朱敬伟
大唐长春第三热电厂
摘要：众所周知，水氢冷发电机出水温度异常，是汽轮发电机运行中的常见问题，汽轮发电机各部位温度异常，均会直接影响机组的安全运行。
关键词：水氢冷汽轮；发电机出水温度；异常分析；处理
引言
大容量水内冷发电机的定子线圈采用水作为介质进行冷却，定子线圈由数根空心导线、实心导线组成，定子线圈的出水温度可反映线圈水路状况。如水路堵塞，线圈产生的热量无法被及时带走而聚集，就会发生线圈过热的情况，给机组运行带来重大的安全隐患。因此，线圈的出水温度是运行过程中重要的监控数据之一。
1概述
汽轮发电机大量采用“水氢氢”冷却方式，即定子绕组水冷、铁心和转子绕组等部件采用氢气冷却。用户非常关心的是，当定子绕组供水系统发生严重故障，造成供水中断时（尽管这种故障极为罕见），可以有多长时间来采取应急措施。对不同的具体工况缺乏规定。因此，针对这些异常工况有必要做详细分析，为运行和保护设定提供依据。
2水氢冷汽轮发电机出水温度异常分析与处理
2.1试验及故障处理
利用超声波流量仪对该发电机汽侧线圈（出水）绝缘引水管检测流量（冷却水进水水压0.2MPa），发现#1出水测温元件处公用出水绝缘引水管内（对应#10槽上层线圈与#32槽下层线圈）冷却水流量为15.9L/min，明显小于平均流量20.58L/min，而励侧#32槽下层线圈与#11槽上层线圈的公用进水绝缘引水管流量正常，说明#10槽上层线圈内流量确实偏小，内部水路有阻塞现象。进行多次正、反冲洗后#1出水测温元件处流量均未明显增大，决定使用瓶装压缩氮气对线棒铜导体内进行吹扫。将发电机汽侧#1出水测温元件处绝缘引水管与出水母管连接接箍打开，固定好绝缘引水管头，防止吹扫过程中金属管头摆动打伤周围绕组绝缘，固定时注意管口方向，尽量避免出水喷溅绕组。打开励侧#32槽下层线圈与#11槽上层线圈的公用进水绝缘引水管与进水母管连接接箍，并通过合适接头连好至氮气瓶的管路。连好之前在氮气瓶侧管道内注入200-300ml纯水，利用水锤效果提高吹扫效力。将气瓶出口压力控制在1.5MPa后迅速冲入管道内，如是3-5次后恢复管路连接。连好后再测发现流量已恢复正常。
2.2水垢堵塞
水垢堵塞，是指运行水质不佳（主要指pH值偏低和富氧运行），造成铜氧化物附着在铜空心导线表面，从而导致定子线圈发生一定程度的堵塞，造成出水温度异常。水垢堵塞一般是一个缓慢的过程。①伴随的现象。机组线圈发生水垢堵塞的情况，通常是由于机组长期在水质偏酸性（pH值在7以下）的状态下运行，从而造成线棒发生腐蚀。为保证额定定子冷却水流量，定子线圈进水压力会不断提高，进出水压差也会不断升高。相同工况下，出水温度可能会有一定的升高，但此特点起初表现可能不是很明显，因为通过提高进水压力保证流量，可在一定程度上保证冷却效果。②导致的后果。随着空心导线逐渐堵塞，通流面积慢慢减小，出水温度会随时间逐渐升高，个别堵塞严重的线圈会发生局部过热，导致定子线圈发生接地故障。③处理。首先，使用化学试剂对定子线圈水路进行清洗，清除线圈表面的氧化物。其次，提高定子冷却水水质质量。发电机的冷却水来自于电厂的除盐水或凝结水，一般以除盐水居多。除盐水可以达到较低的电导率，但其pH值却低于7。根据文献和试验，在水质参数中pH值是引起腐蚀的主要因素。
据有关研究，水的pH值在7.0～7.5之间时，对铜线的腐蚀最为明显，而当pH值提高至8.5～9.0区域的碱性冷却水且含氧量在10～30ppb时，冷却水对铜绕组的腐蚀几乎可以忽略不计，发电机的可靠性和利用率将大大提高。故建议为定子冷却水系统增设加碱装置，以改善定冷水pH值。
2.3测温元件异常
前面介绍的温度异常反映的均是机内的真实温度，而测温元件异常是指由于测温元件本身的故障所造成的温度异常，即测温元件反馈的温度非机内真实温度。①测温元件损坏测温元件损坏是指由于测温元件质量问题或在制造过程中造成的元件损坏，导致温度反馈异常，一般为元件坏点和直流电阻偏差等。测温元件若存在损坏，可在停机时对测温元件进行更换处理。在运行过程中，可参照同槽的层间和上层出水温度进行监控。②测温元件线路破损测温元件引线在长时间运行后，因线与线之间、线与穿线管之间的摩擦，造成引线表皮破损或屏蔽层破损。引线在机内磁场的作用下，造成测量信号跳变，显示温度出现脉冲式跳变。测温元件引线破损需要更换引线，并重新绑扎固定，包括线与线的固定和线与穿线管的固定，避免它们之间发生碰磨。③接线虚接接线虚接是指测温元件引线与接线板插头之间接触不良，通常会造成接触电阻增大，显示温度较实际温度偏差较大。有时也会在机内风压的作用下，出现温度跳变的情况。该问题的处理较为简便，对测温元件的接头重新插拔和紧固即可。④接触不良接触不良主要指接线接头处存在油污或锈蚀，或航空插头的指针发生偏斜等，造成测温元件接线板处的接触不良。此种情况会造成接触电阻增大，显示温度与实际温度偏差较大。此时应根据同槽的层间出水温度及上层出水温度，进行估算和判断。一般情况下，如单根线圈出水温度异常真实存在，则对相应的同层层间温度和上层出水温度均有影响。⑤如温度异常处是6根瓷套管出水温度，6个测点均高于下层出水温度，且与负荷正相关的话，则可认为出线盒汇水管水路异常，管路内存在堵塞或可移式连接短管未按照要求拆除。如继而发生某一相的出水及层间温度都随负荷快速升高，则可能发生了“气堵”的情况。需要立即停机，排查出线盒回水管管路是否符合设计要求、水流速是否正常、注水过程是否充分排气等。
2.4发电机定子绕组个别温度异常指示分析
定子绕组的温度测点埋于上下层线棒的层间,绕组第10点测温元件对应的是第10槽的上、下层线棒的温度,由表1可知第10槽的上层线棒出水测温元件编号为27,第10槽的下层线棒出水测温元件编号为10。当绕组第10点温度异常升高时,要检查出水测温第27点与第10点的出水温度是否也有异常变化,以及第10槽的线棒温度是否随着负荷的升降而显著变化。若第27点出水温度异常升高,且第10槽的线棒温度随着负荷的升降而显著变化,则可判定第10槽的上层线棒水回路发生堵塞。若第27点出水温度无明显变化,而第10点出水温度异常,且第10槽的线棒温度随着负荷的升降而显著变化,则可判定第10槽的下层线棒水回路发生堵塞。此时应适当提高进水压力进行冲洗,并监视其温度值不能超过规定值,同时联系停机检查。若定子绕组出水第27点和第10点的温度均无变化,第10点的温度不是随负荷的升降而升高和降低,而是时有跳变,则可判定为该槽测温回路故障,此时可以联系热工将该槽的备用测点引入DCS进行监视,期间可通过上下层绕组出水温度监视该槽绕组温度。
结语
发电机出水的温度测点在发电机汽侧端部,容易损坏。在发生异常指示时,在外部通过测量无法判断测点的好坏。定子冷却水出水温度是大型水氢冷汽轮发电机运行过程中重要监控参数。冷却介质及时将定子线圈产生的热量带走，是发电机安全运行的重要保证。水路堵塞等异常情况将会造成重大事故，因此在出水温度异常时，应予以及时的分析和处理。根据本文给出的异常分析方法，能够快速地对可能的原因进行排查，及时规避风险。
参考文献
[1]邹田发.双水内冷发电机定子出水温升探讨［J］.郑州,河南电力,2015（3）,16-20.
[2]山西省电力工业局.电机检修［J］.北京:中国电力出版社,2011.
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