一起发电机漏氢事件的分析与处理_宁效伟.pdf
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1、电力安全技术58第24卷(2022年第12期)一起发电机漏氢事件的分析与处理宁效伟,关锦良(广东省能源集团广东粤电韶关发电厂有限公司,广东 韶关 512100)Analysis and Treatment of a Generator Hydrogen Leakage EventNING Xiaowei,GUAN Jinliang(Guangdong Energy Group Yuedian Shaoguan Power Plant Co.,Ltd.,Shaoguan 512100)摘 要 介绍一起发电机漏氢事件的处理过程,分析了漏氢事件发生的原因并在此基础上深入剖析了发电机漏氢的危害,总结了
2、漏氢的查找方法与处理措施,为类似的故障处理提供参考。关键词 发电机;漏氢;排查方法;判断与处理Abstract:The handling process of a hydrogen leakage event of a generator is introduced,analysis is made on the causes of the hydrogen leakage event,and based on this,the harm of such a hydrogen leakage of generator is deeply studied,the detection method
3、s and handling countermeasures for such hydrogen leakages are summarized,which is available as the reference for handling similar faults.Key words:generator;hydrogen leakage;troubleshooting method;judgment and handling中图分类号:TM31 文献标识码:A 文章编号:1008-6226(2022)12-0058-030引言目前,国内汽轮发电机组大多采用水氢氢冷却方式,即发电机定子绕
4、组冷却水(除盐水)内部冷却、转子绕组氢气内部冷却、定子铁心氢气冷却的方式。发电机在运行期间,发电机定子膛内充入一定压力和纯度的氢气,氢气与大气之间采用密封油进行密封隔绝,防止外界空气进入发电机内部,同时防止发电机内氢气漏出。由于氢气是易燃易爆气体,当空气中氢气的体积含量达到 4%74.2%范围时,遇明火会发生爆炸,因此,必须严格地控制发电机漏氢量以保证运行安全。1一起发电机漏氢事件的经过与处理某电厂发电机的出厂型号为 QFSN-300-2-20B,采用水氢氢冷却方式,该发电机的主要参数为:额定功率 330 MW(388 MVA),额定电压 20 kV,额定电流 11.207 kA,额定功率因数
5、 0.85,额定频率 50 Hz,额定转速 3 000 r/min,效率(保证值)不低于 98.8%,相数 3,接法 YY,额定氢气压力 0.30 MPa,最高氢压 0.35 MPa,漏氢量低于8 m3/天。机组于 2005 年投产,发电机漏氢量等指标均满足运行要求。但在某次计划性 A 级检修后,运行发现发电机氢气压力快速下降,经现场检查发现定子绕组冷却水的电导率高达 15 S/cm,同时水箱顶部排空气管中有大量气体漏出(漏氢测量仪测得漏氢量报警 100%),迅速减负荷并停机。发电机倒氢后,用 0.3 MPa 的压缩空气通入发电机内冷水系统以查找具体漏点。打开发电机人孔,在汽侧听到明显的漏气声
6、,于是吊开发电机汽励两侧的氢气冷却器并进入发电机两侧端部检查,在发电机汽侧汇水管“三通”部位发现一道 80 mm长的裂纹,判断此为漏氢点。为缩短检修工期,对裂纹进行了 V 型打磨、不锈钢氩弧焊焊接处理,并进行着色检查、气压试验(0.5 MPa,8 h)、水压试验(0.5 MPa,8 h)、整体气密性试验(0.3 MPa,16 h)等,检查合格后发电机重新投氢、并网。后续持续跟踪泄漏量,均满足要求。59第24卷(2022年第12期)电力安全技术机组运行约 1 年后,发电机内氢气压力快速下降,且通过补氢无法维持正常压力,同时在水箱排气口发现大量氢气,机组解列停运,观察氢气压力由 0.3 MPa 下
7、降至接近 0 的时间约为 5 h。倒氢后,打开人孔检查,在发电机汽侧汇水管“三通”部位发现一道约 160 mm 长的裂纹。由于机组临近计划性大修,继续采用 V 型打磨、不锈钢氩弧焊接进行临时处理,在水压、气压试验合格后投入运行。后续在机组大修期间,对发电机汽、励两侧的汇水母管进行替换,气压、水压、气密性、分支定子冷却水流量超声波测试等试验合格后正常投运。从漏氢事件及处理过程中发现,该发电机连续2 次的漏氢故障均为汽侧汇水母管的同一个三通上出现裂纹,氢气通过裂缝进入定子绕组内部的定子冷却水系统所致。三通产生裂纹的原因和处理如下。(1)2 次裂纹的产生均为三通管材制造缺陷引起,因此,维护过程中应加
8、强着色探伤检查。(2)该三通位置上设有分支绝缘引水管,需在三通上进行打孔,影响了三通的质量,因此,在设计中应尽量避免在三通位置开孔。2发电机漏氢的危害(1)漏氢易导致发电机内氢气压力波动,甚至低于额定氢气压力,从而影响发电机的出力与电磁转换效率。(2)漏氢容易引起发电机内氢气的湿度增大、冷却水渗入机内、密封油进入机内等异常情况,导致氢气纯度下降,腐蚀或损坏发电机定子线棒的绝缘强度,甚至加大引发定子绕组相间短路或对地短路等恶性事故的几率。(3)漏氢的部位不同,引发后果的严重程度也存在差异。若漏点处容易聚集氢气,在达到一定浓度时遇到明火则会发生爆炸,给发电企业带来严重的安全挑战。(4)漏氢会导致发
9、电机损坏。若氢气漏入定子线棒,容易导致定子线棒冷却水回路形成气塞从而降低定子线棒的冷却效果,严重时定子线棒局部发热会引发定子绕组绝缘击穿事故;若转子导电螺杆处漏氢,漏出氢气容易被励磁碳刷处的火花点燃,轻则导致励磁碳刷架起环火迫使机组停运,严重时将烧断励磁主回路部件。(5)漏氢的存在,一方面增加了机组运行操作,同时也提升了运营成本;另一方面漏氢必然会引起发电机机内氢气压力波动,导致油氢压差阀频繁动作,易引起密封油进入发电机内,削弱发电机定子线棒及引出线的绝缘强度。3漏氢处理措施发电机漏氢具体表现在发电机内氢气压力的变化上,但发电机涉氢系统较多,包括了发电机本身的氢气系统、排补氢系统、密封油系统、
10、氢气冷却器系统、油氢压差自动调节系统、热控测量仪表系统等,且各系统所包含的设备数目庞大,一旦出现漏氢情况,排查起来相当困难,同时由于氢气具有爆炸属性,因此,漏氢处理的紧迫性与及时性尤为重要。为尽快发现并消除存在的漏氢点,对漏氢事件进行归纳,总结相关经验。3.1查找方法与判断标准3.1.1 查找方法发电机漏氢检查应根据机组的运行状态采用不同的查找方法,常用且有效的查找方法如下。(1)肥皂水查漏。用调制好的肥皂水涂抹至涉氢系统设备的结合面、螺栓、法兰、测量管接头、阀门等部位,然后观察肥皂水起泡的情况即可判断是否存在氢气泄漏。该查找方法直观但繁琐,一般用于有重点泄漏嫌疑的设备查找。(2)采用氢气检漏
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