氫內冷發電機氫氣內漏的綜合治理

摘 要：為消除330MW發電機氫氣內漏，通過水壓試驗及定子線圈電位外移試驗找出氫氣內漏點。在發電機不完全解體狀態下處理線圈端部匯水盒漏點；對于相連接線漏點采用整圈補焊、現場搪錫處理；對于過渡引線法蘭結合面漏點采用更換密封圈、結合面鍍銀、法蘭接頭內孔倒角108°處理；經綜合治理，發電機氫氣內漏得到有效控制。

關鍵詞：發電機；氫氣內漏；整圈補焊

設備概述：

T225-460型汽輪發電機由定子和端部結構件、轉子、發電機勵磁裝置組成。發電機定子繞組通入壓力為0.25MPa的去離子水直接冷卻，定子鐵心和轉子繞組采用壓力為0.30MPa氫氣冷卻，發電機軸承的潤滑由汽輪機軸承的潤滑系統提供。發電機參數如表1所示。

表1 2號發電機基本參數表

發電機定子由機座、出線罩、氫氣冷卻器、定子鐵心、定子繞組、定子引出線構成。定子繞組和相連接線的內通路中流動著去離子水，去離子水帶走空心線及其相鄰實心線的損耗產生的熱，去離子水由匯水環通過一撓性絕緣引水管流到每根線棒內，撓性絕緣引水管連到水匯盒上，匯水盒把水注入定子線棒的每根空心線中。三相定子繞組的6個首尾端與6根相連接線相連，相連接線的另一端引至機座中靠近出線套管軸線的地方，用空心銅導體制作的過渡引線把相連線接到6根出線套管上，它與相連接線和出線套管的連接通過上連接法蘭和下連接法蘭來實現。由于發電機膛內氫氣壓大于定子冷卻水壓力，運行中發電機定子冷卻水箱含氫量經常超過2%發出報警信號。高壓端子連接圖如圖1所示。

圖1 高壓端子連接圖

1 查找漏點

1.1 水壓試驗

發電機定子繞組水回路通入0.5MPa水壓、保持8h，經檢查發電機勵端定子繞組匯水盒漏水、C相相連接線滲漏。

1.2 定子繞組直流耐壓試驗和泄漏電流測量

按中國大唐集團公司企業標準Q/CDT.107001-2005《電力設備交接和預防性試驗規程》要求，進行直流耐壓試驗和泄漏電流測量，當C相電壓加至40kV時，泄漏電流明顯增大，電壓加至48kV時泄漏電流為78.0μA，試驗結果如表2所示。

1.3 C相首尾出線端表面對地電位測量

首尾出線端與發電機定子繞組為硬連接，對地泄漏可能性比較大，所以進行電位外移試驗；在試驗電壓為20kV時，分別測得C相首尾上端部及下端部手包絕緣對地電位分別為18.40kV、19.80kV，說明C相首尾過渡引線有滲漏。

表2 定子繞組直流耐壓試驗和泄漏電流測量

2 處理方法

2.1 定子繞組匯水盒漏水處理。

2.1.1 發電機解體。測量汽、勵兩端的定、轉子氣隙（標準值為100±3.00mm）；測量導風圈與風扇葉片間隙、導風環座與轉子風扇座間隙并記錄；測量汽、勵兩側軸瓦絕緣電阻值、滑環刷架絕緣電阻值、兩側內端蓋分片組合之間絕緣電阻值。

拆除滑環、大軸接地刷、汽勵兩端各種油管道、汽側連軸器螺栓、端蓋、密封瓦。用抽發電機轉子專用手搖支架，由勵端放入電工板、涂抹潤滑油脂的弧鐵板，手搖拉動齒條，使得發電機轉子在齒條的牽引下，抽出發電機轉子。

2.1.2 確認漏點。發電機定子線圈通入0.50MPa水壓，確認發電機B相定子繞組第12槽上層線圈（線圈標號為CE12E1）匯水盒漏水。

2.1.3 檢查絕緣引水管的密封圈。在未拆除發電機兩端大蓋及導風圈、不打開匯水盒狀態下，剝開匯水盒與絕緣引水管之間云母層，檢查發電機絕緣引水管密封圈良好，但絕緣引水管的螺帽已經松動，擰緊螺帽后通入0.50MPa水壓未見滲漏。

2.2 C相相連接線滲漏處的補焊。

2.2.1 補焊步驟。該引線材質為T2（φ52×15）紫銅管，出廠時2根紫銅管對接，焊逢中存在沙眼導致滲漏，現場采用銀焊進行整圈補焊，焊接部位如圖2所示。具體操作過程如下：（1）拆下C相相連接線與高壓端子連接線間的連接套和密封圈，用白布塞入連接線和高壓端子連接線孔內，避免異物進入接線內部。（2）去除連接線上的絕緣層，靠近絕緣板位置要留下盡可能長的絕緣，以便補焊后重新回復絕緣。（3）對絕緣板附近位置的連接線、連接線接頭進行防護：用浸濕的石棉覆蓋好絕緣板和附近位置的連接線，再用石棉泥包在焊接位置處的絕緣，減輕焊接時對絕緣損壞，連接線鍍銀處也要用石棉泥包好以降低溫度。（4）補焊要注意防止紫銅管接出段脫落，焊接需要整圈進行；焊接后表面著色探傷是否有裂紋。（5）對焊接部位進行全面清理，徹底清除石棉泥等異物，用砂紙砂光連接線、剩余絕緣、絕緣板等位置要露出本色。（6）紫銅管表面鍍銀脫落部位進行搪錫處理。（7）清理碳化云母及環氧板；回裝上下接頭和連接管；試水壓、測直流電阻。（8）將剩余絕緣修成坡口，刷53841YQ環氧無溶劑膠，半疊包云母帶5440-1T約23-25層，邊包邊刷環氧無溶劑膠，最外層半疊包玻璃絲帶；測泄漏電流。

2.2.2 焊接要點。（1）用0號（或1號）沙布打磨焊接部位使其露出金屬光澤，再用酒精洗凈用白布擦干。（2）由2名技藝高超、經驗豐富的高壓焊工使用φ2.0mm含銀45%的銀焊條施焊。（3）為防止存在2個鄰界焊點（新焊點與舊焊點之處）導致焊口產生裂縫，需把原焊口全部熔化。（4）2支焊槍相對180°同時加熱；銀焊條試溫，焊條能熔化時說明溫度已達到800℃～1000℃，整圈焊口溫度要均勻恒溫。（5）溫度達到后涂上銀焊粉將焊接部位清理干凈，整過施焊過程動作要迅速，在2～5分鐘內完成，之后再次涂上銀焊粉。（6）用磨光機打磨凸出部位。

2.2.3搪錫要點。（1）用0號（或1號）沙布打磨搪錫部位，再用酒精洗凈、白布擦干。（2）2支中號焊槍相對180°同時加熱；焊錫條試溫，焊條能熔化時說明溫度已達到200℃以上，整個上錫面溫度要均勻恒溫。（3）焊錫膏均勻涂在搪錫面上清除雜質，迅速涂上錫條粘上后用白布擦均。

圖2 紫銅管尺寸及焊接部位

2.3 C相星尾過渡引線滲漏處理。

2.3.1 拆下過渡引線及其法蘭接頭。鏟除過渡引線上、下法蘭接頭處的云母層，拆下過渡引線及其法蘭接頭。

2.3.2 鍍銀處理。因法蘭接頭表面鍍銀層大部分已脫落，在專業鍍銀槽重新鍍銀。

2.3.3 更換水路上的O形密封圈并回裝。采用規格為￠51.5mm*4.00 mm更換過渡引線上下法蘭導電接觸面的O形密封圈；由于相引線紫銅管密封圈外徑為￠25.5mm、水路O形密封圈為￠26.5mm*3.55mm、過渡引線上法蘭接頭內徑￠26mm，為防止套入過程中過渡引線上法蘭接頭內孔端部位置剪切相引線上O形密封圈，用￠27～28mm的鉆頭將過渡引線上法蘭接頭內孔倒角108°。

2.3.4 水壓試驗。過渡引線及其法蘭接頭回裝好后，先測量直流電阻合格，然后在發電機定子繞組水回路通入0.5MPa水壓，保持8h無滲漏。

2.3.5 恢復絕緣。（1）清除干凈過渡引線手包絕緣部位的殘留膠渣；搭接部分用砂布打毛、丙酮擦拭干凈。（2）用混揉好的環氧膩子抹抨、抹實手包絕緣部位斷面突變處，使手包絕緣部位圓滑過渡，以保證包扎質量和操作方便。（3）在手包絕緣部位刷1層無溶劑膠、半疊包云母帶2層（邊包邊刷環氧膠）、刷環氧膠、包2層寬云母箔（預先剪成適合形狀）、刷環氧膠、包1層亞胺薄膜、刷環氧膠、再半疊包云母帶2層、…依此順序操作4次，共包云母帶24層和亞胺薄膜4層，最后半疊包1層收縮帶、刷環氧膠，用吹風機對熱收縮帶進行加熱，再刷環氧膠2次。（4）用1000W紅外線燈加熱手包絕緣部位，溫度不超過100℃，加熱48h；每隔2h用2500V搖表測量1次絕緣電阻，絕緣電阻值穩定后即可降溫至環境溫度。（5）做手包絕緣部位電位外移試驗，手包絕緣對地電位電壓應小于1000V。

3 治理效果

3.1 水壓試驗

發電機轉子回穿前進行水壓試驗，定子繞組回路通入0.5MPa的水壓，保持水壓8h，檢查發電機定子繞組水回路未見滲漏。

3.2 整體氣密試驗

3.2.1 發電機整體回裝好后，啟動交流密封油泵、交流潤滑油泵、頂軸油泵、發電機盤車，當空氣壓力達0.1MPa時按50g/m3比例混充3kg氟里昂，在充氟里昂過程中用臺稱監控氟里昂重量的變化值，壓力至0.306MPa停止充氣保持24h。

3.2.2 試驗結果。試驗記錄如表3所示。

計算公式：ΔVA=（V/0.1013）（24/Δt）[（P1-P2）-（θ1-θ2）（P1+B1）/（273+θ1）+（B1-B2）] （1）

式中：ΔVA-在試驗壓力（額定氫壓）下每晝夜空氣泄漏量（折合到壓力0.1013Mpa，溫度θ2），m3/d；

V-發電機充氣容積（發電機容積為62），m3；

Δt-試驗時間，h；

P1，P2-試驗開始與結束時的機內壓力，Mpa；

θ1，θ2-試驗開始與結束時的機內平均溫度，℃；

B1，B2-試驗開始與結束時的大氣壓力，Mpa。

將表2的數據代入公式（1）得：ΔVA =0.965（m3/d）

換算成給定狀態（0.1013 Mpa，20℃）每晝夜空氣泄漏量：

ΔV=293*ΔVA /（273+θ2）

=293*0.965/（273+37.492）

=0.911（m3/d）

按中華人民共和國電力行業標準 DL/T607-1996《汽輪發電機漏水、漏氫的檢驗》規定， 0.911（m3/d）<2.2（m3/d）發電機整體氣密結果達優。

3.2.3 運行效果。經上述處理，發電機投運至今1年多，定子冷卻水箱含氫量未見超標報警，氫氣泄漏量得到了有效控制。

4 結束語

材質T2（φ52×15）紫銅管不能用氬弧焊，因為銅管散熱太快；發電機水電連接的接觸面如果鍍銀層脫落，金屬表面會產生電化學腐蝕導致斑點或凹坑，這是滲漏根源；對于發電機匯水盒漏水，不必拆除發電機大蓋及導風圈也可處理。

參考文獻

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[2]Q/CDT.107001-2005.電力設備交接和預防性試驗規程[S].

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[4]中華人民共和國電力工業部.DL/T607-1996.汽輪發電機漏水、漏氫的檢驗[S].1996.

[5]Q/HSD.10705-2003.電氣檢修規程[S].

作者簡介：劉燕（1962，11-），男，遼寧省建平縣，現職稱：工程師，學歷：本科，研究方向：發電廠電力系統及自動化。