秦二厂发电机定子冷却水流量异常分析

吴朝晖

【摘 要】汽轮发电机定子线圈采用定子水内冷，当出现冷却水流量减少或中断时，定子线圈温度就会上升，危及发电机安全。二厂机组投运以来，出现定子冷却水流量异常的故障较多，其中以断水保护引起的流量故障较为常见。本文通过对上述故障进行分析，且对实施改造后现阶段运行状况进行说明，并针对性地提出现阶段运行存在的问题和建议，对进一步优化发电机定子冷却水系统运行有一定指导借鉴意义。

【关键词】发电机;定子线圈;断水保护

中图分类号： TM623.3;TM862 文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）04-0287-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.04.112

Analysis of abnormal cooling water flow of generator stator in Qin II plant

WU Chao-hui

（CNNC Nuclear Power Operation and Management Co.， Ltd.， Zhejiang Haiyan 314300， China）

【Abstract】Turbo generator stator coil cooling by water cooling， when cooling water flow reduction or interruption， stator coil temperature will increase， will endanger the generator safety. From the operation of our factory set up to now， there are many reasons for the cooling water flow failures， such as protection device etc.. This article carries on the analysis to the above fault， is described on the operation condition of cooling water system now， and put forward the problems and suggestions existing in operation， has certain reference significance to better guide the generator stator cooling water system operation.

【Key words】Generator; Stator Coil; The Water Cut-off Protection

0 概述

汽轮发电机组是电厂重要设备之一，其运行状况直接关系到电厂的安全性和经济性。在发电机运行过程中由于定子绕组铜损和少量铁损产生热量，造成定子线圈温度升高，危害发电机安全，所以必须对线圈进行冷却以保证发电机良好的运行环境。核电厂发电机采用整体全封闭、内部氢气循环、定子绕组水内冷、定子铁心及端部结构件氢气表面冷却、转子绕组气隙取氢气内冷的冷却方式。定子绕组水内冷即利用合格水质的冷卻水，克服水在空心导线内循环流动的阻力，将定子绕组损耗产生的热量带出发电机，保证发电机运行时的正常温升值。我厂由发电机定子冷却水系统来完成此任务。该系统在机组投运以来故障较多，其中以造成定子冷却水流量异常的故障较为常见且后果严重。针对冷却水流量异常的故障原因，下面就定子冷却水保护装置方面造成的影响进行了分析。

1 差压式流量计导致虚假流量异常报警分析

1.1 流量计导致虚假流量异常报警的原因

基于发电机定子线圈断水对发电机的危害，运行中的发电机都装设有发电机断水保护。原汽轮发电机定子线圈断水保护信号为定子线圈压差低2/3延时30S后启动发电机断水保护，其为跳闸方式三，跳发电机（发电机出口断路器跳闸/灭磁开关跳闸/汽机跳闸）。以前常规岛人员在执行定子冷却水泵或过滤器切换操作时，控制室经常会触发发电机定子线圈断水保护报警，但在控制室DEH中查看定子冷却水流量并未减少，且系统运行没有异常。由于该报警信号断断续续，没有达到发电机断水保护真正动作的30S延时时间而没有触发相应的动作。下面就切换过滤器的操作进行分析，下图为执行定子冷却水系统2号过滤器切1号过滤器趋势图：

从图中可以看出定子线圈压差由170kpa迅速降至98kpa，定子冷却水流量由122m3/h降至110m3/h 左右，定子断水保护触发且持续4.3S（保护动作定值127.5kpa）。DEH中线圈最小压差为98.49kpa时对应的流量为113.30m3/h，而流量最小109.98m3/h对应的压差为208.23kpa，从数据可以看出定子冷却水流量和定子线圈压差明显不对应。虽然数据中实际定子冷却水流量有所下降，但是下降后的流量可以保证定子线圈正常冷却，而不应该导致断水保护的触发。上述现象表明采用差压式流量计存在误动断水保护的风险，究其原因在于压差式流量计不能很好地反映实际冷却水流量，且线圈压差与管道阀门在线存在关联，以此作为保护装置误动率较高。

1.2 差压式流量计改造说明及保护优化建议

除了上节断水存在误动的情况，差压式流量计保护装置还存在拒动的情况：在发电机定子线圈真实堵塞时，其线圈两侧的压差是高的，而定子线圈内的冷却水流量却降低了，冷却效果也同样降低，造成发电机定子绕组温度上升，保护这个时候应该动作，而由于线圈两侧压差高，保护不会触发，且断水保护没有后备保护，若运行人员不能及时发现问题，将严重危害发电机的安全运行。针对以上情况，二厂通过技改在发电机定子冷却水系统主过滤器后管道上增加一流量孔板并配套增加三个差压开关和一个流量变送器，现保护配置为：新增加的三个差压开关流量低信号2/3经延时30S后送继保系统发出发电机断水保护信号。技改后，根据机组实际一年半的运行验证，在执行定子冷却水泵和过滤器切换操作时没有出现发电机断水保护报警误触发的情况，体现了对保护装置进行优化对发电机的安全经济运行扮演着重要的角色。在参考学习大亚湾电站相应发电机定子冷却水系统时发现其断水保护与我厂不一样，其为断水自动减负荷装置，在确保机组安全的前提下， 根据发电机本身的承受能力， 允许发电机在断水状态下带小负荷短时运行， 从而达到避免或减少不必要的停机，提高电站的经济性。我厂在设备设计和综合考虑等因素下暂时没有装设自动减负荷装置，但这种装置可以作为我们改进的一个方向。

2 结论

鉴于发电机定子冷却水系统对发电机正常运行的重要性，对于发电机定子冷却水系统的运行必须加以重视。本厂对于定子冷却水系统已进行了相关必要的技术改造，对发电机断水保护进行技改，解决了我厂机组在断水保护方面的重大缺陷。但同时定子冷却水系统也存在许多可以改进的地方，如常规断水保护装置的优化等。总之我们应充分吸取别的电厂在定子冷却水系统方面的经验和教训，结合自身存在的问题，不断完善我厂定子冷却水系统以提高电厂的安全性和经济性。

【参考文献】

[1]扩建机组660MW发电机说明书，上海电气上海发电机厂，2008年.

[2]曾丹.秦山第二核电厂扩建机组发电机定子冷却水系统手册，华东电力设计院，2008年11月.