某300MW水氢氢机组定冷水含氢量超标分析及处理

史松梅，范朝光，顾孟祥，曾云峰，刘波

(太仓港协鑫发电有限公司，江苏苏州215433)

太仓港协鑫发电有限公司4号机为上海电机厂生产的QFSN-300-2型发电机组，冷却方式为水-氢-氢冷，即定子线圈及连接线、出线套管采用水内冷，转子绕组、定子铁心及端部均采用氢冷氢气由装在转子两端的风扇强制循环，并通过设置在定子机座上部的4组氢气冷却器进行冷却，氢气系统由发电机定子外壳、端盖、氢气冷却器、密封瓦以及氢气管路构成全封闭气密结构。重点介绍太仓港协鑫发电有限公司4号发电机定冷水含氢量超标的原因分析及处理过程，同时提出了解决问题的预防措施，以提高机组安全运行水平。

1 定冷水含氢量超标分析

2011年7月21日10:05，运行人员发现4号发电机定冷水箱顶部放空气门上部5 cm处含氢量达4.2%（报警值为3.2%）未报警，检查发现发电机定冷水箱至漏氢报警仪一次门未全开，将发电机定冷水箱至漏氢报警仪一次门全开，发“发电机定冷水箱漏氢”报警信号，其他未发现异常。经查4号机每天补氢量呈上升趋势，由平时的8 m3/d上升至22 m3/d。可以初步判断，发电机氢冷系统氢气漏入发电机定冷水系统（如图1所示）。氢冷发电机的漏氢部位归纳起来有两部分：一是氢冷发电机本体结构部件的漏氢，二是发电机外部附属系统的漏氢。氢冷发电机本体结构部件的漏氢涉及4个系统：水电连接管和发电机线棒的水内冷系统，发电机密封瓦及氢侧回油管接头的油系统，发电机氢气冷却器的循环水系统，发电机人孔、端盖、手孔、二次测量引出线端口、出线套管法兰及瓷套管内部密封、出线罩、氢冷器法兰、转子导电杆等的氢密封系统。发电机外部附属系统的漏氢包括氢管路阀门及表计、氢油差压调节系统、氢油分离器、氢气干燥装置、氢湿度监测装置、绝缘过热检测装置等。结合4号发电机氢气系统的结构，从图1可以看出，氢气进入定冷水的最大可能性为水电连接管和发电机线棒的水内冷系统。

图1 发电机定子冷却水系统

2 发现的问题

问题1。2011年9月8日4号发电机停机检修，9月15日两侧端盖、导风筒拆除完毕，14:00进行定子绕组检查性水压试验，发现汽侧第33槽绕组绝缘引水管三通部位存在渗水，打开手包绝缘检查为三通金属接头存在砂眼（如图2所示）。

问题2。9月17日定冷水系统恢复并进行发电机定冷水回路反冲洗，每天跟踪测量定冷水水质、发电机汇水环对地直流电阻、绕组绝缘电阻数据变化情况，定冷水电导率由起初的8.9μS/cm下降至1.416μS/cm，总汇水环对地直流电阻由0.2 kΩ上升至18 kΩ，绕组绝缘电阻R1为1.84 GΩ，R60为1.81 GΩ，吸收比接近1，绕组直流泄漏电流试验无法进行。9月23日检查发现发电机汽侧18槽、19槽绝缘引水管内壁存在异物，如图3（a）所示，检查定冷水A、B两侧滤网滤芯上有黑色黏稠状物质（如图4所示），经过化验确定该物质为油、24%铜、1%铁混合物，离子交换器树脂中含黑色物质。

3 处理过程

问题1处理过程。2011年9月15日18:00左右，上海电机厂人员将砂眼补焊完毕并重新更换一根绝缘引水管，9月16日14:00开始进行8h修后水压试验，水压试验0.5 MPa，8h无泄漏。

问题2处理过程。9月27～29日利用4号机组辅汽加热定冷水至60℃，通过循环过滤的方式消除发电机定冷水系统内部杂质。经过4次热水循环冲洗并4次换水，热水循环冲洗共14h，汽侧19槽油污基本消失，汽侧18槽内壁油污面积减小（如图3（b）所示）。停止热水循环后，将发电机热循环水温降温至44℃，正常通水后，超声波测汽侧流量试验合格，汇水管对地电阻32.5 kΩ，电导在0.35，绕组绝缘A相1000M/1600M，B相1290M/2660M，C相990 M/1570M。

4 预防措施

（1）建立每台发电机补氢台帐，并进行对比分析，发现发电机补氢量异常增大，应及时汇报并组织分析，查找补氢量上升原因。

（2）保持发电机定冷水箱至漏氢报警仪一次门为全开状态，利用机组检修对漏氢报警仪定值进行校验，确保定冷水箱含氢量超标时能够及时报警。

（3）发电机检修时，对发电机定冷水回路进行检查性水压试验，及时发现并消除发电机定冷水回路存在的安全隐患。

（4）建议将发电机定冷水箱上部充氮气[1]，一方面可以隔绝水与空气的接触，减少氧对铜线的腐蚀；另一方面如定子线棒存在漏点，氢气不可避免的漏至定冷水侧，漏氢汇集至定冷水箱，导致定冷水箱顶部空间氢气浓度在爆炸极限范围内，充氮气可以避免爆炸事故的发生。

5 结束语

综上所述，发电机出现漏氢现象后，在停机前积累数据分析和查找漏点，如停机前无法查出漏点，则应在停机后重点对水电连接管和发电机线棒的水内冷系统采用水压试验查找漏点，查出漏点后应设法消除漏点；同时应充分考虑密封油经氢气带入内冷水系统后对发电机定子回路造成的污染及对发电机定子回路绝缘造成的影响，利用机组辅汽加热发电机定冷水系统，采用热水循环冲洗法消除发电机定冷水系统内部杂质的方法，可起到良好的效果。

[1] 国家电力公司发输电运营部．防止电力生产重大事故的二十五项重点要求[M].北京：中国电力出版社，2001.