秦山第三核电厂2#机组大修启动后发电机氢气露点偏高的原因分析和对策

秦山第三核电厂2#机组大修启动后发电机氢气露点偏高的原因分析和对策

安树魁

(中核核电运行管理有限公司运行五处314300)

摘要：氢冷发电机组氢气系统的湿度关系到发电机的安全稳定运行。本文分析了秦山第三核电厂2号机组大修后启动过程中发电机氢气露点异常升高的原因，介绍了在露点升高问题出现后有效降低氢气湿度的实践经验。

关键词：氢冷发电机氢气露点原因实践经验

1概述

秦山第三核电厂两台发电机为日立公司728MW半速发电机，采用“水氢氢”方式冷却发电机腔室，即发电机定子线圈采用水内冷方式，而定子铁芯和转子则采用氢气加以冷却。

秦山第三核电厂2号发电机自运行以来，发电机氢气系统运行稳定，氢气露点一直保持在较低水平（-2℃以下）。但在秦山第三核电厂2#机组第8次大修启动并网后，出现了发电机氢气露点超标的现象。

发电机氢气湿度过大，将会导致发电机内部绝缘下降，造成转子护环的应力腐蚀，影响发电机的运行效率，甚至可能导致飞车和发电机线圈短路烧损等重大事故。因此，尽快找出发电机内部氢气露点偏高的原因，采用合理的方式降低氢气露点的途径，对机组的安全稳定运行具有非常现实的意义。

2氢气露点超标原因分析及处理

为查找2号机组发电机氢气露点超标的原因，消除事故的隐患，从以下几个方面对可能引起发电机氢气露点超标的原因进行了分析和判断，并最终判断为机组大修期间在发电机解体检修过程中外部环境中的湿气进入发电机内部是主要原因。

（1）氢气供给的影响

发电机使用的氢气正常情况下是厂内自备制氢站提供，是经过干燥处理的。在机组正常运行期间，发电机如果供给氢气湿度高，那么发电机在充入氢气后其内部湿度就会高。在2号机组充氢后及冲转期间并没有出现氢气露点高的报警，露点高报警是在首次并网后带初始负荷1小时后才出现的。另外经过供氢的样品测试，确认供给的氢气露点均小于-40度。因此排除了供给氢气的湿度高引起的氢气露点高的可能。

（2）发电机氢气冷却水的影响

如果发电机氢冷器管束破裂，管束内流通的冷却水会进入到发电机内部，引起发电机内氢气露点上升。如果出现此类泄漏，发电机内的积液会流至就地漏液观察窗，从而判断出发电机出现进水问题。

在氢气露点出现报警后，通过就地检查发电机就地的漏液观察窗，没有发现有积液存在；在发电机解体检修期间，也对发电机内部氢气冷却器进行了检查，也没有发现缺陷情况，因此可以排除发电机氢气冷却水泄漏的可能。

（3）发电机定子冷却水的影响

如果定子冷却水系统在发电机内部出现泄漏，也会导致水进入发电机内部，引起发电机内氢气露点上升。由于定子冷却水系统的运行压力要小于发电机氢气的压力，氢气也会进入到定子冷却水系统中，导致冷却水中的含氢量升高。

对定子冷却水中的含氢量进行取样分析，没有发现含氢量增加。同时，大修期间通过对定子冷却水管路的检查，没有发现管路存在裂纹和破损问题；在机组启动前对定子冷却水系统充水保压试验和发电机整体气密性试验中，也没有发现定子冷却水系统存在泄漏，这也就排除了发电机定子冷却水系统泄漏的可能。

（4）发电机氢气干燥器的影响

发电机氢气系统布置有一路在线干燥装置，采用活性氧化铝作为干燥剂。干燥器吸收水分饱和后，通过将干燥器隔离，使用加热器加热来除去其中的水分，使干燥器重新活化，恢复吸水性能。在发电机露点高报警出现后，就地检查氢气干燥器已经饱和失效，在后续连续几次再生操作后，发现干燥器隔离不严无法再生的问题，导致该干燥器失去作用。但干燥器故障并不是导致发电机氢气露点异常升高的根本原因，露点升高应该还是水分进入到发电机氢气系统中所致。

（5）油系统的影响

为避免氢气泄露，发电机配有相应的密封油系统。在正常情况下，密封油的供油压力始终要高于氢气压力35-55kPa。由于密封油与发电机氢气直接接触，如果油中含水量过大，水分在密封瓦处挥发，同样会导致发电机内部氢气湿度增大。

密封油系统虽然配置了真空箱、真空泵、循环油泵，在送入发电机轴瓦前通过对油进行再循环和真空喷淋处理，分离出其中绝大部分水分，但不可避免的会有部分水分仍然存留在密封油中，通过在发电机轴瓦处的挥发进入到发电机内；同时，由于密封油和汽机润滑油相互连通，密封油是靠润滑油系统提供补充和冷却，因此润滑油中的水分也会进入到密封油系统中。因此，密封油中存在的水分挥发是发电机氢气露点上升的一个原因。

（6）发电机外部湿空气进入发电机内部。

发电机正常运行期间，发电机内部氢气压力高于外界，同时发电机外壳具有气密性，因此发电机在运行期间外界的潮湿空气是无法进入发电机内部的。

发电机停运检修期间，如果不涉及发电机开盖解体工作，由于其外壳没有开口，即使在机体泄压后，也会在启动前使用压缩空气进行吹扫，并实施整体密封性试验，因此外界潮湿空气也很难进入到发电机的内部。

而如果发电机进行解体检修，需要拆装端盖、轴瓦、密封瓦等部件，同时抽出发电机转子，此阶段发电机具有较长的开口时间，外界潮湿空气也容易进入发电机内部。

通过和以外历次发电机解体工作的对比，发现2号机组此次大修期间的发电机解体检修工作有如下特点：

1.本次发电机进行了转子解体工作，该工作使发电机定子腔膛开口时间超过了30天，造成发电机内部部件暴露在潮湿环境中的时间过长。

2.发电机检修时恰逢持续多日的阴雨、闷湿天，而且汽轮发电机大厅送风机设计上没有除湿装置，厂房外部的潮湿空气可以直接送入汽轮发电机大厅，使发电机检修场区的湿度较以往大修要大许多。

正是以上的特点导致发电机在解体过程中，外界的潮湿空气进入到发电机内部，在发电机定子沟槽、转子通风孔隙、氢冷器鳍片等处积存了不少水分和湿气。在发电机启动并网后，这些水分和湿气被蒸发出来，造成氢气露点的上升。

通过以上分析得知，导致秦山第三核电厂2#机组发电机氢气露点偏高的原因有以下几点。

（1）发电机解体工作使发电机开口时间超过了30天，造成发电机内部部件暴露在潮湿环境中的时间过长。

（2）发电机检修期间检修区域湿度大，因为检修时扒装护环、拆装槽楔、绝缘层清检、无损检查等工作，转子和定子腔室的遮罩篷布都要被不时地掀起、敞开，使得转子、定子等结构体表面吸潮、积湿。

（3）密封油中的部分水分持续向发电机腔室内扩散。

3.处理方法

找到引起发电机氢气露点超标的原因以后，我们通过以下的方式进行了处理，并最终使发电机氢气的露点恢复到正常水平：

（1）在80%功率水平下，对发电机进行氢气泄压-充压操作，通过大量排氢-充氢对发电机内的湿气进行吹扫；

（2）机组满功率运行时，对发电机进行连续在线扫气；

（3）严密监视在线氢气干燥器的运行情况，如果发现干燥器饱和，安排执行干燥器再生操作；

（4）连续监测润滑油中的水分和发电机氢气露点的变化趋势。

4.结语

鉴于氢气湿度的重要性，将氢气露点控制在合理范围内，在发电机氢气露点超标后能够及时的找到原因并采取合适有效的方式恢复正常，对保证氢冷发电机安全稳定运行有着非常重要的现实意义。

参考文献：

[1]吕明，白亚民.发电机氢气湿度标准的制定[J].华北电力技术，2004（8）：45~47。

[2]刘长江，邵富民，姚岚，等.氢冷发电机组氢气湿度超标问题的分析及治理[J].河北电力技术，2003,22（4）：41-42,54.