发电机氢气纯度湿度偏高分析及防范正式版

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发电机氢气纯度湿度偏高分析及防范

正式版

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前言

目前，我国加入电网运行的300 MW及以上大型汽轮发电机已有近200台，这些机组已成为我国电网的主力机组。其冷却方式绝大部分为水－氢－氢（即定子线圈水内冷，转子绕组定子铁芯及构件表面氢冷却），简称氢冷发电机。它们具有效率高，冷却效果好，安全可靠等优势。采用氢气冷却的发电机在运行和备用期间，发电机内腔充压0．3 MPa，氢气与大气之间采用密封油系统隔绝。由于油氢之间的直接接触，若运行维护和控制不当，极易造

成发电机进油，以及氢气纯度、湿度不合格，给大型发电机的安全稳定可靠运行带来潜在的危害。

1 氢气纯度、湿度不合格以及机内进油的危害

氢气纯度不合格，将导致冷却效率降低，造成机内构件局部过热，同时有害气体的存在还会造成绝缘老化、铁芯及其金属部件腐蚀。

氢气湿度过大，对发电机定子绝缘的影响更大，一是水分在运行中蒸发为水蒸汽，使微细击穿点之间氢气介质导电率升高。二是水汽吸附在绝缘层上，侵入绝缘内部的水将造成内部导体与外部绝缘表面电位相等，成为等电位体，威胁发电机定

子绝缘，诱发发电机绝缘事故。油进入发电机内，将直接导致发电机绝缘腐蚀、老化，若油中含水量超标，油中水分蒸发，则导致与氢气湿度过大的同样后果。此外，油进入发电机，如果未及时排出，油在机内蒸发产生油烟蒸汽，其危害也是十分可怕的。

所以，潮湿环境对大型发电机的运行是十分不利的。它将对发电机护环产生腐蚀作用，并溶解和凝聚其它有害元素，使机内构件产生表面凝露，使转子护环受产生附加应力而导致裂纹等危害。近几年来，因为氢气纯度不合格，氢气湿度过大和机内进油，已造成多次大型发电机绝缘损坏事故。原电力部相继于1996年和1998

年先后发文，对大型发电机运行中的氢气纯度、湿度和防止机内进油作了规定。但由于这些异常运行方式带来的是“慢性病”，加之管理方面的疏忽，这些带普遍性的问题，依然不同程度存在。应当引起高度警觉和重视，方能防患于未然。

2 导致大型发电机氢气纯度、湿度不合格和机内进油的原因分析

2．1 监督管理上的忽视是造成大型发电机氢气纯度和湿度不合格的原因之一。目前，对发电机运行中氢气纯度和湿度虽然有跟班取样分析制度，但还没有建立监督考核机制，至今未纳入化学监督和绝缘监督的考核范畴，因此，很难提高紧迫感。以我省某厂2台300 MW发电机1999

年1～12月份氢纯度、湿度合格率统计（见表1）来看，其纯度合格率为67．5％和52．5％，而湿度合格率则为0和0．14％。因不属技术监督考核指标，尚未能引起足够的重视。

2．2 氢气干燥装置不够合理。目前300 MW大型发电机基本都是由转子两端的风扇随转子旋转产生风压差，在机内形成氢气封闭循环流动，当发电机在停运备用状态下，机内氢气差压消失，依靠压差进气的氢气干燥器氢气无法流动，干燥器不能对氢气进行干燥。

2．3 氢气干燥器安装位置不合理，设备存在缺陷，发电机运行中干燥器投运不正常。大多数电厂的氢气干燥器设计安

装在0 m层，由于管路长、管径小、阻力大、漏氢点多，自动装置不可靠，加之冷凝式氢气干燥器运行2 h后要停2 h进行除霜排湿，而设计配套是1机1台，便形成了停停开开的运行方式。

2．4 发电机密封油中含水超标。由于密封油取自汽轮机润滑油系统，在汽轮机运行中，由于各方面的原因，造成轴封蒸汽进入轴承油室，凝结成水进入油中。含有较高水分的油在密封瓦中蒸发进入氢气内。

2．5 发电机启动升负荷或低负荷运行，氢气冷却器冷却水量调整控制不当或冷却水温过低，流量过大，导致氢温过低产生凝露。内冷水系统机内接头和氢冷器

微细渗漏也可能导致机内氢气湿度增大。

2．6 发电机油水指示计失效或无远传报警功能，运行值班人员巡视检查维护不到位，未按规定进行排污排油水，造成油水长期沉积在发电机内蒸发，影响氢气湿度升高。

2．7 发电机内进油的原因

2．7．1 发电机密封瓦结构不尽合理。目前300 MW大型氢冷发电机均采用双流环式密封瓦，油密封装置置于发电机两端盖内，其作用是通过轴颈与密封瓦之间的油膜阻止氢气外逸。双流环即密封瓦的氢侧与空侧各自自成独立的循环油路，通过平衡阀的控制使两路油压维持均衡，限制两路油相互窜流，从而达到减少氢气外

漏。油与空气和氢气之间的隔绝是采用两道迷宫式油档来实现的，氢侧为了防止油进入发电机内，还有一道迷宫式外油档阻止油进入发电机。此种结构的密封瓦，要求装配间隙精度相当严，如果制造、安装达不到要求，间隙过大等，都极易造成密封油进入发电机。

2．7．2 平衡阀或差压阀工作失常。300 MW发电机运行中要求平衡调节阀调节精度达到±5．1 Pa，要求差压阀具有良好、灵敏的跟踪性能和富余的调节范围。但该2阀的装配精度相当高，如果油中含有杂质、水分等，则极易造成2阀卡涩，工作失常，我省某厂2台300 MW发电机就因为上述原因，先后多次造成发电机进

油，少则100多kg，多则几百kg，被迫在大修中采用大量的带电清洗剂对定子线圈进行清洗。 3 提高氢气纯度、降低氢气湿度的措施

3．1 从氢气质量源头抓起，保证制氢站补向发电机的氢气纯度和湿度达到要求，干燥器能正常投入，确保进入储氢罐的氢气湿度（用美国CENER－ALEASTERN公司产D－2型露点仪检测），常压下湿度不大于2 g／m3，露点≤－50℃。

3．2 保证发电机冷凝式氢气干燥器正常投运，有条件时应将管道加大至50 mm 以上，并尽可能缩短管道长度，减少弯曲，减少管路阻力。最好每台机组安装2台干燥器，互为联动备用，在机组运行