秦二廠發(fā)電機定子冷卻水流量異常分析

吳朝暉

【摘 要】汽輪發(fā)電機定子線圈采用定子水內(nèi)冷，當(dāng)出現(xiàn)冷卻水流量減少或中斷時，定子線圈溫度就會上升，危及發(fā)電機安全。二廠機組投運以來，出現(xiàn)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(xiàn)階段運行狀況進行說明，并針對性地提出現(xiàn)階段運行存在的問題和建議，對進一步優(yōu)化發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)運行有一定指導(dǎo)借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電機;定子線圈;斷水保護

中圖分類號： TM623.3;TM862 文獻標(biāo)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(fā)電機組是電廠重要設(shè)備之一，其運行狀況直接關(guān)系到電廠的安全性和經(jīng)濟性。在發(fā)電機運行過程中由于定子繞組銅損和少量鐵損產(chǎn)生熱量，造成定子線圈溫度升高，危害發(fā)電機安全，所以必須對線圈進行冷卻以保證發(fā)電機良好的運行環(huán)境。核電廠發(fā)電機采用整體全封閉、內(nèi)部氫氣循環(huán)、定子繞組水內(nèi)冷、定子鐵心及端部結(jié)構(gòu)件氫氣表面冷卻、轉(zhuǎn)子繞組氣隙取氫氣內(nèi)冷的冷卻方式。定子繞組水內(nèi)冷即利用合格水質(zhì)的冷卻水，克服水在空心導(dǎo)線內(nèi)循環(huán)流動的阻力，將定子繞組損耗產(chǎn)生的熱量帶出發(fā)電機，保證發(fā)電機運行時的正常溫升值。我廠由發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)來完成此任務(wù)。該系統(tǒng)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(dǎo)致虛假流量異常報警分析

1.1 流量計導(dǎo)致虛假流量異常報警的原因

基于發(fā)電機定子線圈斷水對發(fā)電機的危害，運行中的發(fā)電機都裝設(shè)有發(fā)電機斷水保護。原汽輪發(fā)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(fā)電機斷水保護，其為跳閘方式三，跳發(fā)電機（發(fā)電機出口斷路器跳閘/滅磁開關(guān)跳閘/汽機跳閘）。以前常規(guī)島人員在執(zhí)行定子冷卻水泵或過濾器切換操作時，控制室經(jīng)常會觸發(fā)發(fā)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(tǒng)運行沒有異常。由于該報警信號斷斷續(xù)續(xù)，沒有達到發(fā)電機斷水保護真正動作的30S延時時間而沒有觸發(fā)相應(yīng)的動作。下面就切換過濾器的操作進行分析，下圖為執(zhí)行定子冷卻水系統(tǒng)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(fā)且持續(xù)4.3S（保護動作定值127.5kpa）。DEH中線圈最小壓差為98.49kpa時對應(yīng)的流量為113.30m3/h，而流量最小109.98m3/h對應(yīng)的壓差為208.23kpa，從數(shù)據(jù)可以看出定子冷卻水流量和定子線圈壓差明顯不對應(yīng)。雖然數(shù)據(jù)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(yīng)該導(dǎo)致斷水保護的觸發(fā)。上述現(xiàn)象表明采用差壓式流量計存在誤動斷水保護的風(fēng)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(guān)聯(lián)，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(yōu)化建議

除了上節(jié)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(fā)電機定子線圈真實堵塞時，其線圈兩側(cè)的壓差是高的，而定子線圈內(nèi)的冷卻水流量卻降低了，冷卻效果也同樣降低，造成發(fā)電機定子繞組溫度上升，保護這個時候應(yīng)該動作，而由于線圈兩側(cè)壓差高，保護不會觸發(fā)，且斷水保護沒有后備保護，若運行人員不能及時發(fā)現(xiàn)問題，將嚴重危害發(fā)電機的安全運行。針對以上情況，二廠通過技改在發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)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(guān)和一個流量變送器，現(xiàn)保護配置為：新增加的三個差壓開關(guān)流量低信號2/3經(jīng)延時30S后送繼保系統(tǒng)發(fā)出發(fā)電機斷水保護信號。技改后，根據(jù)機組實際一年半的運行驗證，在執(zhí)行定子冷卻水泵和過濾器切換操作時沒有出現(xiàn)發(fā)電機斷水保護報警誤觸發(fā)的情況，體現(xiàn)了對保護裝置進行優(yōu)化對發(fā)電機的安全經(jīng)濟運行扮演著重要的角色。在參考學(xué)習(xí)大亞灣電站相應(yīng)發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)時發(fā)現(xiàn)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(jù)發(fā)電機本身的承受能力， 允許發(fā)電機在斷水狀態(tài)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(jīng)濟性。我廠在設(shè)備設(shè)計和綜合考慮等因素下暫時沒有裝設(shè)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(jié)論

鑒于發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)對發(fā)電機正常運行的重要性，對于發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)的運行必須加以重視。本廠對于定子冷卻水系統(tǒng)已進行了相關(guān)必要的技術(shù)改造，對發(fā)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(tǒng)也存在許多可以改進的地方，如常規(guī)斷水保護裝置的優(yōu)化等?？傊覀儜?yīng)充分吸取別的電廠在定子冷卻水系統(tǒng)方面的經(jīng)驗和教訓(xùn)，結(jié)合自身存在的問題，不斷完善我廠定子冷卻水系統(tǒng)以提高電廠的安全性和經(jīng)濟性。

【參考文獻】

[1]擴建機組660MW發(fā)電機說明書，上海電氣上海發(fā)電機廠，2008年.

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