发电机定子冷却水铜离子含量异常的原因分析及处理

摘 要：本文阐述了一次典型的发电机定子冷却水系统异常的处理过程，详尽分析了事件原因并提出处理方案，为分析发电机定子冷却水系统的异常运行，提出了相应的检查处理方法，通过现场检查、测试，找出了异常原因并提出防范措施，对发电机运行工作具有现实的指导意义。

关键词：发电机；定子冷却水；铜离子含量

中图分类号：TM73 文献标识码：A

文章编号：1009-0118（2012）08-0219-02

某电厂装机容量为1980 MW，拥有三台660 MW亚临界参数燃煤机组。发电机的额定容量为752.2 MVA，额定功率为677 MW，发电机的冷却方式为水氢氢，励磁方式为旋转二极管整流无刷励磁。

某年9月2日，化学试验班取#3发电机定子冷却水水样进行水质检验，发现#3发电机定子冷却水铜离子含量异常增大，达到35.05μg/L，超过了控制标准20μg/L；另一方面，发电机定子冷却水水箱顶部排气量也异常增大，达到50m3/天，而#1、2机组定子冷却水水箱顶部排气量仅为2m3/天。

一、处理过程

针对#3发电机定子冷却水铜离子含量超标和定子冷却水水箱顶部排气量异常增大的情况，初步认为出现铜离子含量超标的原因可能是定子冷却水水质变差引起。定子冷却水水箱顶排气量大，但发电机每天的补氢量与其它两台机组每天的补充氢量相当，初步认为定子冷却水系统的真空部分存在吸气现象，吸入的空气可能对定子冷却水水质造成影响。经研究从以下几个方面开展工作。

（一）分析定子冷却水中铜离子含量与水箱顶部排气量变化趋势。

（二）设法对定子冷却水水箱顶部排气进行取样分析，确定气体成份。

（三）对定子冷却水系统的相关管道连接法兰、阀门、管道采用薄膜纸封包方式进行查漏。

（四）准备氦气查漏，在定子冷却水回水管道至定子冷却水水箱的相关区域搭架台，准备进行氦气查漏。

9月2日晚19：00，采取缓慢措施逐步排补#3发电机定子冷却水，循环一段时间，取水样化验未见好转。进行了定子冷却水泵的转换试验，对定子冷却水系统的管道、法兰、阀门进行检查，未能找到确切原因。检查发电机本体运行情况。发电机定子线棒冷却情况与以往运行情况相近，检查发电机定子绝缘监视局放装置运行情况，记录数据与以往运行情况相近。

9月3日，统计分析了#3发电机经C级检修并网运行后，定子冷却水水箱顶部排气量及水质变化趋势。

定子冷却水铜离子含量在定子冷却水水箱顶部排气量增大的初期保持在18.83μg/L左右，直到定子冷却水水箱顶部排气量达到50 m3/天时出现异常增大。#3发电机C级检修后定子冷却水箱顶部排气量较#1、2机组大，#1、2机组约为2 m3/天左右。#3发电机每天补氢量约为18m3，与#1、2机组的补氢量相当。初步分析原因可能是由于定子水系统吸入外部空气引起。

图1 定子冷却水水箱顶部排气量及定子冷却水水质变化趋势

(注：pH值放大5倍，方便比较)

9月4日，重新检查整个定子冷却水系统水回路。在关闭定子冷却水箱压缩空气后，观察定子冷却水箱仍然有大量气体从水箱顶部排出，确认定子水箱中确实存在大量气体，从定子水箱顶部氢气浓度检测仪检测到的氢气浓度约为2000ppm,而每天的补氢量也未出现异常，估计应是定子水系统中的负压部分可能存在吸气可能，对定子冷却水泵入口段进行详细检查，未能找到原因。对系统中存在控制气源可能串入水回路的泵出口控制阀进行检查确认，关闭其控制气源后观察定子冷却水箱顶部排气量仍没有变化。

9月6日上午在定子冷却水水箱顶部取气样进行化验，检测到H2的含量为700ppm，O2的含量为20.1%，确定定子冷却水水箱顶部排出的气体的主要成分是空气。定子冷却水系统吸入了外部空气，进一步明确了查漏方向。

9月6日上午进行氦气查漏，针对定子冷却水系统可能产生负压区域的定子冷却水回水管及其虹吸破坏管至定子冷却水水箱的管道先进行氦气查漏；同时也对该区域的管道、法兰、阀门进行详细检查。9月6日下午发现发电机定子冷却水回水管（励磁机侧）的与其管道的虹吸破坏管的连接接口段出现管道裂缝，长约15cm，该接口在定子冷却水系统的位置如图2所示。

用薄膜纸贴住裂缝口，观察定子冷却水箱顶部排气流量表翻转速度明显降低，最终确认定子冷却水系统吸入空气的位置。9月6日晚，采取临时措施封堵了该裂缝，

二、处理结果

9月7日，定子冷却水箱顶部排气量由之前每天排出50m3/天下降到1.5m3/天，定子冷却水箱顶部排气量恢复正常；9月7日上午、下午分别取水样进行检验，其铜离子含量分别为11.52μg/L和5.38μg/L；电导率也从0.24μs/cm下降到0.084μs/cm。定子冷却水水质恢复正常，继续加强监视定子冷却水箱顶部排气量的变化情况和继续每天取水样进行检测跟踪。

三、原因分析

（一）定子冷却水水箱顶部排气量异常增大的原因已查明，定子冷却水回水管与其虹吸破坏管连接口出现裂缝，该水平管段向励侧布置约2米后垂直向下回到定子冷却水箱，由于回水的抽吸作用，外部空气由裂缝处吸入，随运行时间增长而不断扩展，造成定子冷却水水箱顶部日均排气量不断增大。虹吸管安装工艺不妥善，导致接口部分产生应力集中，最终导致撕裂；另外，回水管管壁较薄，也是造成撕裂的原因之一。

（二）定子冷却水采用富氧运行方式，根据厂家推荐的水质控制要求，发电机内冷水pH值的运行期望值是6.5-7.0, 标准值是6.0-7.5，此pH值适用于富氧水质，含氧量必须＞4ppm。#3机组自8月6日并网运行后，未见定子水水质出现明显异常；另一方面，定子冷却水的pH值呈现下降趋势，特别是9月5日，pH值更是下降到6.35；8月24日后，每天从定子冷却水箱顶部排出的气体量40m3/天以上；异常空气从定子冷却水回水管侵入使定子冷却水pH值降低及水中溶解的CO2含量增大，导致发电机定子通水冷却的