氢内冷发电机氢气内漏的综合治理

摘 要：为消除330MW发电机氢气内漏，通过水压试验及定子线圈电位外移试验找出氢气内漏点。在发电机不完全解体状态下处理线圈端部汇水盒漏点；对于相连接线漏点采用整圈补焊、现场搪锡处理；对于过渡引线法兰结合面漏点采用更换密封圈、结合面镀银、法兰接头内孔倒角108°处理；经综合治理，发电机氢气内漏得到有效控制。

关键词：发电机；氢气内漏；整圈补焊

设备概述：

T225-460型汽轮发电机由定子和端部结构件、转子、发电机励磁装置组成。发电机定子绕组通入压力为0.25MPa的去离子水直接冷却，定子铁心和转子绕组采用压力为0.30MPa氢气冷却，发电机轴承的润滑由汽轮机轴承的润滑系统提供。发电机参数如表1所示。

表1 2号发电机基本参数表

发电机定子由机座、出线罩、氢气冷却器、定子铁心、定子绕组、定子引出线构成。定子绕组和相连接线的内通路中流动着去离子水，去离子水带走空心线及其相邻实心线的损耗产生的热，去离子水由汇水环通过一挠性绝缘引水管流到每根线棒内，挠性绝缘引水管连到水汇盒上，汇水盒把水注入定子线棒的每根空心线中。三相定子绕组的6个首尾端与6根相连接线相连，相连接线的另一端引至机座中靠近出线套管轴线的地方，用空心铜导体制作的过渡引线把相连线接到6根出线套管上，它与相连接线和出线套管的连接通过上连接法兰和下连接法兰来实现。由于发电机膛内氢气压大于定子冷却水压力，运行中发电机定子冷却水箱含氢量经常超过2%发出报警信号。高压端子连接图如图1所示。

图1 高压端子连接图

1 查找漏点

1.1 水压试验

发电机定子绕组水回路通入0.5MPa水压、保持8h，经检查发电机励端定子绕组汇水盒漏水、C相相连接线渗漏。

1.2 定子绕组直流耐压试验和泄漏电流测量

按中国大唐集团公司企业标准Q/CDT.107001-2005《电力设备交接和预防性试验规程》要求，进行直流耐压试验和泄漏电流测量，当C相电压加至40kV时，泄漏电流明显增大，电壓加至48kV时泄漏电流为78.0μA，试验结果如表2所示。

1.3 C相首尾出线端表面对地电位测量

首尾出线端与发电机定子绕组为硬连接，对地泄漏可能性比较大，所以进行电位外移试验；在试验电压为20kV时，分别测得C相首尾上端部及下端部手包绝缘对地电位分别为18.40kV、19.80kV，说明C相首尾过渡引线有渗漏。

表2 定子绕组直流耐压试验和泄漏电流测量

2 处理方法

2.1 定子绕组汇水盒漏水处理。

2.1.1 发电机解体。测量汽、励两端的定、转子气隙（标准值为100±3.00mm）；测量导风圈与风扇叶片间隙、导风环座与转子风扇座间隙并记录；测量汽、励两侧轴瓦绝缘电阻值、滑环刷架绝缘电阻值、两侧内端盖分片组合之间绝缘电阻值。

拆除滑环、大轴接地刷、汽励两端各种油管道、汽侧连轴器螺栓、端盖、密封瓦。用抽发电机转子专用手摇支架，由励端放入电工板、涂抹润滑油脂的弧铁板，手摇拉动齿条，使得发电机转子在齿条的牵引下，抽出发电机转子。

2.1.2 确认漏点。发电机定子线圈通入0.50MPa水压，确认发电机B相定子绕组第12槽上层线圈（线圈标号为CE12E1）汇水盒漏水。

2.1.3 检查绝缘引水管的密封圈。在未拆除发电机两端大盖及导风圈、不打开汇水盒状态下，剥开汇水盒与绝缘引水管之间云母层，检查发电机绝缘引水管密封圈良好，但绝缘引水管的螺帽已经松动，拧紧螺帽后通入0.50MPa水压未见渗漏。

2.2 C相相连接线渗漏处的补焊。

2.2.1 补焊步骤。该引线材质为T2（φ52×15）紫铜管，出厂时2根紫铜管对接，焊逢中存在沙眼导致渗漏，现场采用银焊进行整圈补焊，焊接部位如图2所示。具体操作过程如下：（1）拆下C相相连接线与高压端子连接线间的连接套和密封圈，用白布塞入连接线和高压端子连接线孔内，避免异物进入接线内部。（2）去除连接线上的绝缘层，靠近绝缘板位置要留下尽可能长的绝缘，以便补焊后重新回复绝缘。（3）对绝缘板附近位置的连接线、连接线接头进行防护：用浸湿的石棉覆盖好绝缘板和附近位置的连接线，再用石棉泥包在焊接位置处的绝缘，减轻焊接时对绝缘损坏，连接线镀银处也要用石棉泥包好以降低温度。（4）补焊要注意防止紫铜管接出段脱落，焊接需要整圈进行；焊接后表面着色探伤是否有裂纹。（5）对焊接部位进行全面清理，彻底清除石棉泥等异物，用砂纸砂光连接线、剩余绝缘、绝缘板等位置要露出本色。（6）紫铜管表面镀银脱落部位进行搪锡处理。（7）清理碳化云母及环氧板；回装上下接头和连接管；试水压、测直流电阻。（8）将剩余绝缘修成坡口，刷53841YQ环氧无溶剂胶，半叠包云母带5440-1T约23-25层，边包边刷环氧无溶剂胶，最外层半叠包玻璃丝带；测泄漏电流。

2.2.2 焊接要点。（1）用0号（或1号）沙布打磨焊接部位使其露出金属光泽，再用酒精洗净用白布擦干。（2）由2名技艺高超、经验丰富的高压焊工使用φ2.0mm含银45%的银焊条施焊。（3）为防止存在2个邻界焊点（新焊点与旧焊点之处）导致焊口产生裂缝，需把原焊口全部熔化。（4）2支焊枪相对180°同时加热；银焊条试温，焊条能熔化时说明温度已达到800℃～1000℃，整圈焊口温度要均匀恒温。（5）温度达到后涂上银焊粉将焊接部位清理干净，整过施焊过程动作要迅速，在2～5分钟内完成，之后再次涂上银焊粉。（6）用磨光机打磨凸出部位。

2.2.3搪锡要点。（1）用0号（或1号）沙布打磨搪锡部位，再用酒精洗净、白布擦干。（2）2支中号焊枪相对180°同时加热；焊锡条试温，焊条能熔化时说明温度已达到200℃以上，整个上锡面温度要均匀恒温。（3）焊锡膏均匀涂在搪锡面上清除杂质，迅速涂上锡条粘上后用白布擦均。

图2 紫铜管尺寸及焊接部位

2.3 C相星尾过渡引线渗漏处理。

2.3.1 拆下过渡引线及其法兰接头。铲除过渡引线上、下法兰接头处的云母层，拆下过渡引线及其法兰接头。

2.3.2 镀银处理。因法兰接头表面镀银层大部分已脱落，在专业镀银槽重新镀银。

2.3.3 更换水路上的O形密封圈并回装。采用规格为￠51.5mm*4.00 mm更换过渡引线上下法兰导电接触面的O形密封圈；由于相引线紫铜管密封圈外径为￠25.5mm、水路O形密封圈为￠26.5mm*3.55mm、过渡引线上法兰接头内径￠26mm，为防止套入过程中过渡引线上法兰接头内孔端部位置剪切相引线上O形密封圈，用￠27～28mm的钻头将过渡引线上法兰接头内孔倒角108°。

2.3.4 水压试验。过渡引线及其法兰接头回装好后，先测量直流电阻合格，然后在发电机定子绕组水回路通入0.5MPa水压，保持8h无渗漏。

2.3.5 恢复绝缘。（1）清除干净过渡引线手包绝缘部位的残留胶渣；搭接部分用砂布打毛、丙酮擦拭干净。（2）用混揉好的环氧腻子抹抨、抹实手包绝缘部位断面突变处，使手包绝缘部位圆滑过渡，以保证包扎质量和操作方便。（3）在手包绝缘部位刷1层无溶剂胶、半叠包云母带2层（边包边刷环氧胶）、刷环氧胶、包2层宽云母箔（预先剪成适合形状）、刷环氧胶、包1层亚胺薄膜、刷环氧胶、再半叠包云母带2层、…依此顺序操作4次，共包云母带24层和亚胺薄膜4层，最后半叠包1层收缩带、刷环氧胶，用吹风机对热收缩带进行加热，再刷环氧胶2次。（4）用1000W红外线灯加热手包绝缘部位，温度不超过100℃，加热48h；每隔2h用2500V摇表测量1次绝缘电阻，绝缘电阻值稳定后即可降温至环境温度。（5）做手包绝缘部位电位外移试验，手包绝缘对地电位电压应小于1000V。

3 治理效果

3.1 水压试验

发电机转子回穿前进行水压试验，定子绕组回路通入0.5MPa的水压，保持水压8h，检查发电机定子绕组水回路未见渗漏。

3.2 整体气密试验

3.2.1 发电机整体回装好后，启动交流密封油泵、交流润滑油泵、顶轴油泵、发电机盘车，当空气压力达0.1MPa时按50g/m3比例混充3kg氟里昂，在充氟里昂过程中用台称监控氟里昂重量的变化值，压力至0.306MPa停止充气保持24h。

3.2.2 试验结果。试验记录如表3所示。

计算公式：ΔVA=（V/0.1013）（24/Δt）[（P1-P2）-（θ1-θ2）（P1+B1）/（273+θ1）+（B1-B2）] （1）

式中：ΔVA-在試验压力（额定氢压）下每昼夜空气泄漏量（折合到压力0.1013Mpa，温度θ2），m3/d；

V-发电机充气容积（发电机容积为62），m3；

Δt-试验时间，h；

P1，P2-试验开始与结束时的机内压力，Mpa；

θ1，θ2-试验开始与结束时的机内平均温度，℃；

B1，B2-试验开始与结束时的大气压力，Mpa。

将表2的数据代入公式（1）得：ΔVA =0.965（m3/d）

换算成给定状态（0.1013 Mpa，20℃）每昼夜空气泄漏量：

ΔV=293*ΔVA /（273+θ2）

=293*0.965/（273+37.492）

=0.911（m3/d）

按中华人民共和国电力行业标准 DL/T607-1996《汽轮发电机漏水、漏氢的检验》规定， 0.911（m3/d）<2.2（m3/d）发电机整体气密结果达优。

3.2.3 运行效果。经上述处理，发电机投运至今1年多，定子冷却水箱含氢量未见超标报警，氢气泄漏量得到了有效控制。

4 结束语

材质T2（φ52×15）紫铜管不能用氩弧焊，因为铜管散热太快；发电机水电连接的接触面如果镀银层脱落，金属表面会产生电化学腐蚀导致斑点或凹坑，这是渗漏根源；对于发电机汇水盒漏水，不必拆除发电机大盖及导风圈也可处理。

参考文献

[1]熊信银.发电厂电气部分（第4版）[M].北京：中国电力出版社，2009.

[2]Q/CDT.107001-2005.电力设备交接和预防性试验规程[S].

[3]北京汽轮电机有限责任公司，T255-460型330MW汽轮发电机产品说明书[Z].2003.

[4]中华人民共和国电力工业部.DL/T607-1996.汽轮发电机漏水、漏氢的检验[S].1996.

[5]Q/HSD.10705-2003.电气检修规程[S].

作者简介：刘燕（1962，11-），男，辽宁省建平县，现职称：工程师，学历：本科，研究方向：发电厂电力系统及自动化。