两例发电机冷却介质泄露引发的停机事故分析与处理

姚瑞强

(大唐淮北发电厂， 安徽淮北　235000)

两例发电机冷却介质泄露引发的停机事故分析与处理

姚瑞强

(大唐淮北发电厂， 安徽淮北235000)

摘要：介绍了对两例水内冷汽轮发电机冷却介质渗漏故障进行的分析，指出了发生事故的原因，提出了技术改进措施。指出对水内冷绕组容易发生渗漏的发电机组，大修时要对定子绕组端部进行扩大检查、水电接头和端部固有频率检查绕组；连接弯头进行探伤检查，对绕组端部紧固情况应进行改进以减小绕组端部振动等；对运行时间较长的发电机冷却器要进行换型改造，以彻底消除设备隐患；设备运行要加强发电机的氢压和漏氢率监视，以及氢冷器回水管的含氢量检查；设备检修必须科学地进行技术管理及设备管理。

关键词：汽轮发电机；水内冷；绕组；冷却器；水电接头；疲劳；腐蚀；泄漏

0引言

发电机是发电厂的核心设备，其安全运行与否将直接关系到企业的安全和经济效益，也关系到电力系统的稳定。电力系统的安全生产事故可能对国民经济造成巨大冲击。

结合对两例大型发电机组冷却介质泄露所引发的跳闸事故和停机事件进行分析，进而提出技术改进措施和完善管理制度。以期与广大电力生产工作者，共同做好发电机组的生产管理，提高企业生产效益。

1英国GEC公司发电机冷却水泄漏跳闸事故

1.1　设备介绍

某发电厂2号机组，是由英国GEC公司成套引进的N362 .5-171/543/541型汽轮发电机组。其发电机定子绕组为水内冷、定子铁心和转子直接氢冷、无刷励磁型，额定容量426.47 MVA，额定功率362.5 MW，发电机出口额定电压18 kV。该发电机设有2台定子冷却水泵，型式为RYAXF 65/20离心式， 发电机正常定子冷却水压为2.6 MPa，发电机额定氢压为0.3 MPa，发电机定子水额定流量为44 m3/h，定子水流量低发电机跳闸值为27.9 m3/h。

1.2　事故经过

某年8月14日22∶22，2号发电机组跳闸。SOE(Sequence Of Event)，事件顺序记录系统显示机组跳闸首出原因为：定子水流量低保护动作。同时运行人员监视发现2号发电机内氢压下降，定子冷却水回路气泡也增大增多。22∶45分，打开2号发电机6.3 m层发电机检漏器，汽轮机端排出大约40 L水。判断为发电机定子水回路发生泄漏。

故障发生后，对发电机进行直流电阻测量如下：A相，0.003 228 MΩ；B相，0.001 619 MΩ；C相，0.001 616 MΩ；发电机三相绕组直流电阻不平衡，且A相偏大。

打开发电机汽端人孔门检查发现：发电机定子绕组第21槽上层线棒绕组端部与同槽下层线棒连接铜弯头侧部爆裂直径约16 mm孔洞，绝缘表层仅有局部过热痕迹(面积约22 mm×21 mm)。当剥开绝缘层后，发现该发电机定子绕组水电接头上层线棒连接部分已熔断、有直径约12 mm贯穿性孔洞，且熔化的铜末已经进入上层和下层线棒的水电盒内(损坏部位见图1及图2)。

1.3　事故原因分析与处理

1) 发电机定子绕组，在机组启动和运行期间端部存在共振。该定子绕组第21槽线棒水电接头处，由于端部振动导致金属疲劳产生裂纹。当裂纹发展到一定程度，导电面积减少，在裂纹处出现局部过热和起弧，最终导致穿孔。

2) 从故障的部位查看和分析，基本可以确定为材质裂纹引起。引起裂纹原因是材质缺陷。

3) 将该水电接头进行了更换处理(焊接)，重包绝缘。进行绝缘测量，冷却水耐压试验合格后，重新并网运行。

4) 发电机组大修。对定子绕组端部进行扩大检查，包括水电接头和端部固有频率检查，对发电机绕组端部紧固情况进行全面检查和改进，以减小绕组端部的振动。对发电机定子绕组端部绕组连接弯头进行探伤检查。还要对发电机定子冷却水质及水压、水流力学再进行分析与优化改进。对发电机绕组端部紧固情况进行全面检查。

图1　上、下层线棒水电盒内损坏部位之一

图2　上、下层线棒水电盒内损坏部位之二

2哈电机QFSN-300-2型发电机及励磁机冷却器漏氢停机

2.1　设备介绍

某厂A号发电机由哈尔滨电机厂生产，型号为QFSN-300-2，定子绕组为水内冷，转子绕组为氢冷，定子铁心为氢冷，容量为353 MVA，额定电压20 kV，定子电流10 190 A。冷却方式采用水、氢、氢冷却。

2.2　事故经过

2011年10月11日，A号发电机运行中的补氢量超标。24 h约补氢50 m3，且内冷水箱含氢量在0～8%间波动，每天都有超过50 m3的补氢量。专业技术人员对发电机的外部系统进行跟踪观察，未发现较明显的大漏点。10月18日A号发电机的励磁机A组冷却器泄漏加大，同时发电机氢压下降较快，(0.285 MPa降低至0.26 MPa)两小时左右就需补氢一次。怀疑是发电机冷却器有渗漏。遂将D、C、B、A组冷却器依次停运排查，确认是A、B组冷却器泄漏。至19日上午，A号发电机的漏氢量，一个运行班次高达500 m3，制氢量完全跟不上。且氢温上升很快。随即向调度申请停机，进行消缺，工作完毕后机组并网运行。

3事故原因分析与处理

1) 事故之前在A号发电机大修中，电气检修人员对发电机A、B两组冷却器和励磁机冷却器进行的气密试验加压为0.35 MPa(规程要求为0.4 MPa，6 h不泄漏)。因降低了标准，致使发电机冷却器的泄露缺陷未及时暴露和发现。长期在日常的A号发电机小修工作中，检修人员未按检修规程要求对冷却器进行清洗，致使冷却器铜管内壁结垢、腐蚀，因而降低了冷却器的使用寿命。

2) A号发电机及励磁机冷却器均为铜管绕簧式结构。因该厂使用的开放式冷却水为长江水，水中杂质多，特别在夏季泥沙含量大，对管壁磨损、腐蚀较严重。加之使用10多年时间较长，铜管管壁较薄，使用年限将尽。因此，机组运行中多次发生渗漏现象。

3) 停机检修中发现A号发电机A、B两组冷却器共40根铜管泄漏。更换处理，并进行氟里昂检漏(气压3 MPa)，进行水压试验。A号发电机的励磁机A组冷却器，进行0.42 MPa水压试验2 h正常(参照规程要求为0.6 MPa，0.5 h不泄漏)。

为了保证机组的安全运行，发电机和励磁机冷却器进行换型改造，以彻底消除设备隐患。运行人员应加强发电机的氢压监视，严密监督氢冷器回水管的含氢量及发电机的漏氢率。加强技术管理、设备管理、三级验收等全面落实到位，以深刻的吸取教训。

姚瑞强，男，1969年生，工程师，大学学历，从业于大唐淮北发电厂，历任生产总调度十多年，研究方向：电力系统及其自动化，发表技术论文多篇。

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