，后確定直接原因?yàn)闅涓稍锲鲀?nèi)氧化鋁干燥劑失效，間接原因?yàn)榘l(fā)電機(jī)內(nèi)進(jìn)油導(dǎo)致氫干燥器的干燥劑加速失效(氧化鋁干燥劑正常應(yīng)純白色，其變?yōu)辄S色是由于油污染所致)。

4 防止露點(diǎn)升高的防范措施

(1) 加強(qiáng)汽封壓力的調(diào)整，防止軸封壓力過高引起水汽進(jìn)潤滑油中。

(2) 加強(qiáng)氫氣干燥器的運(yùn)行維護(hù)管理，特別是干燥器的排水情況。對除濕機(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)行持續(xù)跟蹤，每班放水1次，每次放水將水放盡，并且記錄其放水量。發(fā)現(xiàn)干燥器放不出水并且發(fā)電機(jī)的氫氣露點(diǎn)持續(xù)升高時(shí)，應(yīng)排除干燥器發(fā)生故障的原因。

(3) 在氫氣壓力不正常時(shí)，調(diào)整冷卻水壓力低于氫氣壓力，防止氫冷器泄漏造成冷卻水進(jìn)入氫氣。

(4) 嚴(yán)格控制定冷水的溫度，防止因水溫低而結(jié)露。

(5) 加強(qiáng)氫氣各系統(tǒng)的放水。

(6) 每班對發(fā)電機(jī)運(yùn)行中氫氣純度和濕度進(jìn)行有效跟蹤并與化學(xué)取樣人員進(jìn)行手工取樣對比，提前發(fā)現(xiàn)問題，及早處理。

(7) 嚴(yán)格監(jiān)視氫溫及定冷水溫度的變化，控制發(fā)電機(jī)定冷水水溫高于冷氫溫度2—5 ℃，氫壓下降時(shí)及時(shí)聯(lián)系補(bǔ)氫，并應(yīng)查明下降原因。

(8) 加強(qiáng)發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)的監(jiān)視，控制好油氫差壓，保證密封油差壓閥和平衡閥動作靈活、可靠，密封油真空油箱真空正常并定期將密封油真空泵排水，防止密封油帶水。

(9) 加強(qiáng)發(fā)電機(jī)內(nèi)積油積水情況的監(jiān)視。

(10) 加強(qiáng)發(fā)電機(jī)絕緣過熱監(jiān)測裝置的監(jiān)視和維護(hù)，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)處理。

(11) 當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣濕度接近10 g/m3時(shí)，可對發(fā)電機(jī)進(jìn)行排污，此時(shí)注意氫氣壓力的變化值。

(12) 加強(qiáng)并保證發(fā)電機(jī)機(jī)內(nèi)補(bǔ)氫氣源露點(diǎn)合格，從氫氣源頭控制。

(13) 對密封油與潤滑油系統(tǒng)組成的油系統(tǒng)，保證油凈化裝置、濾油機(jī)運(yùn)行正常，定期對主油箱放水，必要時(shí)可以加強(qiáng)主油箱的放水(通過觀察主油箱油位變化情況來反映主油箱中是否有水產(chǎn)生)。

(14) 氫氣壓力下降伴隨氫氣露點(diǎn)升高應(yīng)該懷疑氫冷器泄漏，應(yīng)該逐一停運(yùn)氫氣冷卻器觀察氫氣壓力變化情況；確認(rèn)冷卻器泄漏后，應(yīng)該解列冷卻器并及時(shí)聯(lián)系檢修處理，處理好后方可而投入運(yùn)行。

(15) 在檢修期間對氫冷器檢查引起高度重視，加強(qiáng)檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，提高檢修質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

1 中華人民共和國電力工業(yè)部安全監(jiān)察及生產(chǎn)協(xié)調(diào)司和科學(xué)技術(shù)司.DL/T 651—1998氫冷發(fā)電機(jī)氫氣濕度技術(shù)要求[S].北京：中國電力出版社，1998.

2 國家電力公司.防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求[M].北京：21世紀(jì)出版社，2001.

3 全國旋轉(zhuǎn)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會.GB/T 7064—1996透平型同步電機(jī)技術(shù)要求[S].北京：中國電力出版社，1996.