李二伟

【摘 要】本文主要介绍发电机定子冷却水系统的功能，系统设备组成以及运行情况。具体说明了在日常运行中所遇到的主要操作以及风险分析，避免在操作中出现人因事故。并对该系统近期发生的事件以及事件处理过程进行介绍，文章最后对重要的技术改造进行了介绍并说明技改后新增设备的日常运行情况。

【关键词】定子冷却水；运行；控制

中图分类号： TM623.3 文献标识码： A 文章编号：2095-2457（2018）06-0107-002

【Abstract】This paper mainly introduces the functions of generator stator cooling water system， system equipment and its operation. Detailed description of the main operations encountered in daily operations and risk analysis， to avoid the occurrence of human accidents in the operation. It also introduced the recent events and event handling of the system. At the end of the article， the important technological transformation was introduced and the daily operation of the newly added equipment after the technical reform was explained.

【Key words】Stator cooling water； Operation； Control

1 GST系統介绍

1.1 GST系统功能

发电机定子线圈采用水内冷。发电机定子冷却水系统的功能就是要提供合格水质的发电机冷却水，克服水在空心导线内循环流动的阻力，将线圈的热量扩散到发电机之外，保持发电机在满负荷运行时的正常温升值。当出现供水量不足或断水故障时，要有可靠的检测环节和完善的保护措施，延时30秒实现跳机功能，起到对发电机的保护作用。

1.2 GST系统基本参数

发电机定子冷却水系统运行基本参数：

入口压力 0.3-0.4 MPa

出口压力 0.2-0.3 MPa

入口温度 25-50 ℃

满功率时的进出口温差 20 ℃

流量 110+3 立方/小时

1.3 GST系统组成

发电机定子线圈冷却水系统采用水内冷，是由定子水箱、定子冷却水泵、冷却器、过滤器、离子交换器以及管道和阀门组成的。

定子水箱中的定子水由水泵压入冷却器，其热量由常规岛闭式冷却水系统带走，冷却后的定子水接至水过滤器，其中一部分（3%-5%）在必要时去离子交换器（除盐器），对水质进行处理后直接回到定子水箱。定子冷却水从励磁机侧进水管经绝缘引水管向定子绕组、定子绕组引线、引出线、瓷套端子和中性点母线等供水，出水经汽轮机侧的汇流管排出。

从发电机定子排出的冷却水流至定子水箱，再从水箱下部经管道进入定子冷却水泵，这样就完成了发电机定子冷却水系统的一个循环。

2 GST系统的控制

2.1 水箱水位控制

定子水箱出现低水位信号（450mm）时，水箱开始补水（046VN自动开启），并发出低水位报警信号；低水位信号消失后延时3分钟，或者定子水箱液位高（650mm）报警触发，定子水箱停止补水。补充水为核岛除盐水（SED），其水质纯。（技术改造：目的防止补水后高液位报警一直触发；原先停止补水的命令只有高液位停止补水）

2.2 水质控制

铜化物含量 小于等于100 mg/L

20摄氏度时的电导率 0.5-1.5 us/cm

20摄氏度时的PH值 6.8-7.3

20摄氏度时的硬度 小于2 ugE/L

20摄氏度时的含氨量 微量

电导：定子冷却水电导率应控制在0.5～1.5 μs/cm之间（20 ℃），当定子冷却水电导率超过5μs/cm时，此时应用合格内冷水更换原内冷水，使导电率降至标准值以下。当电导率达到9.5 μs/cm时，应迅速将发电机与电网解列，同时解除发电机励磁。运行过程中，净化回路连续运行，保持约5%的流量。

PH：应控制在6.8-7.3。Ph值过低过高都会使空芯导线产生腐蚀，腐蚀产物析出有可能造成定子水路阻塞。导致PH值降低的最可能原因是空气中的二氧化碳进入定子水系统引起。

2.3 定子水箱氢含量的监视

正常运行应加强对定子水箱氢含量的监视：监视发电机定子水内冷系统的含氢量可以有效地发现定子绕组存在的早期绝缘故障。

2.4 定子冷却水泵的控制

（1）A泵运行时，B泵作为第一自动备用泵，C泵作为第二自动备用泵；同理，B泵运行时，C泵作为第一自动备用泵，A泵作为第二自动备用泵；C泵运行时，A泵作为第一自动备用泵，B泵作为第二自动备用泵；

（2）运行泵跳闸或其进出口差压低（0.55MPa）信号出现，如第一自动备用泵未启动，则延时4s后第二自动备用泵启动；

2.5 GST运行中的注意事项

（1）发电机定子线圈进水温度正常时应小于50℃，发电机定子冷却水的出水温度应该小于85℃，若超过此值应该检查定子冷却水流量和定子冷却水热交换器以及定子冷却水泵的运行情况。

（2）同层定子线圈出水温度之间温差大于8℃时要对定子水路进行检查分析，当同层线棒出水温差大于12℃或出水温度大于90℃时，发电机要立即降负荷或打闸停机。

（3）为了防止发电机内部结露发电机定子冷却水的进口温度必须控制得高于发电机冷氢的温度

（4）发电机冷氢气温度（GRV044KT/045KT）正常运行时控制在30-40摄氏度之间

（5）发电机热氢温度最高值不能超过80℃，超过此值必须立即降低发电机有功率，直到低于此温度为止。

3 系统运行中的异常

3.1 定子水断水

定子线圈断水时，允许满载100%额定电流运行5秒，备用泵需在5秒内投入正常运行。当定子断水保护动作时，延时30s跳发电机。

正常运行期间GST定子冷却水流量保持在90T/H以上，低于此值应该检查发电机定子线棒出口定子冷却水的变化趋势。若已确认定子冷却水系统故障导致定子冷却水流量无法恢复时应该立即打闸停机，不必等到30秒后自动动作。

3.2 定子冷却水路堵塞

水路堵塞导致被堵塞水路的水流量减少或断水，造成绕组绝缘局部过热损坏，严重者绝缘击穿造成接地事故。防止定子冷却水水路堵塞措施：

（1）必须严格防止定子冷却水水路堵塞过热。

（2）水内冷系统中的管道、阀门的橡胶密封垫、圈必须全部更换成聚四氟乙烯垫圈。

（3）应该定期对定子冷却水系统进行反冲洗。系统中的所有钢丝滤网应更换为激光打孔的不锈钢新型滤网，防止滤网破碎进入线圈。

（4）GST系统每次大修后，为防止异物进入发电机损伤定子线圈及其进出口汇流总管，必须对发电机外部管路及设备进行冲洗，且在GST系统外部管路冲洗合格前禁止冷却水进入发电机定子线圈。

3.3 定子冷却水泄漏导致发电机进水

为了防止发电机进水，必须控制发电机氢压大于发电机定子线棒处的定子冷却水压，此压差低于0.035MPa会触发报警信号。当GST泵切换期间，两台GST泵同时运行时会导致该报警信号触发，禁止长时间运行在该工况下运行。当发电机积水报警触发，且定子接地信号同时触发时要立即停机处理。

定子水系统启动前应先确认发电机内已充氢，且压力大于0.25Mpa。

3.4 定子线棒结露

为防止定子线棒露，一方面要控制好控制好氢气湿度，另一方面发电机定子绕组进口GST冷却水的温度必须高于发电机冷氢的温度。

4 GST系统的主要运行操作及风险

4.1 GST泵切换

在日常运行中为了保证定子冷却水泵的安全稳定运行按照运行计划的安排要進行定期切换，同时检查备用中的定子冷却水泵能按预定逻辑自动启动，确保GST系统运行的可靠性。

风险分析：以GST201PO切换到GST101PO运行为例，GST 101 PO启动后其出口逆止阀不能顶开就停运GST 201 PO或GST 201 PO停运后其出口逆止阀不能回座，导致定子冷却水流量过低时，将引发发电机断水保护动作而跳机。

现场操作中的重要步骤，GST101PO启动后，检查其出口压力表GST004LP指示在0.8MPa左右， 若一切正常，通知主控就地将缓慢关闭GST201PO出口手动阀GST104 VN直至其开度仅有1/3，就地注意观察两台GST泵出口压力变化；一旦出现较大波动，立即重新开启GST104VN。故障排除后重复该步骤。之后再停运GST201PO。GST201PO停运后，要关注泵是否会发生反转，如果由于逆止阀不能回座而导致阀门反转，要立即关闭泵出口阀104VN。

4.2 GST系统反洗

在机组停运后可利用GST反洗，带出发电机棒中的残留物。

风险分析：定子线圈反洗操作前应确认发电机已停运，否则发电机定子线圈由正洗向反洗转换过程中可能造成冷却水流量不够而发生意外。

GST系统由正洗向反洗状态转换操作过程中及发电机定子线圈反洗时，触发发电机进出口差压低报警属于正常现象。

4.3 GST水箱氮气吹扫及氮气覆盖

发电机已充氢运行，GST系统运行正常，当发电机定子水箱中氢气含量过高或氢气、氧气混合比超出正常允许范围时，要进行水箱氮气吹扫。

风险分析：初次使用RAZ系统氮气对GST水箱进行吹扫时，为避免RAZ至GST管路中的铁锈/污水在吹扫时带入GST水箱对GST水质造成污染而影响机组正常运行，对GST水箱进行吹扫前首先必须对RAZ至GST管路进行吹扫干净。

正常吹扫所用氮气，来自BOP的氮气储存分配系统（SGZ）低压氮气管路。定子水箱吹扫过程中，需要用氢表（高量程）检查排气中的氢气含量， 当用氢表检测1GST 229 VN排气口读数小于20%（高量程）后，关闭GST氮气阀门，吹扫结束。

5 GST系统事件处理及技术改造

5.1 GST流量降低事件处理

108大修机组启动后1GST定子水流量较低，维持在75t/h左右，2011年7月29日开始出现缓慢降低的趋势，至2011年10月10日流量下降到约64t/h，压力表1GST009LP读数0.43MPa，

处理过程：10月11日开始发电机气水两相冲洗，13日气水两相冲洗工作结束，流量上升至约78t/h，定子水入口压力降低到0.36MPa。19日化学清洗，经过正向和反向酸洗各2次后，流量基本维持在92t/h左右。

取样分析造成定子水流量降低原因是定子线圈中铜腐蚀产物增多造成管道堵塞，定子水（下转第50页）（上接第108页）入口压力增大。经酸洗除去氧化铜杂质后，明显改善了堵塞情况。怀疑由于管道含氧量过高导致金属腐蚀，所以技改后对定子水氧含量进行在线监测，氧含量超标时要进行水箱吹扫，防止定子水管道氧化。

5.2 GST系统增加碱化装置改造

我厂定子冷却水系统采用H-OH型小混床控制方式，小混床内装有阴阳两种离子交换树脂，分别用来除去水中的阴离子和阳离子，达到净化水质的目的。由于混床出水的PH值一般在7.0以下，这时的水对铜的腐蚀非常严重。

另外2010年，电力行业电机标准化技术委员会对原DL/T801-2002《大型发电机内冷却水及其系统技术要求》进行升版修订，新的标准（DL/T801-2010《关于发电机定子冷却水系统水质要求》）于2011年5月1日起执行。新标准中的水质要求发电机定子冷却水的PH值达到8.0～9.0，电导率不大于2.0μS/cm；铜含量不大于20μg/L。因此在我厂增加GST系统的碱化装置。

碱化装置采用华北电科院研发的NLS-01型碱化装置。该套装置主要包含碱化装置一套、离子交换器一套。

GST加碱装置控制箱的供电电源为单相交流220V，额定容量5A。因此选定常规岛单元厂用配电盘LKR上的备用开关LKR433JA作为GST加碱装置的电源。图5.4所示為GST加碱装置流程图，从定子水管道上引出一管道，流经离子交换器002DN后返回定子水箱，006BA中NaOH溶液经006PO打入系统中。

日常巡检注意事项：

（1）当1GST006BA 液位低于20cm时通知化学加药。加药为0.75%的氢氧化钠溶液；

（2）巡检电导时以 1GST002MR 显示为准。

目前新电导表与系统原电导表有0.1/cm的偏差，实际电导与1GST002MR 相符，在新电导表控制时已做相应调整。电导数值如图5.5所示。

6 结束语

发电机定子冷却水系统，虽然不属于核安全功能相关的系统，但作为发电机定子线圈的冷却源，如果该系统发生故障，将直接导致发电机停机。在日常运行中，多关注定子水的运行情况，及时发现系统中存在的缺陷，更好的保证机组的安全稳定运行。

【参考文献】

[1]发电机定子冷却水系统手册，中核核电运行管理有限公司.

[2]发电机定子水冷系统典型操作票，中核核电运行管理有限公司.

[3]GST系统增加碱化装置改造设计方案.

[4]核电厂中级运行，中核核电运行管理有限公司.