发电机冷却介质泄漏导致的停机事故分析

姚瑞强

(大唐淮北发电厂，安徽 淮北 235000)

发电机冷却介质泄漏导致的停机事故分析

姚瑞强

(大唐淮北发电厂，安徽 淮北 235000)

介绍了发电机在发电厂的重要性，分析了2例发电机因冷却介质泄漏导致的停机事故及其发生原因。为防止类似事故再次发生，提出了加强发电机氢压和漏氢率监视及氢冷器回水管的含氢量检查，同时加强运行和检修管理等措施。

发电机；冷却器；介质泄漏

发电机是发电厂的核心设备，其安全运行与否不仅直接关系到企业安全和经济效益，也关系到电力系统的稳定。现对2例大型发电机组因冷却介质泄漏引发的跳闸事故和停机事件进行分析，并提出技术改进措施和相应的管理措施。

1 发电机冷却水泄漏跳闸事故

1.1 设备介绍

某发电厂2号机组是成套引进英国GEC公司的N362.5-171/543/541型汽轮发电机组，其发电机定子绕组为水内冷，定子铁芯、转子直接氢冷、无刷励磁型，额定容量为426.47 MVA，额定功率为362.5 MW，发电机出口额定电压为18 kV。该发电机设有2台定子冷却水泵，为RYAXF65/20型离心泵。发电机正常定子冷却水压为2.6 bar，发电机额定氢压为3 bar，发电机定子水额定流量为44 m3/h，定子水流量低发电机跳闸值为27.9 m3/h。

1.2 事故经过及处理

2012-08-14T22:22，2号发电机组发生跳闸事故。SOE(sequence of event，事件顺序记录系统)显示机组跳闸原因为定子水流量低保护动作，同时运行人员监视发现2号发电机内氢压下降，定子冷却水回路气泡也增大、变多。22:45，打开2号发电机6.3 m层发电机检漏器，从汽轮机端排水大约40 L，判断为发电机定子水回路发生泄漏。

故障发生后对发电机进行直流电阻测量：A相电阻为0.003 228 mΩ，B相电阻为0.001 619 mΩ， C相电阻为0.001 616 mΩ，发电机三相绕组直流电阻不平衡，且A相偏大。打开发电机汽端人孔门发现：发电机定子绕组第21槽上层线棒绕组端部与同槽下层线棒联接铜弯头侧部爆裂，出现直径约16 mm的孔洞，绝缘表层仅有局部过热痕迹(面积约22 mm×21 mm)。当剥开绝缘层后，发现该发电机定子绕组水电接头上层线棒连接部分已熔断，产生直径约12 mm的贯穿性孔洞，且熔化的铜末已经进入上层和下层线棒的水电盒内。设备损坏情况如图1所示。将该水电接头进行了更换处理并重新进行绝缘包扎处理，经绝缘试验、水压试验合格后，该机组并网恢复运行。

图1 设备损坏示意

1.3 原因分析

(1) 在机组启动和运行期间，发电机定子绕组端部存在共振现象，在定子绕组第21槽线棒水电接头处，由于端部振动导致金属疲劳产生裂纹。当裂纹发展到一定程度时，因导电面积减少，在裂纹处出现局部过热和起弧现象，最终导致穿孔。

(2) 查看和分析故障部位，基本确定故障为材质裂纹引起，而引起裂纹的原因是材质缺陷。

1.4 防范对策

为了防止同类事故的发生，在发电机组大修中应对定子绕组端部进行扩大检查，包括对水电接头和端部绕组固有频率的检查，并对发电机绕组端部紧固情况进行全面检查和改进，以减小绕组端部振动；对发电机定子绕组端部绕组联接弯头进行探伤检查，然后再对发电机定子冷却水质及水压、水流力学进行分析并优化改进。

2 发电机及励磁机冷却器漏氢停机事故

2.1 设备介绍

某厂9号发电机为哈尔滨电机厂生产的QFSN-300-2型发电机组，定子绕组为水内冷，转子绕组为氢冷，定子铁芯为氢冷，容量为353 MVA，额定电压为20 kV，定子电流为10 190 A。冷却方式为水-氢-氢。

2.2 事故经过及处理

2011-10-11，9号发电机运行中的补氢量超标，24 h补氢量约50 m3，且内冷水箱含氢量在0～8 %波动。由于每天都有超过50 m3的补氢量，专业技术人员对发电机外部系统进行跟踪观察，但未发现明显漏点。2011-10-18,9号发电机氢压下降较快(由0.285 MPa降低至0.26 MPa),约2 h就需补氢1次。现场检查认为励磁机A组冷却器泄漏，同时也怀疑发电机冷却器渗漏。遂将D，C，B，A组冷却器依次停运排查，确认是A，B组冷却器泄漏。至10月19日上午，9号发电机的漏氢量在1个运行班次就高达500 m3，制氢量已跟不上漏氢量且氢温上升很快，随即向调度申请停机消缺。

在停机检修中，检修人员发现A，B 2组冷却器有40根铜管的管壁局部破损、泄漏。更换后，经氟里昂检漏及水压试验结果合格，励磁机A组冷却器进行4.2 kg/cm2水压试验2 h正常(与规程要求6 kg/cm2，0.5 h不泄漏等效)，这说明查漏过程中初步认定该组冷却器泄漏的判断是正确的。

2.3 原因分析

(1) 9号发电机及励磁机冷却器均为铜管绕簧式结构。该厂使用的开放式冷却水为长江水，杂质较多，特别在夏季泥沙含量大，导致管壁磨损、腐蚀较严重，加之使用时间较长，铜管管壁变薄，最终导致机组运行中多次发生渗漏现象。

(2) 在9号发电机大修中(事故前)，电气检修人员对发电机A,B 2组冷却器和励磁机冷却器进行气密试验，加压3.5 kg/cm2(规程要求4 kg/cm2，6 h不泄漏)。但在此次大修中人为降低了试验标准，导致发电机冷却器的泄露缺陷未被及时发现。在9号发电机小修工作中，检修人员又未按检修规程要求对冷却器进行清洗，致使冷却器铜管内壁结垢、腐蚀，最终导致停机事故的发生。

3 防范对策

3.1 进行设备改造

为了保证机组的安全运行，防止冷却器再次发生泄漏，计划对发电机和励磁机冷却器进行换型改造，并择机增设冷却水水质处理设施，以改善冷却器的运行条件，提高冷却效果和冷却器的使用寿命。

3.2 加强运行和检修管理

运行部门应加强发电机运行管理工作，严密监视氢冷器回水管的含氢量及发电机的漏氢率。检修部门要深刻吸取教训，加强检修管理，将检修标准落实到位，确保检修质量。

1 牛维扬.电机学(第二版)[M].北京：中国电力出版社，2005.

2014-05-28；

2014-07-30。

姚瑞强(1969-)，男，工程师，主要从事电力系统及其自动化工作，email：hbdcyrq@163.com。