海南核电660MW发电机氢气露点升高原因分析

李 静

（海南核电有限公司，海南昌江 572700）

0 引言

海南核电发电机103 大修后氢气露点升高湿度增大，但是氢气干燥器的汽水分离器排出的水量却逐渐减少，考虑到湿度增加影响定子线圈绝缘水平，因此找到露点升高的原因对于保证机组安全运行十分必要。

1 发电机氢气露点升高原因

发电机内露点升高意味着发电机内湿度增加、氢气中水分含量增加[1，2]。影响发电机露点的因素包括以下5 个：①由氢站来的氢气本身就有一定的湿度；②定子冷却水温度低于期望值；③氢侧密封油压力大于氢气压力，而密封油中含水量超标；④定子冷却水通过定子线圈向发电机泄漏；⑤氢气干燥器工作效率降低。

（1）海南核电发电机使用的氢气由电厂自己生产。通过查看制氢机纯度表的历史趋势，发现制氢机一年来氢气纯度始终保持在99.8%～99.9%，说明氢气湿度无明显变化，制氢站氢气湿度异常升高这一因素可以排除（图1）。

图1 制氢站氢气纯度趋势

（2）海南核电定子冷却水系统的水温保持一个恒定值，由闭式冷却水SRI 系统控制定冷水温度，通过查看趋势，定冷水温度设定值始终为40 ℃，且定冷水温度变化也始终保持在1 ℃以内，因此定冷水温度过低导致结露的情况可以排除（图2）。

（3）氢侧密封油含水量的化学取样结果均在合格范围内，与大修前同期相比含水量变化不大，因此密封油含水量高这一因素可以排除。密封油一年内含水量取样结果如图3 所示。

图2 定子冷却水温度趋势

图3 氢侧密封油含水量

（4）查看最近3 个月的历史趋势，发电机氢气压力始终高于定子冷却水温度且压力变化不超过20 kPa，冷却水向发电机内泄漏的概率很小（图4）。

图4 氢气压力趋势

（5）氢气干燥器除湿效果差，通过分析排除以上4 种原因，氢气干燥器除湿效果差的可能性最大。

2 氢气干燥器工作原理

氢气干燥器分为吸附式氢气干燥器和冷凝式氢气干燥器，海南核电有限公司使用的是吸附式氢气干燥器（图5）。

假设干燥塔A 塔工作、B 塔再生，氢气进入干燥塔A 内通过三氧化二铝吸附氢气中的水蒸气，干燥后的氢气从出口进入发电机内部；干燥塔B 通过电加热器使三氧化二铝表面吸附的水分蒸发，加热后的混合气体进入氢气冷却器，水蒸汽冷凝后变成水通过汽水分离器分离后从排水口排除，分离出的氢气重新进入氢气出口管道。

图5 氢气干燥器结构

3 氢气干燥器故障原因分析

通过对氢气干燥器工作原理的分析，氢气干燥器正常运行的前提是加热器和冷却器能够正常运行，如果电加热器加热温度不够或者冷却器的冷却能力不够都有可能导致氢气湿度增加，氢气露点升高[3-4]。根据以上分析，对氢气干燥器的加热温度和冷却水冷凝温度进行检查。对比A、B 塔发现，氢气干燥器的B 塔加热温度150 ℃而A 塔加热温度160 ℃，由于A、B 塔的电加热器功率无法调节，为了保证氢气干燥器的流量，暂不改变干燥流量。氢气干燥器的冷却器冷却水温度上涨5 ℃，这一情况是由于海水温度上升导致的，降低冷却水温度最直接的方法是增大海水流量。由于海南夏天温度较高，海水温度达到35℃，海水流量增大虽然可以缓解温度上升，但并不能从根本上解决这个问题。

为了进一步增加氢气冷却器的冷却能力，海南核电投入了汽轮机厂房通风系统的水幕冷却装置。通过这一改变，发电机露点温度明显下降，从-10 ℃下降到-15 ℃。所以，由于海水温度上升造成氢气冷却器冷却能力下降，是发电机氢气露点上升的根本原因。

4 结论

海南核电发电机氢气露点上升的根本原因是海水温度上升导致氢气冷却器冷却能力下降，从而导致部分水蒸汽无法冷凝重新进入发电机。通过以下方法重新降低了氢气露点：①通过增加海水流量；②降低其他系统备用冷却器的冷却水流量；③投入常规岛厂房空调系统的水幕冷却器降低厂房温度。通过分析海南核电发电机氢气露点升高的原因，给出了系统的解决方案，这一结论不仅适用于海南核电，也适用于其他压水堆核电厂。