姚瑞強(qiáng)

(大唐淮北發(fā)電廠，安徽 淮北 235000)

發(fā)電機(jī)冷卻介質(zhì)泄漏導(dǎo)致的停機(jī)事故分析

姚瑞強(qiáng)

(大唐淮北發(fā)電廠，安徽 淮北 235000)

介紹了發(fā)電機(jī)在發(fā)電廠的重要性，分析了2例發(fā)電機(jī)因冷卻介質(zhì)泄漏導(dǎo)致的停機(jī)事故及其發(fā)生原因。為防止類似事故再次發(fā)生，提出了加強(qiáng)發(fā)電機(jī)氫壓和漏氫率監(jiān)視及氫冷器回水管的含氫量檢查，同時(shí)加強(qiáng)運(yùn)行和檢修管理等措施。

發(fā)電機(jī)；冷卻器；介質(zhì)泄漏

發(fā)電機(jī)是發(fā)電廠的核心設(shè)備，其安全運(yùn)行與否不僅直接關(guān)系到企業(yè)安全和經(jīng)濟(jì)效益，也關(guān)系到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定?，F(xiàn)對(duì)2例大型發(fā)電機(jī)組因冷卻介質(zhì)泄漏引發(fā)的跳閘事故和停機(jī)事件進(jìn)行分析，并提出技術(shù)改進(jìn)措施和相應(yīng)的管理措施。

1 發(fā)電機(jī)冷卻水泄漏跳閘事故

1.1 設(shè)備介紹

某發(fā)電廠2號(hào)機(jī)組是成套引進(jìn)英國(guó)GEC公司的N362.5-171/543/541型汽輪發(fā)電機(jī)組，其發(fā)電機(jī)定子繞組為水內(nèi)冷，定子鐵芯、轉(zhuǎn)子直接氫冷、無(wú)刷勵(lì)磁型，額定容量為426.47 MVA，額定功率為362.5 MW，發(fā)電機(jī)出口額定電壓為18 kV。該發(fā)電機(jī)設(shè)有2臺(tái)定子冷卻水泵，為RYAXF65/20型離心泵。發(fā)電機(jī)正常定子冷卻水壓為2.6 bar，發(fā)電機(jī)額定氫壓為3 bar，發(fā)電機(jī)定子水額定流量為44 m3/h，定子水流量低發(fā)電機(jī)跳閘值為27.9 m3/h。

1.2 事故經(jīng)過(guò)及處理

2012-08-14T22:22，2號(hào)發(fā)電機(jī)組發(fā)生跳閘事故。SOE(sequence of event，事件順序記錄系統(tǒng))顯示機(jī)組跳閘原因?yàn)槎ㄗ铀髁康捅Ｗo(hù)動(dòng)作，同時(shí)運(yùn)行人員監(jiān)視發(fā)現(xiàn)2號(hào)發(fā)電機(jī)內(nèi)氫壓下降，定子冷卻水回路氣泡也增大、變多。22:45，打開(kāi)2號(hào)發(fā)電機(jī)6.3 m層發(fā)電機(jī)檢漏器，從汽輪機(jī)端排水大約40 L，判斷為發(fā)電機(jī)定子水回路發(fā)生泄漏。

故障發(fā)生后對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行直流電阻測(cè)量：A相電阻為0.003 228 mΩ，B相電阻為0.001 619 mΩ， C相電阻為0.001 616 mΩ，發(fā)電機(jī)三相繞組直流電阻不平衡，且A相偏大。打開(kāi)發(fā)電機(jī)汽端人孔門(mén)發(fā)現(xiàn)：發(fā)電機(jī)定子繞組第21槽上層線棒繞組端部與同槽下層線棒聯(lián)接銅彎頭側(cè)部爆裂，出現(xiàn)直徑約16 mm的孔洞，絕緣表層僅有局部過(guò)熱痕跡(面積約22 mm×21 mm)。當(dāng)剝開(kāi)絕緣層后，發(fā)現(xiàn)該發(fā)電機(jī)定子繞組水電接頭上層線棒連接部分已熔斷，產(chǎn)生直徑約12 mm的貫穿性孔洞，且熔化的銅末已經(jīng)進(jìn)入上層和下層線棒的水電盒內(nèi)。設(shè)備損壞情況如圖1所示。將該水電接頭進(jìn)行了更換處理并重新進(jìn)行絕緣包扎處理，經(jīng)絕緣試驗(yàn)、水壓試驗(yàn)合格后，該機(jī)組并網(wǎng)恢復(fù)運(yùn)行。

圖1 設(shè)備損壞示意

1.3 原因分析

(1) 在機(jī)組啟動(dòng)和運(yùn)行期間，發(fā)電機(jī)定子繞組端部存在共振現(xiàn)象，在定子繞組第21槽線棒水電接頭處，由于端部振動(dòng)導(dǎo)致金屬疲勞產(chǎn)生裂紋。當(dāng)裂紋發(fā)展到一定程度時(shí)，因?qū)щ娒娣e減少，在裂紋處出現(xiàn)局部過(guò)熱和起弧現(xiàn)象，最終導(dǎo)致穿孔。

(2) 查看和分析故障部位，基本確定故障為材質(zhì)裂紋引起，而引起裂紋的原因是材質(zhì)缺陷。

1.4 防范對(duì)策

為了防止同類事故的發(fā)生，在發(fā)電機(jī)組大修中應(yīng)對(duì)定子繞組端部進(jìn)行擴(kuò)大檢查，包括對(duì)水電接頭和端部繞組固有頻率的檢查，并對(duì)發(fā)電機(jī)繞組端部緊固情況進(jìn)行全面檢查和改進(jìn)，以減小繞組端部振動(dòng)；對(duì)發(fā)電機(jī)定子繞組端部繞組聯(lián)接彎頭進(jìn)行探傷檢查，然后再對(duì)發(fā)電機(jī)定子冷卻水質(zhì)及水壓、水流力學(xué)進(jìn)行分析并優(yōu)化改進(jìn)。

2 發(fā)電機(jī)及勵(lì)磁機(jī)冷卻器漏氫停機(jī)事故

2.1 設(shè)備介紹

某廠9號(hào)發(fā)電機(jī)為哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)的QFSN-300-2型發(fā)電機(jī)組，定子繞組為水內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子繞組為氫冷，定子鐵芯為氫冷，容量為353 MVA，額定電壓為20 kV，定子電流為10 190 A。冷卻方式為水-氫-氫。

2.2 事故經(jīng)過(guò)及處理

2011-10-11，9號(hào)發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的補(bǔ)氫量超標(biāo)，24 h補(bǔ)氫量約50 m3，且內(nèi)冷水箱含氫量在0～8 %波動(dòng)。由于每天都有超過(guò)50 m3的補(bǔ)氫量，專業(yè)技術(shù)人員對(duì)發(fā)電機(jī)外部系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤觀察，但未發(fā)現(xiàn)明顯漏點(diǎn)。2011-10-18,9號(hào)發(fā)電機(jī)氫壓下降較快(由0.285 MPa降低至0.26 MPa),約2 h就需補(bǔ)氫1次?，F(xiàn)場(chǎng)檢查認(rèn)為勵(lì)磁機(jī)A組冷卻器泄漏，同時(shí)也懷疑發(fā)電機(jī)冷卻器滲漏。遂將D，C，B，A組冷卻器依次停運(yùn)排查，確認(rèn)是A，B組冷卻器泄漏。至10月19日上午，9號(hào)發(fā)電機(jī)的漏氫量在1個(gè)運(yùn)行班次就高達(dá)500 m3，制氫量已跟不上漏氫量且氫溫上升很快，隨即向調(diào)度申請(qǐng)停機(jī)消缺。

在停機(jī)檢修中，檢修人員發(fā)現(xiàn)A，B 2組冷卻器有40根銅管的管壁局部破損、泄漏。更換后，經(jīng)氟里昂檢漏及水壓試驗(yàn)結(jié)果合格，勵(lì)磁機(jī)A組冷卻器進(jìn)行4.2 kg/cm2水壓試驗(yàn)2 h正常(與規(guī)程要求6 kg/cm2，0.5 h不泄漏等效)，這說(shuō)明查漏過(guò)程中初步認(rèn)定該組冷卻器泄漏的判斷是正確的。

2.3 原因分析

(1) 9號(hào)發(fā)電機(jī)及勵(lì)磁機(jī)冷卻器均為銅管繞簧式結(jié)構(gòu)。該廠使用的開(kāi)放式冷卻水為長(zhǎng)江水，雜質(zhì)較多，特別在夏季泥沙含量大，導(dǎo)致管壁磨損、腐蝕較嚴(yán)重，加之使用時(shí)間較長(zhǎng)，銅管管壁變薄，最終導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行中多次發(fā)生滲漏現(xiàn)象。

(2) 在9號(hào)發(fā)電機(jī)大修中(事故前)，電氣檢修人員對(duì)發(fā)電機(jī)A,B 2組冷卻器和勵(lì)磁機(jī)冷卻器進(jìn)行氣密試驗(yàn)，加壓3.5 kg/cm2(規(guī)程要求4 kg/cm2，6 h不泄漏)。但在此次大修中人為降低了試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)冷卻器的泄露缺陷未被及時(shí)發(fā)現(xiàn)。在9號(hào)發(fā)電機(jī)小修工作中，檢修人員又未按檢修規(guī)程要求對(duì)冷卻器進(jìn)行清洗，致使冷卻器銅管內(nèi)壁結(jié)垢、腐蝕，最終導(dǎo)致停機(jī)事故的發(fā)生。

3 防范對(duì)策

3.1 進(jìn)行設(shè)備改造

為了保證機(jī)組的安全運(yùn)行，防止冷卻器再次發(fā)生泄漏，計(jì)劃對(duì)發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁機(jī)冷卻器進(jìn)行換型改造，并擇機(jī)增設(shè)冷卻水水質(zhì)處理設(shè)施，以改善冷卻器的運(yùn)行條件，提高冷卻效果和冷卻器的使用壽命。

3.2 加強(qiáng)運(yùn)行和檢修管理

運(yùn)行部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行管理工作，嚴(yán)密監(jiān)視氫冷器回水管的含氫量及發(fā)電機(jī)的漏氫率。檢修部門(mén)要深刻吸取教訓(xùn)，加強(qiáng)檢修管理，將檢修標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)到位，確保檢修質(zhì)量。

1 牛維揚(yáng).電機(jī)學(xué)(第二版)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005.

2014-05-28；

2014-07-30。

姚瑞強(qiáng)(1969-)，男，工程師，主要從事電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化工作，email：hbdcyrq@163.com。