1?000?MW氫冷發電機露點高的分析及預防措施

許 震

(國電諫壁發電廠，江蘇 鎮江 212006)

0 概述

某電廠1 000 MW機組發電機采用水-氫-氫的冷卻方式(即定子線圈水內冷，轉子繞組、定子鐵芯及構件表面氫冷)，正常運行時發電機內腔內充氫壓為0.5 MPa，氫氣與大氣間采用密封油系統進行隔離。發電機氫氣除濕采用氫氣干燥器，其由2個干燥塔組成，塔內裝填有干燥劑和加熱元件，當其中一個干燥塔工作時，另一個則加熱再生。

在《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》（2014 版）中提出，應“按照 DL/T 651—1998《氫冷發電機氫氣濕度技術要求》的要求，嚴格控制氫冷發電機機內氫氣濕度。”按照《氫冷發電機氫氣濕度技術要求》，在運行氫壓下，發電機內最低溫度5 ℃時，氫氣允許濕度高限為-5 ℃(露點溫度)；發電機內最低溫度高于10 ℃時，氫氣允許濕度高限為0 ℃(露點溫度)。為了防止發電機電氣絕緣因機內過于干燥而開裂，規定發電機內氫氣允許濕度的低限為-25 ℃(露點溫度)。現場氫氣濕度超標通常是指運行中發電機內氫氣濕度超過0 ℃(露點溫度)。

1 發電機內氫氣露點高的危害

使氣體中水蒸氣剛好達到飽和的溫度叫露點。

(1) 造成發電機定子繞組相間短路事故。發電機機內氫氣露點過高(濕度大)時，會在發電機定子線圈表面結露；在濕度過高的環境下，發電機定子繞組線棒絕緣性能也會下降，易于發生表面爬電、閃絡，以致拉弧放電，造成短路事故。

一旦絕緣達不到要求，就有可能造成發電機匝間短路，嚴重時可能造成發電機內部相間短路而燒壞發電機。氫氣中的濕度大(露點高)是影響發電機絕緣的主要危害因素之一。

(2) 造成發電機轉子護環應力腐蝕。發電機內氫氣露點高時，會給轉子護環的機械強度帶來有害的影響(但是發電機內氫氣露點不能過低，如果過低會對發電機某些部件產生不利影響，如定子端部墊塊收縮和支撐環裂紋等)。

(3) 降低氫氣純度。露點高也會降低氫氣純度，增加排污次數，加大補氫量，影響發電機經濟運行。

2 現場異常情況

近期機組運行中，發電機氫氣露點溫度由-3 ℃升至5 ℃，發電機氫氣濕度從3.96 g/m3升至6.15 g/m3。而此時冷氫溫度、定冷水壓力、主機油位等數據基本無變化。而根據而GB/T 7064—1996《透平型同步電機技術要求》中規定“氫冷電機在額定運行時，機內額定氫壓下的氫氣濕度應不大于4 g/m3，當濕度超過10 g/m3時，應報警并采取措施”。氣體的絕對濕度是單位體積氣體中所含水蒸汽的質量，按照4 g/m3標準，機組發電機氫氣濕度發生了異常升高。

3 氫氣露點高的原因分析

發電機在正常運行中會出現氫氣露點升高的問題，其原因主要有以下幾個方面：

(1) 補氫氣源始就含有水；

(2) 機組啟動前由于壓縮空氣打風壓或用CO2進行氫氣置換過程中帶進發電機內并且遺留在發電機內的水汽，逐漸揮發到發電機內氫氣中；

(3) 氫氣除濕機發生故障；

(4) 氫冷器發生泄漏；

(5) 發電機的密封瓦中的密封油壓高于氫壓，而密封油中常含有大量水分，從而造成氫濕度增大，露點升高；

(6) 潤滑油中含水量大(密封油系統與主機油系統屬同一系統)；

(7) 發電機定子冷卻水溫度低于冷氫溫度使部分氫氣過冷卻；

(8) 密封油真空油箱運行不正常，密封油中含水量多。

針對此次機組發電機氫氣露點升高的情況，發現氫干燥器連續幾天沒有出水，且發電機的氫氣露點持續升高，故初步判斷為氫干燥器工作異常引起的。于是停用氫干燥器，發現其干燥劑顏色已變為淺黃色，后確定直接原因為氫干燥器內氧化鋁干燥劑失效，間接原因為發電機內進油導致氫干燥器的干燥劑加速失效(氧化鋁干燥劑正常應純白色，其變為黃色是由于油污染所致)。

4 防止露點升高的防范措施

(1) 加強汽封壓力的調整，防止軸封壓力過高引起水汽進潤滑油中。

(2) 加強氫氣干燥器的運行維護管理，特別是干燥器的排水情況。對除濕機的運行狀況進行持續跟蹤，每班放水1次，每次放水將水放盡，并且記錄其放水量。發現干燥器放不出水并且發電機的氫氣露點持續升高時，應排除干燥器發生故障的原因。

(3) 在氫氣壓力不正常時，調整冷卻水壓力低于氫氣壓力，防止氫冷器泄漏造成冷卻水進入氫氣。

(4) 嚴格控制定冷水的溫度，防止因水溫低而結露。

(5) 加強氫氣各系統的放水。

(6) 每班對發電機運行中氫氣純度和濕度進行有效跟蹤并與化學取樣人員進行手工取樣對比，提前發現問題，及早處理。

(7) 嚴格監視氫溫及定冷水溫度的變化，控制發電機定冷水水溫高于冷氫溫度2—5 ℃，氫壓下降時及時聯系補氫，并應查明下降原因。

(8) 加強發電機密封油系統的監視，控制好油氫差壓，保證密封油差壓閥和平衡閥動作靈活、可靠，密封油真空油箱真空正常并定期將密封油真空泵排水，防止密封油帶水。

(9) 加強發電機內積油積水情況的監視。

(10) 加強發電機絕緣過熱監測裝置的監視和維護，發現異常，及時處理。

(11) 當發電機內氫氣濕度接近10 g/m3時，可對發電機進行排污，此時注意氫氣壓力的變化值。

(12) 加強并保證發電機機內補氫氣源露點合格，從氫氣源頭控制。

(13) 對密封油與潤滑油系統組成的油系統，保證油凈化裝置、濾油機運行正常，定期對主油箱放水，必要時可以加強主油箱的放水(通過觀察主油箱油位變化情況來反映主油箱中是否有水產生)。

(14) 氫氣壓力下降伴隨氫氣露點升高應該懷疑氫冷器泄漏，應該逐一停運氫氣冷卻器觀察氫氣壓力變化情況；確認冷卻器泄漏后，應該解列冷卻器并及時聯系檢修處理，處理好后方可而投入運行。

(15) 在檢修期間對氫冷器檢查引起高度重視，加強檢查，及時發現隱患，提高檢修質量。

參考文獻：

1 中華人民共和國電力工業部安全監察及生產協調司和科學技術司.DL/T 651—1998氫冷發電機氫氣濕度技術要求[S].北京：中國電力出版社，1998.

2 國家電力公司.防止電力生產重大事故的二十五項重點要求[M].北京：21世紀出版社，2001.

3 全國旋轉電機標準技術委員會.GB/T 7064—1996透平型同步電機技術要求[S].北京：中國電力出版社，1996.