【摘要】：某核電發(fā)電機組采用水氫氫冷卻方式，即用水冷卻發(fā)電機定子線棒，氫氣冷卻發(fā)電機定子鐵芯和轉(zhuǎn)子。采用氫氣為冷卻介質(zhì)，主要是因為氫氣具有導(dǎo)熱性好，可提高發(fā)電機的單機容量和縮小發(fā)電機的體積。而且氫氣具有比重小，擴散快等優(yōu)點，大大降低了發(fā)電機風(fēng)扇和通風(fēng)系統(tǒng)等的摩擦損耗，從而提高了發(fā)電機的效率，比用空氣冷卻的效果好。但氫氣的缺點是滲透性強，容易從設(shè)備中泄漏出來，其次是氫氣與氧氣、空氣混合后的爆炸范圍廣（空氣中氫的爆炸范圍是氫含量4%-75%），有爆炸危險。發(fā)電機運行過程中如果冷卻介質(zhì)異常，可能導(dǎo)致發(fā)電機降功率或停機，某些故障可能導(dǎo)致人員和機組的安全受到威脅。

【關(guān)鍵詞】：發(fā)電機；氫氣；故障分析；處理；火災(zāi)；安全

1.氫氣的作用及危害

某核電站發(fā)電機是俄供三相同步發(fā)電機，型號TBB-1000-2y3，轉(zhuǎn)速為 3000轉(zhuǎn)/分鐘。由于發(fā)電機轉(zhuǎn)子的長度長，發(fā)電機中部的熱量不易散出，所以需要專門的發(fā)電機冷卻系統(tǒng)。該核電站發(fā)電機為水氫氫冷卻方式，用水冷卻發(fā)電機定子線棒，氫氣冷卻發(fā)電機定子鐵芯和轉(zhuǎn)子。

作為氣體冷卻介質(zhì)需要有兩個條件：

1）換熱效率高，也就是導(dǎo)熱系數(shù)高

0℃時的氫氣導(dǎo)熱系數(shù)O.163W/（m℃），空氣導(dǎo)熱系數(shù)0.0233W/（m℃）；

2）機械損失小，任何介質(zhì)（流體）冷卻旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機轉(zhuǎn)子都會與之存在摩擦損失，這個損失的大小，與冷卻介質(zhì)的密度有直接關(guān)系，在所有的流體中氫氣的密度是最小的。

氫氣的危害是顯而易見的，氫氣是一種易燃易爆氣體，試驗得知，在氫氣和空氣混合時當(dāng)氫含量在4～75% 的范圍內(nèi)，且又有火花或溫度在700℃以上時，就有可能爆炸。

2.氫冷系統(tǒng)運行故障類型及處理方法

2.1.氫氣壓力下降

該核電站發(fā)電機正常運行時氫氣壓力為0.48-0.5MPa，氫氣泄漏量正常大約為1%/天（每日夜班計算），當(dāng)計算的氫氣泄漏量大于2%/天時，要組織人員進行查漏。

對于不能確定具體部位的氫氣泄漏，可以在確定大致區(qū)域后，用肥皂泡檢漏法確定具體的泄漏部位。

下面是該核電站5.4漏氫事件處理過程。

2010年5月4日14時44分，主控運行人員監(jiān)盤時發(fā)現(xiàn)發(fā)電機氫氣壓力急劇下降，值長立即命令現(xiàn)場人員進行補氫操作，同時指令開始?xì)錃獠槁钇啓C操縱員嚴(yán)密監(jiān)視發(fā)電機的各項參數(shù)。雖然現(xiàn)場人員全開補 氫閥門，但是氫氣壓力仍在下降，僅8分鐘時間氫氣壓力就從正常值 0.49MPa下降到0.2MPa。直到以上溫度測點停止上升后，值長命令停止降功率，發(fā)電機功率由803MW降到519MW。隨后由于除氧器液位下降，值長第二次下令降功率，功率最低降到151MW。

2.2.氫氣濕度過高

某核電站發(fā)電機內(nèi)部氫氣濕度的正常運行的范圍為0.9～25%。氫氣濕度大于25%但低于30%，發(fā)電機運行每年不超過3次，每次不超過 3天。

不論是何種原因引起的發(fā)電機氫氣濕度上升，都要及時降低發(fā)電機的濕度，可以投運氫氣干燥器磁力風(fēng)機，降低氫氣的濕度。必要時用干燥的新氫氣頻繁地吹掃發(fā)電機。

氫氣干燥器運行不正常

該核電站發(fā)電機氫氣干燥器采用吸附式原理對氫氣進行干燥，選用分 子篩作為吸附材料，裝置由兩套干燥容器組成，一套處于干燥劑再生狀態(tài)，另一套運行。當(dāng)某套干燥容器內(nèi)的吸附劑飽和后，自動退出運行通過電加熱器進行再生，再生氣體經(jīng)過冷卻器冷卻除濕，因此再生時要關(guān)注干燥容器的上下部溫度，若電加熱器裝置故障加熱器溫度無法達(dá)到規(guī)定的再生溫度（上部260℃，下部溫度180℃），則會造成氫氣干燥器再生不徹底，降低分子篩的吸附能力，則會造成氫氣濕度上升。

定子冷卻水漏向氫氣側(cè)

確認(rèn)氫氣補集器內(nèi)是否有氣泡，如有氣泡，檢測確認(rèn)是否為氫氣。如確認(rèn)是氫氣，依據(jù)發(fā)電機規(guī)程進行操作。

定子冷卻水MKF系統(tǒng)氣體捕集器內(nèi)氫含量不允許超過20 %。

密封油中水含量超標(biāo)

對密封油進行取樣，水含量超標(biāo)，投入密封油濾油機，同時進一步查找密封油水含量超標(biāo)原因。

某核電站氫氣濕度升高檢查處理實例

2009年 8月4日 19：09二號機組主控操縱員巡盤發(fā)現(xiàn)發(fā)電機膛內(nèi)氫氣濕度2MKA10CM001開始由0.6%上升，最高達(dá)到26% 。經(jīng)過檢查，初步確定是發(fā)電機定子冷卻水漏向氫氣側(cè)。

二號機組發(fā)電機停機后，降低定子冷卻水壓力，使發(fā)動機內(nèi)氫氣壓力高于定子冷卻水壓力0.2MPa，在發(fā)電機氫氣補集器內(nèi)發(fā)現(xiàn)氣泡，經(jīng)過取樣確認(rèn)氣泡為氫氣；確定定子冷卻水系統(tǒng)存在漏點。

3.結(jié)束語

本文列舉了氫冷系統(tǒng)的幾種典型故障情況，氫氣泄漏變大、氫氣濕度 升高、氫氣純度下降，對于查找故障原因指出了方向，對故障的處理進行了總結(jié)。實際工作過程中，氫冷系統(tǒng)的故障類型可能千變?nèi)f化，故障原因也可能多種多樣，這就要求運行人員能夠理清頭緒及時查找故障原因，保證機組安全運行。運行人員要勤學(xué)善思，不斷開拓視野，以過硬的理論知識來保障機組安全運行。

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