章啟國(guó)，李慧娟，周方敏

（浙江江能建設(shè)有限公司，浙江 杭州 310020）

1 電站概況

云南省南果河水電站位于西雙版納州勐海縣勐往鄉(xiāng)境內(nèi)，為無(wú)調(diào)節(jié)引水式水電站，電站裝機(jī)容量為2×8 MW，電站裝有2臺(tái)立軸混流式發(fā)電機(jī)組，多年平均發(fā)電量7 827萬(wàn)kW · h，裝機(jī)年利用小時(shí)數(shù)4 892 h，電站于2009年11月建成投產(chǎn)，新能源公司于2010年2月正式接管運(yùn)營(yíng)。

南果河水電站發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)均由昆明電機(jī)廠制造，為立軸金屬蝸殼混流式，水輪機(jī)型號(hào)為HLD267 - LJ -118，額定水頭76.00 m，額定轉(zhuǎn)速為600 r/min，飛逸轉(zhuǎn)速為1 118 r/min，發(fā)電機(jī)型號(hào)為：SF 8000 - 10/2600，額定容量10 MVA。發(fā)電機(jī)采用密閉循環(huán)空氣水冷卻系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁采用靜止可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)。定子材料及標(biāo)號(hào)硅鋼板50 W310，鋼板Q235A，雙玻璃絲包扁銅線，尺寸（直徑×高度）為φ3 450 mm×1 950 mm。

2 發(fā)電機(jī)機(jī)坑內(nèi)濕度過(guò)大的分析與處理

2.1 事件發(fā)生前機(jī)組運(yùn)行情況

（1）2017年7月1#、2#機(jī)組均滿負(fù)荷（8 000 kW）運(yùn)行，各軸承溫度、技術(shù)供水水量、壓力均無(wú)異常情況。該狀態(tài)下尾水高程為604.20 m，進(jìn)水口高程為684.40 m。

（2）根據(jù)調(diào)度要求，由于江北變檢修（8月4日07∶00至8月6日23∶00）需要，于8月4日06∶24至8月7日01∶15 對(duì)2#機(jī)組停機(jī)備用。8月4日停機(jī)過(guò)程中和停機(jī)后機(jī)組均未異常，停機(jī)后立即將機(jī)坑的2臺(tái)除濕機(jī)投入運(yùn)行。

（3）8月4日停機(jī)后對(duì)1#、2#機(jī)組轉(zhuǎn)輪進(jìn)行檢查，轉(zhuǎn)輪無(wú)明顯的汽蝕現(xiàn)象和掉塊現(xiàn)象。

（4）停機(jī)3 d中檢修人員對(duì)1#、2#機(jī)組上導(dǎo)、下導(dǎo)冷卻水、油位和機(jī)坑進(jìn)行全面檢查均無(wú)異常情況。

（5）8月6日23∶45開(kāi)始空轉(zhuǎn)1#、2#機(jī)組，空轉(zhuǎn)30 min后將機(jī)組轉(zhuǎn)入空載運(yùn)行。

（6）8月7日01∶15將2#機(jī)組正式并網(wǎng)發(fā)電，并根據(jù)上游來(lái)水情況將2#機(jī)組負(fù)荷慢慢加至8 000 kW運(yùn)行，機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行后對(duì)機(jī)組進(jìn)行全面檢查，均無(wú)其他異常情況。該狀態(tài)下尾水高程為605.20 m，進(jìn)水口高程為684.40 m。

2.2 事件發(fā)生及采取的措施

8月7日02∶28值班人員巡視發(fā)現(xiàn)2#機(jī)組水車室有大量水從下機(jī)架漏下，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是2#機(jī)組空冷器上有許多水汽噴出（空冷器正對(duì)面的墻面均被噴濕），且定子側(cè)邊的觀察孔也有水流出，整個(gè)機(jī)坑都是水，02∶38將2#機(jī)組解列停機(jī)，并對(duì)2#機(jī)組進(jìn)行全面的檢查。停機(jī)檢查及采取的措施：①停機(jī)后檢查發(fā)現(xiàn)2#機(jī)組空冷器并無(wú)明顯的滲漏水情況且上導(dǎo)、下導(dǎo)冷卻器均無(wú)滲漏現(xiàn)象；②停機(jī)后將冷卻器上的水全部擦拭干凈，并將機(jī)坑的水全部清掃干凈；③將2#機(jī)組機(jī)坑全面檢查后均無(wú)異常情況，定子無(wú)明顯的水滴，且空冷器的內(nèi)部干燥無(wú)明顯水滴；④由于機(jī)坑濕度較大，立即又增加2臺(tái)除濕機(jī)投入運(yùn)行（共4臺(tái)除濕機(jī)運(yùn)行）；⑤將機(jī)坑的4個(gè)排水管進(jìn)行疏通，保證機(jī)坑水及時(shí)排除；⑥經(jīng)檢查試驗(yàn)2#機(jī)組技術(shù)供水的供、排水正常，并無(wú)堵塞異常情況；⑦經(jīng)上述檢查和措施后，08∶20將2#機(jī)組開(kāi)至空轉(zhuǎn)運(yùn)行并對(duì)機(jī)組干燥，11∶30將機(jī)組轉(zhuǎn)至空載運(yùn)行，空冷器無(wú)滲漏并已干燥；⑧機(jī)坑已基本干燥（濕度：54%，溫度：39 ℃），于12∶18將2#機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行，負(fù)荷在7 000 kW以下機(jī)組無(wú)任何異常情況，負(fù)荷超過(guò)7 000 kW以上時(shí)空冷器就又開(kāi)始出現(xiàn)大量水汽，機(jī)坑濕度急劇上升，溫度急劇下降（濕度：大于90%，溫度：31 ℃），當(dāng)負(fù)荷大于7 000 kW時(shí)空冷器冷凝水增多，當(dāng)負(fù)荷加至8 000 kW時(shí)空冷器直接噴濺水珠，而且轉(zhuǎn)子上能明顯看到水滴四處飛濺，還能看到上機(jī)架支腿下側(cè)面冷凝水水滴直接滴到轉(zhuǎn)子上。負(fù)荷變化時(shí)機(jī)坑情況對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 8月7日2#機(jī)組負(fù)荷變化時(shí)機(jī)坑情況對(duì)比表

3 發(fā)電機(jī)濕度過(guò)大原因分析、排查及確認(rèn)

該機(jī)組濕度過(guò)大出現(xiàn)在機(jī)組有功出力大于7 000 kW時(shí)，分析主要有幾個(gè)原因：①定子空氣冷卻器漏水，但是空氣冷卻器破裂口不大。該機(jī)組定子空氣冷卻器從壓力前池取水，直接排到尾水。7月份運(yùn)行時(shí)尾水水位低，到8月份運(yùn)行時(shí)尾水抬高，隨著負(fù)荷增大，尾水水流增大，對(duì)冷卻水尾水排水口產(chǎn)生更大的壓力，造成冷卻器對(duì)外界的壓力增大，發(fā)電機(jī)負(fù)荷增大到7 000 kW時(shí)，水從冷卻器冷卻管噴出，造成發(fā)電機(jī)機(jī)坑內(nèi)濕度過(guò)大。②發(fā)電機(jī)下蓋板封閉不嚴(yán)，水汽從水機(jī)室進(jìn)入發(fā)電機(jī)機(jī)坑內(nèi)。③技術(shù)供水管滲漏和排水管排水不暢造成。④有未知管路與發(fā)電機(jī)機(jī)坑內(nèi)連通，在負(fù)荷增大到7 000 kW時(shí)水流入機(jī)坑內(nèi)。⑤水輪機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)部分中空孔悶板法蘭汽蝕破損，水進(jìn)入轉(zhuǎn)動(dòng)部分中空孔，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分有地方破損，水從破損位置甩出。經(jīng)查看圖紙，水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分為中空，同時(shí)在最下部有悶板法蘭密封，尾水水位為605.20 m，下機(jī)架高程為605.50 m，尾水水位比發(fā)電機(jī)聯(lián)軸法蘭略高。水從尾水進(jìn)入發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分中空孔，在停機(jī)狀態(tài)時(shí)，水位于聯(lián)軸法蘭略高位置，隨著機(jī)組負(fù)荷增大，尾水水量增加，尾水管壓力增加，轉(zhuǎn)動(dòng)部分中空孔內(nèi)的水位抬高，在負(fù)荷增大到7 000 kW時(shí)，水位正好高于破損位置，水進(jìn)入發(fā)電機(jī)機(jī)坑。

8月16日11∶06將2 #機(jī)組停機(jī)再次對(duì)機(jī)組進(jìn)行檢查。檢查的項(xiàng)目及采取措施：①將空冷器再次進(jìn)行耐壓試驗(yàn)（試驗(yàn)壓力：0.4 MPa），空冷器無(wú)滲漏無(wú)異常變形。②將下機(jī)架跳踏板縫隙用玻璃膠全部密封，防止空氣濕氣從水車室直接進(jìn)入機(jī)坑。③檢查機(jī)坑內(nèi)各混凝土結(jié)構(gòu)，無(wú)異常開(kāi)裂及水滲出情況。④全面檢查上導(dǎo)、下導(dǎo)水管、油管及油盆并無(wú)任何異常情況。⑤拆開(kāi)尾水進(jìn)人門(mén)檢查轉(zhuǎn)輪與大軸連接處的大軸密封板，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪與大軸連接處的封板汽蝕嚴(yán)重，但是由于補(bǔ)焊操作難度大當(dāng)場(chǎng)未處理。⑥結(jié)合圖紙檢查轉(zhuǎn)動(dòng)部分發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)軸轉(zhuǎn)子引線孔與轉(zhuǎn)動(dòng)部分中空孔連通，但是轉(zhuǎn)子引線孔封閉難度大，當(dāng)場(chǎng)未處理。

為了確認(rèn)該判斷，8月16日19∶43將機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行，負(fù)荷在7 100 kW以下時(shí)均無(wú)任何異常情況，當(dāng)負(fù)荷加至7 158 kW時(shí)（時(shí)間不超過(guò)3 min）空冷器又開(kāi)始有大量的冷凝水出現(xiàn)，轉(zhuǎn)子上能明顯看到水滴四處飛濺，且空冷器熱風(fēng)、冷風(fēng)溫度會(huì)急劇下降，機(jī)坑溫度急劇下降，濕度急劇上升（濕度：從40%立即上升至大于90%，溫度：從48 ℃下降39 ℃）。負(fù)荷降至7 100 kW以下時(shí)水汽就基本消失，且轉(zhuǎn)子水滴也逐漸減少至無(wú)。8月16日#2機(jī)組負(fù)荷變化時(shí)機(jī)坑情況對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 8月16日#2機(jī)組負(fù)荷變化時(shí)機(jī)坑情況對(duì)比表

經(jīng)圖紙?jiān)俅魏藢?duì)和實(shí)際檢查轉(zhuǎn)輪與大軸連接處的大軸密封板汽蝕嚴(yán)重，且機(jī)組負(fù)荷加至7 158 kW時(shí)（時(shí)間不超過(guò)3 min）空冷器開(kāi)始有大量的水汽出現(xiàn)且轉(zhuǎn)子上能明顯看到水滴四處飛濺，上機(jī)架下部能看水滴滴到轉(zhuǎn)子上。由此判定：空冷器上的冷凝水是由于轉(zhuǎn)輪與大軸連接處的密封板汽蝕嚴(yán)重導(dǎo)致，水通過(guò)主軸中心到達(dá)發(fā)電機(jī)軸從轉(zhuǎn)子引接線孔洞甩出直接霧化成水汽，從而導(dǎo)致整個(gè)機(jī)坑濕度加大產(chǎn)生大量的冷凝水。水進(jìn)入發(fā)電機(jī)機(jī)坑情況見(jiàn)圖1。

圖1 水進(jìn)入發(fā)電機(jī)機(jī)坑示意圖

4 故障處理

對(duì)故障的處理，采用3種方案分析比較：

方案1：將轉(zhuǎn)輪與大軸連接處的封板補(bǔ)焊或重新加一塊鐵板全部點(diǎn)焊防止水進(jìn)入大軸。此方法操作簡(jiǎn)便，由于施焊條件但對(duì)焊工技術(shù)要求極高，焊接速度慢，電焊需要1 ～ 2 d才能完成。

方案2：在大軸與轉(zhuǎn)子連接處加裝鐵板和密封墊。此方法操作困難、且對(duì)鐵板和密封墊尺寸要求極高（鐵板需要提前機(jī)械加工），但可以避免焊接造成的應(yīng)力影響；此方法操作困難且操作不當(dāng)可能會(huì)造成各軸承瓦間隙變化、中心不對(duì)稱、瓦溫過(guò)高等影響，需要3 ～ 5 d才能完成。

方案3：可用環(huán)氧樹(shù)脂和玻璃絲帶將轉(zhuǎn)子引接線上下出口全部封死。此方法操作簡(jiǎn)單，速度快，但環(huán)氧樹(shù)脂和玻璃絲帶在轉(zhuǎn)子離心力（轉(zhuǎn)速600 r/min）的作用下不易固定可能被甩飛掉入轉(zhuǎn)子從而破壞定轉(zhuǎn)子絕緣，而且環(huán)氧樹(shù)脂極難清理，若以后想更換轉(zhuǎn)子引接線可能會(huì)很困難，此方法需要2 ～ 3 d完成。

經(jīng)分析討論后，考慮操作便利性及電站的發(fā)電效益，最終采用方案1，對(duì)原封板處補(bǔ)焊再重新加一塊鐵板全部點(diǎn)焊進(jìn)行封堵，防止水進(jìn)入大軸。9月5 — 6日專業(yè)人員按此方案進(jìn)行處理，封堵完成后于9月6日15∶48開(kāi)機(jī)對(duì)機(jī)組進(jìn)行檢查，將出力慢慢增加至額定出力，在此過(guò)程中嚴(yán)密監(jiān)視空冷器冷熱風(fēng)溫度及機(jī)坑濕度，運(yùn)行數(shù)小時(shí)機(jī)組機(jī)坑無(wú)濕度增大和冷凝水飛濺現(xiàn)象。

5 結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)處理后，機(jī)組在保證額定負(fù)荷下運(yùn)行，運(yùn)行正常。由此可以判斷故障原因?yàn)椋簷C(jī)組出力增大到一定值時(shí)，水珠通過(guò)汽蝕封板沿大軸從轉(zhuǎn)子引接線處甩出，霧化形成水汽，造成機(jī)坑濕度過(guò)大，冷凝水過(guò)多。以后該機(jī)組大修時(shí)把轉(zhuǎn)輪拆出，對(duì)該位置重新進(jìn)行封閉焊接，確保機(jī)組運(yùn)行的可靠性。