600MW发电机氢冷器漏水事件分析与处理

600MW发电机氢冷器漏水事件分析与处理

姜鑫龙

天津大唐国际盘山发电有限责任公司

1  机组基本情况

某发电公司3号发电机是哈尔滨电机厂有限责任公司生产的QFSN-600-2YHG三相同步汽轮发电机，额定容量667 MVA，额定功率600MW，额定功率因数0.9。

发电机采用“水-氢-氢”冷却方式：定子绕组水内冷，转子绕组氢冷，转子本体及定子铁芯氢冷。

发电机在定子机座汽、励两端顶部分别横向布置了一组冷却器。其功能是通过冷却水管内水的循环带走发电机内的氢气传递到冷却水管上的热量，使发电机内的氢气保持规定的温度。每组冷却器由两个冷却器组成。每个冷却器有各自独立的水路。当停运一个冷却器时，发电机可带80%额定负载运行。

冷却器外罩与发电机本体设有均压连通阀，在运行期间打开，保证冷却器内部压力与发电机内部压力保持平衡。

2 检修期间氢冷器相关工作

1、在机组B修过程中，分别对四个氢冷器本体进行打压试漏，压力0.4兆帕，保压1小时无渗漏。

2、连接氢冷器管道后进行试运氢冷泵，启动氢冷泵3次，泵出口压力最高520千帕，水泵运行1小时40分钟。

3、励磁机冷却水管连接完毕，启动氢冷泵查验接头是否漏水，水泵运行约1小时。

3 故障发现及处理

2022年10月2日，检修人员准备更换3号发电机一号氢冷器（励侧）左侧排死角手动门时发现管道内有水流出，水量12升左右。出现此情况后，相继检查其他漏水检测液位报警器，分别在四个报警器放出水，其中一号氢冷器左、右侧放出大量水，水量约为120升。

发电机内部有两路冷却水：一是定子冷却水，水源为干净的除盐水；二是氢冷器冷却水，水源为冷却水塔内的循环水（有异味）。通过水的气味分辨，初步怀疑定子冷却水泄露。

根据现象，现场立即制定检查处理方案：先查漏点、再清理积水、最后进行发电机绝缘干燥。

为查找漏点，再次启动定冷水泵及氢冷泵并观察15分钟，定子冷却水管路及一、二号氢冷器本体均未发现有泄露痕迹。

打开励侧冷却器外罩，发现有大量水流出，并由此判断为冷却器堵板密封垫不严，导致冷却水泄露至冷却器外罩内部，水积满后由氢冷器顶部均压阀进入发电机内部。在拆卸冷却器堵板过程中，发现部分固定螺栓有轻微松动，导致密封垫不严以致发生漏水情况。更换冷却器堵板密封垫（5mm氟橡胶板），再次启动氢冷泵后，未发现漏水情况。

通过查询SIS系统，在9月30日试运励磁机冷却水管通水检漏且停泵后20分钟，DCS系统上来发电机油水检测液位高报警（报警器已在检修期间进行试验完好）。结合27日、30日共计四次启动氢冷泵及报警情况分析，27日并未发生冷却器泄露情况，而是30日再次启动氢冷泵后，冷却器发生泄露；从拆下的密封垫检查分析，因连续多次启动氢冷泵，对密封垫产生冲击，造成本已压缩量不大的密封垫密封不严情况，以致漏水情况发生。

4 定、转子绝缘低处理

回装所有冷却器人口门后，为驱除发电机内部潮气，向发电机内部连续充入压缩空气，打开对空排气门连续排气，保持机内100kpa压力，并通知运行保持定子冷却水泵运行以提高机内温度。

10月3日，对发电机定、转子绝缘进行测量，使用水内冷发电机绝缘电阻测试仪2500V档进行测量，定子绕组对地绝缘2MΩ，吸收比0.28，不合格；使用普通绝缘电阻测试仪500V档进行测量，转子绕组对地绝缘0 MΩ，不合格。

鉴于此情况判断，发电机定子内部仍有部分水无法从排水口排出，需进入发电机内部进行人工清理；由于转子结构问题，从转子一风区漏入的水无法人工排出，经现场商讨以及咨询哈电厂家技术人员，目前情况最好的处理办法为冲车，利用转子快速转动产生离心力将转子内水分甩出。

清理内部积水后，使用水内冷发电机绝缘电阻测试仪（电厂自备）2500V档进行测量，绝缘电阻为20GΩ，已合格；转子绝缘电阻为40kΩ，仍然不合格。

发电机定子绝缘电阻合格后，为进一步是机内潮气散处，提高发电机定、转子绝缘电阻，在晚上停工期间，将人口门全部恢复封闭状态，继续连续通入压缩空气并开启对空排气，保持机内压力100kpa；为提高机内温度加速机内水分蒸发，检修人员将定冷水箱上四组内置加热器的其中两组接线通电，并通知运行值班员使定子冷却水泵连续运行。

10月4日晚，利用汽轮机改造后冲车试运机会，发电机2400rpm运行4小时、3000rpm运行1小时（未投励磁）。发电机停运后，测量发电机转子绝缘电阻：15秒绝缘电阻为400MΩ、60秒为880 MΩ，已合格，说明冲车的方法已见成效。

10月5日-7日，进行发电机内部气体置换，继续测量发电机定、转子绝缘，以及监控发电机内部湿度，10月8日，测量发电机定子绝缘电阻：15秒740 MΩ、60秒1.48 GΩ，吸收比1.9；转子绝缘电阻：15秒310MΩ、60秒1.17 GΩ，转子绝缘电阻已明显提升，机内湿度18.3%。

10月11日机组并网发电。

由于本厂发电机组为无刷励磁系统，励磁机就位情况下无法进行转子RSO试验，故无法检查转子是否有匝间短路情况。但从数次测量转子绝缘上判断，转子绕组内部已无问题。

综上，发电机在检修期间未抽转子的情况下发生氢冷器泄露进水事故，可使用此方法进行提高发电机定、转子绝缘电阻：

1.清理定子线棒及瓷瓶可见部分水迹；

2.连续通入干燥的压缩空气，打开对空排气阀门，并保持机内压力；

3.连续投入定子冷却水泵，视情况投入定子冷却水箱加热器，关闭定子冷却水的冷却水，以提高机内温度，加速水分蒸发；

4.转子可使用冲车的方式，甩出内部所存水分。冲车时应将定子冷却水恢复正常运行方式，并投入氢冷器运行，防止机内高温。

5 检修与运行期间注意事项

1.发电机拆开检修时，应将冷却器抽出进行外部检查和清理,检查密封件、冷却管散热片的状况。必要时应将冷却器用蒸气和热水清洗散热片，随后用干燥空气吹干。

2.每次检修和清理之后，应进行0.8 MPa（表压）的耐水压试验，历时30 min。

3.发电机长期停机且不需要投入冷却器时（超过5 昼夜），应将冷却器内部的水排净。

4.水室盖板安装时需在四周分别从中间对称、均匀的逐步向外拧紧螺栓，每一遍以25%增量递加，直到达到额定力矩全面拧紧位置，防止密封垫发生位移、跑偏变形，影响密封效果。

5.为防止腐蚀或脏污，每年应清理一次水室、盖板和管板的内表面（并涂防腐层）。

6.发电机油水检漏仪是判断氢冷器漏水的重要报警装置，如果导流管路堵塞，处影响判断以外，还可能导致积水过多溢出，流入发电机内产生严重后果，因此在每个大修周期对其进行管路通水试验，确认管路畅通的同时并能发出报警信号。

7.运行期间应定期对氢冷器排气进行氢气检漏测试，如有检测到氢气，说明氢冷器已发生泄漏，再对检漏仪进行检查是否有水，视情况判断是否需要隔离运行，当停运一个冷却器时，发电机可带80%额定负荷。

结语

发电机作为重要发电设备，如发生进水事故，一定要查清原因，并进行彻底处理，严禁带病投入运行。氢冷器作为发电机的重要散热部件，需要运行及检修人员重点监视，及时发现缺陷并处理，这样才能保证发电机组的安全稳定运行。

参考文献：

（1）沈文华 谢子浩  600MW发电机氢气冷却器的泄露故障分析和预防 《电机与技术》2017年 第六期：33-36

（2）刘大鹏  QFSN－600－2YHG 型汽轮发电机产品使用说明书