发电机氢气露点超标原因分析及措施浅析--中国期刊网

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发电机氢气露点超标原因分析及措施浅析

发表时间：2020/12/28 来源：《基层建设》2020年第24期作者：张枫

[导读] 摘要：内蒙古大唐国际托克托发电公司发电机和氢气露点的重要性进行了分析，总结了氢气露点升高的几个不同的原因。

        内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司内蒙古呼和浩特市 010206
        摘要：内蒙古大唐国际托克托发电公司发电机和氢气露点的重要性进行了分析，总结了氢气露点升高的几个不同的原因。并且针对其露点升高的原因得出发电机氢气露点超标的应对措施。
        关键词：空气；水分；湿度；扩散；浓度差；严密性；形态
        1.概况
        内蒙古大唐国际托克托发电公司安装有12台机组，其中8台600MW，2台660MW，2台300MW，除1、2号发电机外，均为东方电机有限公司制造。均采用水氢氢冷却方式运行。即定子绕组由水冷却，定子铁芯和发电机转子由氢气冷却。其中2台300MW机组设置的两台氢气除湿装置，其余机组均设置了一台。
        2.氢气露点的重要性
        露点指的是气体哭的水分从未饱和水蒸气转变为饱和水蒸气产生的温度。在未饱和水蒸气转变为饱和水蒸气是，会出现非常细的露珠，所以把这一换温度的转换称之为露点。露点高低代表气体里包含水量的多少，露点就会越低，代表气体里含水量相对越少，气体也就相对干燥。气体里的含水量还能够使用相对湿度以及绝对湿度去代表。相对湿度：气体里具体所含有水蒸气的密度以及相同温度饱以及水蒸气密度之间的百分比值，也会将其称之为其他的相对湿度。绝对湿度：单位体积气体里包含的水蒸气的质量也被称之为气体自身的绝对湿度。发电机中的氢气露点不断的提升，会导致电机定子绕组相间出现短路的事故。发电机中氢气露点不断提升的时候，在发电机定子线圈表面出现结露，最后其会出现灾难性的后果。湿度较高的环境下，经常会出现表面爬电和闪络，时期出现拉弧放电，从而导致短路事故。如绝缘无法满足要求则可能产生发电机匝间的短路。严重可能会导致发电机相间短路而使得发电机被烧坏。氢气湿度大是对发电机绝缘性能产生影响不可忽视的一种因素。
        运行过程中发电机中氢气湿度超出0℃露点温度。一方面会导致氢气自身的纯度降低，使得气体其自身的平均密度不断的提升，让通风摩擦出现较大的增耗，效率也有所降低；此外水分在实际运行过程中蒸发属于水蒸汽，让微细击穿点彼此之间的氢气介质其自身的导电率持续的提升，并且水汽吸附在绝缘层上，侵入绝缘内部的水将导致内部导体和外部绝缘表面出现电位相等，变成等电位体，其会对发电机定子和转子绕组绝缘强度产生影响，同时因为其出现击穿闪络，导致发电机事故产生；另外，还能够让转子护环出现应力腐蚀裂纹。
        运行过程中发电机中的氢气湿度不足－25℃露点的温度。即氢气的湿度相对较低，让气体跳过干燥，绝缘收缩，这样还能够使得如定子端部垫块的收缩以及支撑环的裂纹。
        因为氢气具有导热性好（导热系数是空气的8.4倍），比重小，扩散快等优点，用氢气冷却的效果好，容易输送并可循环使用，所以基本上被广泛用于大型汽轮发电机冷却介质。我国发电机运行标准规定：要求发电机内氢气纯度保持在96%以上。运行中发电机内的氢气湿度应在-25-0℃之间。氢气湿度即为氢气露点。氢气露点是氢气中所含水分从未饱和状态变成饱和水蒸气的温度，当达到这个温度时，出现极细的露珠。氢气露点的高低表示氢气中含水量的多少，露点越低，表明氢气中含水越少。发电机内氢气露点升高，可能会导致在发电机定子绕组表面结露，降低发电机内部定子绕组的绝缘性能，对发电机造成相间短路，匝间短路，严重时导致烧损发电机。
        此外发电机内氢气露点超过0℃时，会导致发电机内气体平均密度增加，导致通风摩擦增大，效率降低，同时还会降低发电机内氢气的纯度。所以控制好运行中的发电机氢气露点是很重要的。
        3.氢气露点升高的几点原因
        3.1发电机所用氢气需要进行补充。所以要求气源保证氢气品质的合格。如果气源所制造的氢气品质不合格，含有较大水分，会导致补充至发电机内的氢气露点升高。

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        3.2发电机所设置的氢气除湿装置故障
        机组启动前发电机大修后未进行充分干燥，导致遗留在发电机内的水汽扩散至氢气中，导致氢气湿度增大，露点升高。
        发电机氢气采用水冷却，如果氢气冷却器泄露，也会导致冷却器中的水扩散至氢气中，导致露点升高
        发电机密封油含水较高，油中水汽扩散至发电机内，导致氢气露点的升高。
        因为发电机定子绕组为水冷却，所以如果出现定子绕组内部泄露也会导致机内氢气露点升高
        4.托克托发电公司发电机氢气露点实际运行情况
        托克托发电公司9、10号及分别于2017年投入运行，运行一段时间后，9号机出现了氢气露点高的情况。随后点检及维护人员对发电机氢干器进行了检查，检查结果氢干器工作正常，从氢干器排水处排出了较多水量，也说明了发电机内氢气露点确实升高。随后点检人员检查了发电机补充气源的品质，结果正常。由于氢气露点升高不大，从发电机底部油水继电器中也未发现有水迹，可以判断发电机内未进水。定子冷却水箱内含氢量也未升高，说明定子冷却水冷却系统未出现泄漏。随后点检人员对发电机相关系统进行检查后发现，运行人员对汽轮机轴封系统进行了调整，由原来的35KPA调整至40KPA，怀疑为轴封蒸汽压力提升后，导致进行发电机密封油系统的水汽增大，进而影响了发电机氢气湿度。通知运行人员进行调整。当调整至原轴封压力时，发电机氢气露点开始下降，并最终恢复了正常。期间对发电机密封油也进行了含水检测，结果合格。从中得到，尽管发电机密封油的含水量合格，但是当轴封蒸汽压力升高后，可能会导致局部含水增大，扩散至发电机内，所以通知运行人员要合理调整轴封蒸汽压力，保证氢气露点的合格。
        托克托发电公司11号机组为双氢干器设置，机组运行时，氢气露点均保持在-20℃左右，较为理想。但今年出现了氢气露点升高的情况，检查发现励端氢干器冷却风塔风机故障，随后对风机进行了检修，检修完毕后，发现氢气露点仍未出现下降。后对汽侧氢干器也进行了检修，由汽机专业更换了氢干器内部的吸附剂，随后氢气露点开始下降，后恢复了正常。
        5.控制措施
        从上述实际运行情况可以看出，发电机氢气露点升高的原因是多样的。要控制好发电机补充气源品质的保证；保证发电机密封油系统的正常运行，保证密封油品质的合格，而且要综合分析整个油水系统；保证氢气干燥器的正常运行，氢气干燥器在控制氢气露点方面起着至关重要的作用，基本上氢气干燥器运行正常，就能保证氢气露点的合格，但是在氢气干燥器的检查上要做到全方面，尽量在机组检修时对氢干器进行全面的检修，保证机组启动后氢气品质的合格；发电机大修后，要充分干燥，防止水汽留存在发电机内；保证定冷水系统的运行正常，加强监视定子冷却水箱含氢量的检查，出现升高要加强关注；保证发电机氢气冷却器的运行正常，利用检修时对冷却器进行清洗，抽出检查，及时发现损坏情况，避免出现泄漏。
        结论
        发电机氢气露点就本身来说，不仅仅表示了发电机内氢气品质的好坏，控制好发电机氢气露点一方面可以控制发电机本身出现故障，另一方面，还可以由露点升高的程度加上其他现象可以判断出发电机各系统是否正常。所以加强发电机氢气露点的监视工作是相当重要的。要在平时的工作中多对出现的异常进行总结，可以对保证整个发电机的稳定运行提供很大的依据。
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