一起树脂进入发电机定子绕组的原因分析

陈仕刚

（韶关发电厂，广东 韶关 440200）

1 概述

现代大型发电机定子绕组基本上都采用水内冷，其冷却水系统设置了离子交换器。离子交换器为混合床式，即阳离子树脂和阴离子树脂以2:1的比例混合装填在同一床体内，其通过的流量占系统总流量的8 %左右。近年来，大型发电机定子冷却水离子交换器树脂进入发电机定子绕组事件时有发生，由于水内冷发电机定子空心绕组的截面积非常小，一旦进入树脂将严重危及发电机安全运行。

某厂某机组发电机为东方电机厂生产的QFSN-300-2型300 MW发电机。2010年该机组检修后启动时发生了一起发电机内冷水净化系统离子交换树脂跑漏的事件，大量树脂进入发电机内冷水系统，造成发电机定子多根铜管堵塞，机组被迫停运23天进行检修清洗。

2 事件经过

2010-10-12机组检修后启动。当日15:00，三值控长下令恢复发电机内冷水系统至备用状态，巡检接令后关闭内冷水箱放水门，打开除盐水至内冷水箱补水手动门，向内冷水箱注水。16:30检查内冷水箱溢流管有水出后，关闭除盐水至内冷水箱补水手动门。19:20启动A凝结水泵向除氧器进水。19:23～19:45，内冷水母管压力由0.01 MPa上升至0.28 MPa。19:45四值接班人员发现内冷水箱溢流量较大，检查凝结水至内冷水箱补水手动门未关闭，于是将该门关闭。19:49内冷水母管压力开始下降，20:05压力下降到0.01 MPa。20:37发电机内冷水系统投入运行。

次日05:45锅炉点火，15:05汽轮机冲转。17:10，运行值班员发现内冷水滤网后压力偏低，打开内冷水泵出口滤网空气门，排出了大量树脂，同时在内冷水箱溢流水中也发现了大量的树脂。运行值班员将离子交换器解列，交付检修人员清理滤网。检修人员在拆定子冷却水系统滤网过程中，发现滤网粘有大量树脂，所以判定树脂进入了定子冷却水系统。19:58发电机并网，22:00机组负荷220 MW，部分发电机定子线圈温差异常偏大。14日09:35机组负荷192 MW，发电机定子线槽4，11，14，18，31，38，46号7个点的温度异常偏高，最高的14号点偏离正常值约10 ℃。11:00机组负荷最高加到了280 MW，因定子线圈温度过高，线圈温差最大接近10 ℃，即减负荷到200 MW运行，使发电机定子线圈温差最大稳定在7.8 ℃左右，即《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》规定的定子线棒层间最大温差8 ℃以内的控制值。

15日02:30机组减负荷至2 MW，对定子冷却水系统进行6次正反冲洗，并多次清理反冲洗滤网和定子冷却水泵出口滤网，冲洗出大量树脂。14:05定子冷却水系统反冲洗工作结束，开始加负荷操作。18:30机组加负荷至230 MW时，发现发电机定子绕组温差最大9 ℃，且还有上升的趋势，即减负荷至200 MW运行。

通过同样带200 MW负荷，定子冷却水离子交换器树脂进入发电机前后定子线棒温度和定子线棒汇水管出水温度变化分析，可以判断树脂进入发电机冷却水系统后，随着发电机定子绕组温度上升，部分树脂受热膨胀粘在发电机定子铜管上或堵塞在铜管的转弯处，即使进行正反冲洗仍无法冲洗出来。树脂已经使发电机部分定子冷却水管路通流面积减小，流经铜管中的冷却水量减少，存在造成发电机定子绕组绝缘局部过热损坏、绝缘击穿的可能。而且，机组只能靠带200 MW以下负荷来控制定子线棒层间温差在8 ℃以内，严重影响机组的安全与经济运行。28日22:00机组停运，反复进行了发电机内冷水正反冲洗，但效果不明显。于是决定解开堵塞铜管的水电接头进行单根管子强制清理。

由于堵塞的管子位于发电机底部，现场作业困难，需要抽出发电机转子，检修工作量大，直至11月20日机组才检修完毕恢复正常运行。机组被迫停运23天，造成巨大的经济损失

3 树脂跑漏原因分析

图1所示为发电机内冷水系统示意图。

图1 发电机内冷水系统

发电机内冷水系统正常运行时内冷水经内冷水泵升压后流经离子交换器、离子捕捉器流回内冷水箱，由于离子交换器出口装有滤网和离子捕捉器，所以树脂不会进入内冷水系统。本次树脂跑漏事件发生在机组临修后启动初期，而机组此次临修期间，发电机内冷水系统没有进行任何检修工作。检查离子交换器内部15个滤水帽均完好，从交换器出口的离子捕捉器观察窗内观察，没有发现有残留的树脂。检修人员打开离子交换器顶盖，解体检查离子交换器，检查其出口滤网完好，无破损。滤网网孔0.25 mm，树脂无法通过，因此跑漏的树脂不会是从离子交换器出口通过离子捕捉器进入到内冷水系统的。

经调查，机组上次临修停机，内冷水系统退出运行时，离子交换器没有同时进行隔离，其进、出口门均处于“开”的状态。机组检修后重新启动，内冷水系统在无压状态下投运，系统注水时，运行人员没有关严凝结水至内冷水箱补水手动门。在A凝结水泵启动后，压力为1.5 MPa左右的凝结水通过补水手动门大量进入内冷水箱，内冷水箱溢流管不能及时排出多余的补水，水箱就会被充满。于是具有一定压力的补水会通过离子交换器的出口，进入离子交换器内，使离子交换器内的水逆向流动。由于离子交换器的进口没有装设滤网，逆向流动的水夹带出离子交换器内大量的树脂，经过离子交换器进水管进入内冷水滤网后管道。内冷水泵启动后，树脂从内冷水滤网后管道进入整个发电机内冷水系统。跑漏的树脂随着内冷水系统循环后，大部分回到内冷水箱，最后截留在内冷水泵出口滤网处，个别发电机铜管阻挡截留了部分树脂，造成部分铜管堵塞。此类事件在国内同类型机组中也曾经发生过。

另外，此事件发生后，拆开反冲洗滤网时发现有少量发黑的树脂，可以判定此事件发生之前正常启停内冷水泵时也有少量树脂进入发电机内冷水系统，只是由于数量少没有引起铜管堵塞。

4 防范措施

(1) 规范操作。发电机内冷水系统投退时，其离子交换器也必须同时投退。即内冷水系统退出运行时(停运内冷水泵前)，必须关闭离子交换器进出口门，将其与系统隔离；内冷水系统投运(启动内冷水泵)后，在确认离子交换器正常完好的情况下，缓慢打开其进出口门，同时注意监视内冷水水质的变化情况，注意检查离子交换器内树脂的高度位置，注意检查离子交换器内树脂是否有跑漏现象，确保系统正常完好。

(2) 内冷水系统投退操作时应缓慢小心，防止对系统造成过大的冲击。用除盐水向内冷水箱注水时，必须关严凝结水至内冷水箱补水手动门。

(3) 由于内冷水离子交换器设计时，进水侧没有装设滤网，存在流经离子交换器的冷却水发生逆流时，树脂进入发电机内冷水系统的隐患，因此须对离子交换器系统进行技术改造：用不锈钢精密激光打孔滤网代替多孔圆桶外包涤纶网的树脂捕捉器；在定子冷却水离子交换器进水管道加装不锈钢精密激光打孔过滤器；考虑到截留破碎树脂的需要，将定子冷却水泵出口微孔直径为0.25 mm的精密激光打孔过滤器更换为微孔直径0.1 mm的精密激光打孔过滤器。