梁堂雄

(广东拓奇电力技术发展有限公司，广东 广州 510663)

600 MW QFSN型水氢氢冷汽轮发电机线棒出水温差超标原因分析及防控措施

梁堂雄

(广东拓奇电力技术发展有限公司，广东 广州 510663)

随着国内经济的高速发展，电力需求成倍增加，我国都上大容量的机组。上海电气集团引进美国西屋公司技术生产的QFSN-600-2型发电机，具有工艺先进、质量可靠、成本较低、结构简单、检修方便、快捷等诸多优点，因此在国内应用较为广泛。但是，一段时期以来，其生产的发电机在投产初期就发现定子绕组出水温差超过国家25项反措标准的问题，给发电机的安全稳定运行投下阴影，影响了电厂的经济运行。现对发电机定子绕组出水温差超标常见现象进行了介绍，对原因进行分析，提出合理的、有针对性的预防控制措施，并在实践中得到验证。

发电机；温差；原因；预防控制措施

0 引言

QFSN-600-2型的发电机在国内得到广泛使用，不少电厂(包括国华台山电厂)，都先后发生定子绕组出水温差超标的问题。为了总结经验，确保国内同型号的发电机不再发生定子绕组温差超标，下面介绍发电机绕组出水温差超标故障的原因及预防控制措施。

1 事故回顾

上海电气集团生产的QFSN-600-2型发电机，在发电机汽端每槽出水管上焊接安装铜—康铜热电偶型出水测温元件一个，共84个。通过以下一些案例进行事故原因分析：

1.1 案例一

某发电公司1号发电机在2004年1月16日进行发电机短路试验时，发现13号、14号、39号、40号槽线棒温度迅速升高，发电机定子绕组出水温差超过国家25项反措标准，由于没有及时采取措施，使4根线棒迅速膨胀引起绝缘损坏，造成接地故障。事故原因是线棒汇水盒内有大量纸状物将空心导线堵塞。

1.2 案例二

某发电公司2号发电机自从2004年4月份投产以来，定子线棒定冷水进出水压差调试时为185 kPa，随着机组运行时间的增加，到8月份，线棒的进出水压差也逐步升高到400 kPa，超过了厂家200 kPa的设计值，说明线棒存在堵塞现象，引起定子绕组出水温差超标。2004年10月27日，在2号机组小修期间，对全部线棒进行了吹扫，吹出了大量的黑色物质，经化验，主要成分为氧化铜。

1.3 案例三

2007年8月7日，国华台山电厂1号发电机在运行中，上层7、22、27、31、32、40、41号槽线圈出水温度低，37号槽线圈出水温度高；发电机上层线圈最高出水温差为12.1 K，超过8 K的标准，如图1所示。2008年1月2号小修期间，对测温元件检查发现，部分测温元件包扎厚度不均，有些较为松软、较薄，温度显示较低的测点包扎不严，如图2所示。

图1 处理前定子线圈出水温度(600 MW负荷)

图2 定子线圈温度测点焊接及外部隔热保温材料包扎情况

2 发电机线棒出水温差超标原因分析

综合上述案例分析，造成发电机定子线棒出水温差超标的原因主要有3种：

2.1 机械杂物堵塞

机械杂物堵塞线棒造成的温差异常在水内冷发电机运行中时常发生。定冷水系统中存在的机械杂物随定冷水流入空心导线，大的颗粒会堵在汇水盒空心导线的入口处，小的颗粒会进入空心导线内部卡在某处，造成整个线棒堵塞或局部堵塞。由于堵塞造成冷却水流量不均，带走的热量不同，线棒的温度及出水温差就会超标。

造成线棒机械杂物堵塞的主要原因有：

(1) 发电机在生产制造过程中汇水环中的焊渣、线棒水盒因焊接引起的氧化皮或异物未清理干净。

(2) 安装过程中定冷水外部管道系统清理不干净，管道内留有焊渣、异物等。

(3) 运行中化学漏树脂，滤芯破裂，造成树脂及滤芯破损物进入空心线棒造成堵塞。

2.2 氧化腐蚀堵塞

水内冷发电机线棒在制造、运输、安装、维护、运行各个环节都可能产生和诱发氧化腐蚀。氧化腐蚀产物造成线棒堵塞会使进出水压差、进出水温度、温差发生异常变化，较轻微的会造成线棒的出水温差超标，限制发电机的出力，严重的甚至会烧坏发电机。

产生和诱发空心导线氧化腐蚀的主要原因有：

(1) 在制造过程中线棒进行水压试验、水流量试验、热水流试验后，放置时间长，未能及时将水吹干，造成空心导线内表面氧化腐蚀。

(2) 在运输保管过程中定冷水系统未进行充氮密封或密封不良，使潮湿的空气进入空心导线，长期放置造成空心导线内表面氧化腐蚀。

(3) 在基建安装时，发电机线棒通水后，系统停运时，不能将水放净吹干，长期放置造成线棒空心导线内表面氧化腐蚀。

(4) 机组检修停机时间较长，定冷水不能全部放净吹干，造成空心导线内表面局部发生氧化腐蚀。

(5) 定冷水水质控制不好，水箱未充氮密封，定冷水pH值长期低于规定标准，造成氧化腐蚀等。

2.3 测温元件安装质量不良

测温元件安装质量的好坏，是能否正确真实反映线棒温度和出水温度的前提条件。如测温元件不准，将使运行人员无法准确地判断发电机的运行温度。

造成测温元件温度测量不准的主要原因有：

(1) 出水测温元件热电偶在汇水环引水管接头焊接位置(距汇水环尺寸)不一致，造成测量误差。

(2) 出水温度测温元件保温层包裹不均匀，厚度不统一，受冷氢影响造成测量温度偏差。

(3) 出水测温元件热电偶焊接质量差或存在虚焊现象，造成测量温度偏低或温度跳动。

(4) 测温元件接线柱压接松动或存在电腐蚀，造成测量回路电阻发生变化，影响测量的准确性。

(5) 铁芯端部测温元件抗电磁干扰性能差，导致在运行工况下测温元件不能真实反映实际温度等。

3 发电机线棒出水温差超标的预防控制措施

针对上述引起发电机线棒出水温差异常的原因，采取有效的预防控制措施非常必要。

3.1 防止线棒机械杂物堵塞

(1) 在发电机进行制造、安装的过程中，必须严格控制定冷水系统的清洁度，通过采取严格的控制措施，确保发电机定冷水系统无加工、安装时产生的机械杂物。

(2) 发电机投运前必须做热水流试验或超声波流量试验，以鉴别发电机线棒是否有堵塞现象，如发现有堵塞现象就要进行单根线棒水流量测试，并彻底解决堵塞问题。

(3) 发电机投运前定冷水外部管道系统必须进行彻底冲洗，做到无任何杂质，水质合格，严防定冷水外部系统的杂物进入线棒。发电机汇水环首次通水时，应将汽励两侧排污门打开，进行彻底冲洗排污后，再进行定冷水循环。

(4) 发电机停运时要进行反冲洗，为防止反冲洗时将沉积在汇水环底部的机械杂物重新带入线棒内，在改变定冷水流向前，应先进行充分排污，然后关闭排污门，再进行反向冲洗，之后要对滤网进行全面的检查和清理。

3.2 防止线棒氧化腐蚀堵塞

(1) 发电机线棒在制造、安装、检修过程中，若放置时间超过20天以上，应将线棒内的水放净，并尽量吹干，防止空心导线内表面产生氧化腐蚀，破坏氧化膜。

(2) 发电机在运输保管过程中，要进行充氮保养，保持微正压，防止潮湿空气进入线棒内而发生氧化腐蚀。

(3) 运行中控制定冷水水质，pH值、溶氧和铜离子含量要控制在规程规定的范围内，最好能控制pH值在8～9之间。

(4) 定冷水箱要充氮密封运行，禁止与空气直接接触。

3.3 防止测温元件出现异常

(1) 发电公司要监督制造厂测温元件的安装质量，保证测温元件焊接质量良好，安装位置尺寸一致，保温层厚度一致。

(2) 对于投产时温度偏低的温度测点，若影响出水温差达到报警值及以上，应在停机检修时检查测温元件状况，重新保温或重新焊接热电偶。

(3) 应在大、小修时检测测温系统回路电阻、绝缘符合要求，接线端子紧固无腐蚀，怀疑有问题时，及时检查处理。

(4) 应要求制造厂在制造铁芯测温元件时采用防电磁干扰的测温元件。

4 结语

近年来，上海汽轮发电机有限公司制造的QFSN-600-2型发电机，先后发生多起上述类似事故，本文通过针对该型号发电机线棒出水温差异常进行分析，提出了预防措施，以期对各发电企业防止类似事故的发生起到一定的借鉴作用。

[1] 广东国华粤电台山发电有限公司.600 MW机组集控运行规程

[2] GB/T8564—2003 水轮发电机组安装技术规范

[3] 机械工程手册编辑委员会.电机工程手册.北京.机械工业出版社，1982

[4] 上海汽轮发电机有限公司.QFSN-600-650-2型水氢氢汽轮发电机产品说明书

[5] 国家电力公司.防止电力生产重大事故的二十五项重点要求，2000

2014-09-02

梁堂雄(1980—)，男，广东雷州人，研究方向：电力系统。