《宁夏电力）２０１３年第３期 发电机定子冷水水质超标事故分析 发电机定子冷却水水质超标事故分析 冯冰，卢建新，许多喜 （宁夏银仪电力设备检修安装有限公司， 宁夏摘银川 ７５０００１） 要： 针对六盘山热电厂１号机组发电机定子冷却水水质超标事件，进行原因分析，制定 相应的防范及整改措施。分析结果表明：造成此次定子冷却水水质超标事件的主要原因为城 市中水水质超标，导致水处理系统酸碱使用量增加，碱液储量不足，除盐系统失效，最终使定 子冷却水水质无法控制，造成超标。 关键词： 发电机； 定子冷却水； 水质超标 中图分类号：ＴＰ２６４．１ 文献标志码： Ａ 文章编号：１６７２—３６４３（２０１３）０３—００６８—０４ 有效访问地址：ｈｔｔｐ：／／ｄｘ．ｄ０ｉ．ｏｒｅ，／１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１６７２—３６４３．２０１３．０３．０１８ Ａｃｃｉｄｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｃｏｏｌｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｖｅｒ ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｓｔａｔｏｒ ＦＥＮＧ Ｂｉｎｇ，ＬＵ Ｊｉａｎｘｉｎ，ＸＵ Ｄｕｏｘｉ （Ｎｉｎｇｘｉａ Ｙｉｎｙｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｒｅｐａｉｒ＆Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｙｉｎｃｈｕａｎ Ｎｉｎｇｘｉａ ７５０００１。Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｃｏｏｌｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｖｅｒ ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｓｔａｔｏｒ ｉｎ ｕｎｉｔ １ ｏｆ Ｌｉｕｐａｎｓｈａｎ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ．ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｃａｓｅ ｏｆ ｆａｕｈ ａｎｄ ｒｅａｓｏｎｅｓ ｏｕｔ ａ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｏｂ— ｌｅｍ．Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｔｒｅａｔｅｄ ｗａｔｅｒ ｉｓ ｏｖｅｒ ｓｔａｎｄａｒｄ，ｂｒｉｎｇｉｎｇ ｏｎ ａｃｉｄ ａｎｄ ａｌｋａｌｉ ｄｏｓａｇｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ．ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｅｒｖｅｓ ｏｆ ａｌｋａｌｉ ｌｉｑｕｉｄ ｉＳ ｌｅｓｓ，ｒｅｓｕｈｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｓａｈｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｖａｌｉｄａｔｉｏｎ，ｆｉｎａｌｌｙ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｂｅｙｏｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｃｏｍｅｓ ｉｎ— ｔｏ ｂｅｉｎｇ ｃｏｏｌｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｖｅｒ ｓｔａｎｄａｒｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ｃｏｏｌｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｏｆ ｓｔａｔｏｒ；ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｖｅｒ ｓｔａｎｄａｒｄ ＤｏＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—３６４３．２０１３．０３．０１８ 随着近几年国民经济的高速发展，国产３００ ＭＷ 及６００ ＭＷ发电机组已成为电力生产的主力机组， 非常重要。 由于大容量发电机单位容量成本下降，材料消耗 １ 发电机定子冷却水情况简介 以六盘山热电厂３３０ ＭＷ发电机组为例进行 分析。该发电机由上海汽轮发电机有限公司生 产，型号为ＱＦＳＮ一３３０—２，工作转速３ ０００ ｒ／ｍｉｎ，额定 降低，其经济性趋好。由于发电机在运转过程中 存在着能量消耗，这些能量都转换成热能，如不对 其采取冷却措施，将会引起转子、定子等各部件温 度升高，从而导致绝缘绕组老化，使机组出力下 降，甚至烧毁发电机，因此，发电机的冷却就显得 功率３３０ ＭＷ，发电机采用水一氢一氢冷却方式，发 收稿日期：２０１３—０３—２６ 作者简介：冯冰（１９８４），男，助理工程师，从事发电厂热力设备检修工作。 ・６８ ・ 《宁夏电力））２０１３年第３期 电机定子为水冷方式，发电机氢压为０．４ ＭＰａ。每 发电机定子冷却水水质超标事故分析 冷却水的补充水为凝结水或者除盐水，所以，需要 台机组布置２台定子冷却水泵，额定工况流量为 １０５ ｍ。／ｈ，定子冷却水内冷的定子线圈是由实心股 线和空心导线交叉组成，上层线棒的导电截面积 要比下层的大；上层由４排、每排５组空实股线组 成，下层为４排４组。这种设计的主要原因是由于 漏磁通造成发电机定子绕组的上层线棒所产生的 控制的是运行水质，与其有关的指标有电导率、ｐＨ 值、ｃｕ。 含量等等 Ｊ。 ２．１电导率 电导率反应的是水中离子含量的多少。电导 率过大，会引起较大的泄漏电流，从而使绝缘引水 管老化，导致发电机相间闪络，甚至破坏设备。随 涡流要大于下层线棒，所以造成的损失也随之增 着机组容量的提高，对导电率的要求也越来越高。 ２．２ ｐＨ值的控制 大。为了使上下层线棒造成的损耗大体一致，所 以设计的上层线棒的导线数量要多于下层线棒， 以平衡上下层线棒漏磁通造成的影响。另外，发 电机的上下层定子线棒均采用５４０度罗贝尔空换 位结构，空实心铜线之比为１：２，主要是利用电气 肌肤效应的原理，来减少绕组附加损耗川。发电机 定子绕组冷却水一般由定子冷却水系统供给，定 控制定子冷却水ｐＨ值的目的是防止铜导线的 腐蚀。从电位ｐＨ值平衡图分析，铜稳定的ｐＨ值区 间在７～１０之间。在纯水中，铜腐蚀一般为均匀腐 蚀，形成腐蚀穿孔对设备造成危害的机率较小，其 危害是腐蚀产物在系统中被发电机磁场阻截，在空 心导线内部沉积，减少了通流面积甚至引起堵塞， 子冷却水由定子冷却水箱经定冷泵升压，经过热 交换器进人发电机后再回到冷却水箱。与之相配 套的还有用于冷却水热交换的冷却水系统，其功 能是将冷却水温度控制在合适范围内。 使冷却效果变差，造成线棒温度升高，影响机组正 常运行ｂ］。 ２．３定子冷水水质控制 为了保证发电机有足够的电气绝缘性能和较 小的铜腐蚀，国家和行业都制定了相应的标准，对 电机制造和电机冷却水质提出了一定的要求。机 组容量在２００ ＭＷ及以上的机组，运行时，实际控 ２发电机定子冷却水水质的控制 由于发电机定子冷却水是在高压电场中作为 冷却介质工作的，因此，对水质的要求很高，与普 通冷却水相比，除了要满足不腐蚀、不结垢的要求 外，还必须有良好的电气绝缘性能。当水质不合 格时，可能造成结垢（造成冷却水流量下降）、线棒 过热、腐蚀（造成冷却水管渗漏），甚至烧毁发电机 的重大事故。所以发电机定子冷却水的品质应引 起有关部门的高度重视。由于在电厂中，发电机 制的电导率一般都要求不大于２￣ｓ／ｃｍ。表１为发 电机定子冷却水水质的技术标准。 ３ 发电机定子冷却水水质超标情况 ２０１２年３月９日０４：１０，六盘山热电厂１号机 组发变组保护Ａ、Ｂ柜发“定子线圈接地保护信号” 报警，同时１号、２号机组炉水硅超标，最高达到 表１ 发电机定子冷却水水质技术标准 ・ ６９ ・ 《宁夏电力））２０１３年第３期 ８５０ ｍｇ／Ｌ，汽水品质各项指标均有不同幅度的超 标现象，随后测得除盐水箱电导约４００ Ｉｘｓ／ｃｍ，３月 ９ １３ ２２：４０碱液到厂，电厂物资部随即组织卸碱并 对阴离子交换器及混合离子交换器进行再生，３月 １０ １３ ９：４０，混合离子交换器出水水质合格，组织人 工对超标较严重的１号机组定冷水换水，３月１１日 ７：００，１号机组定冷水合格，其余汽水指标均达到 合格限值。 ４原因分析 ４．１水处理酸碱使用量增加 六盘山电厂化学制水系统设有３套超滤、反渗 透没备，反渗透膜元件采用美国陶氏抗污染膜，型 号为ＢＷ３０—３６５ＦＲ，于２０１０年５月调试结束后投 人运行。２０１１年４月之前采用备用水源（二水厂 来水）作为化学制水系统水源，超滤、反渗透设备 运行状态良好，脱盐率在９８％以上，离子除盐系统 运行周期约为７天。２０１１年５月份开始使用城市 再生水混合部分备用水源作为化学制水系统水 源，城市再生水与备用水源水量比例约为２：１，混 合后，水的电导约为１ ７００ Ｉ．ｚｓ／ｅｍ，比备用水源电导 高约５００ Ｉ￣ｓ／ｃｍ，化学需氧量（ＣＯＤ）约为２５ ｍｇ／Ｌ， 比备用水源高约ｌ８ ｍｇ／Ｌ。至２０１１年１Ｏ月底，反 渗透设备产水率下降了约５％，脱盐率下降了１５％ 左右，约为８０％。在此之前，曾对反渗透系统进行 过３次（每季度一次）在线清洗，每次清洗后，反渗 透系统脱盐率可提高约１０％，在清洗后的一个月 内下降至清洗前的脱盐水平。在此情况下，发电 部及时对化学制水系统加药量做了相应的调整， 基本保证了机组的稳定运行。 ２０１１年１１月，联系反渗透阻垢剂药品供货厂 家对超滤、反渗透设备进行了在线化学清洗，清洗 效果不明显，脱盐率约为８０％左右。经联系设备 厂家的技术人员对反渗透设备进行了内部检查， 发现反渗透膜表面及前置精密过滤器内部滤芯表 面存有大量的有机物等附着物，并根据设备运行 情况判断，反渗透膜元件出现部分氧化现象。原 因为使用城市中水作为化学制水水源后，在厂内 深度处理系统出水口投加了次氯酸钠药品，由于 ・７０・ 发电机定子冷却水水质超标事故分析 城市中水水质不稳定，次氯酸钠药品残余量有波 动，造成反渗透膜元件出现氧化现象。 由于在使用城市中水作为化学制水水源后， 反渗透膜元件有机物污染严重，系统脱盐率下降， 出水电导升高，造成六盘山电厂化学制水系统离 子交换器设备出现频繁失效现象，酸碱使用量增 加。２０１２年２月２１ １３开始，离子除盐系统运行周 期急剧下降，约为１０ ｈ，每天离子交换器再生需要 的盐酸、液碱量各约为６ ｔ，每天酸碱用量较２０１ １ 年各多用约５ ｔ。 ４．２水处理碱液不足，除盐系统失效 ３月３日开始，水处理碱储存槽１号碱槽处于 空罐状态，２号碱槽剩余碱量１３ ｔ左右。在此种情 况下发电部联系酸碱供货厂家送碱，３月７日碱液 仍未到，此时水处理１号碱槽碱量已用完。由于除 盐系统运行周期较短需频繁再生，但因无碱液，无 法进行再生，除盐系统只能维持失效状态运行，此 时除盐水箱水位５ ｎｌ。由于除盐系统在失效状态 下运行，其各项指标都已超标，最终造成除盐水箱 水质超标。 ４．３化学制水系统在线仪表缺陷较多 化学制水系统各在线仪表都存在显示不准、 故障、探头安装不合理及无法投运等问题，造成运 行人员无法准确及时检测设备的运行状态，从而 各项指标也得不到很好的检测。 ５防范措施及整改计划 （１）制定定子冷却水水质超标应急处理措施， 并要求化学监督人员及运行值班员严格监控各汽 水指标变化，水质发生突变，及时按定冷水水质超 标应急处理措施执行，并要求专业人员及时到场 指导处理，保证机组安全运行。 （２）与宁夏电科院化学室技术人员现场检查 化学反渗透系统膜元件，及时完成对化学反渗透 系统膜元件的离线化学清洗，提高脱盐效率。按 照反渗透设备设计导则中的技术要求，反渗透系 统膜元件每年需有２０％以上的更换率，以保证反 渗透设备１年内脱盐率不低于９８％，３年脱盐率不 低于９７％；超滤设备按照技术要求５年内膜元件更 《宁夏电力））２０１３年第３期 换率为２０％，以保证超滤设备的正常运行。 （３）改善城市中水水质，保证水处理的供水水 质合格，减少有机物对反渗透的污染。 （４）目前水处理反渗透前所投加的药剂为次 氯酸钠，具有很强的氧化剂，在加药不合格的情况 发电机定子冷却水水质超标事故分析 标合格，水质大幅提高。 六盘山热电厂在此事件发生后，严格执行汽 轮发电机监督和化学监督工作，加强水处理系统 设备治理，提高设备健康水平，严格监控各汽水指 标变化，如果水质发生突变，及时按定子冷却水质 下极易造成反渗透膜元件的氧化。电厂计划尽快 采购非氧化性杀菌剂，混合次氯酸钠联合加药，以 减少深度处理系统出水氯含量，减少反渗透膜元 件氧化现象。 （５）完善水处理的各项在线仪表的校验工作， 超标应急处理措施执行，截止目前，定子冷却水电 导率均没超过２ Ｉ￣ｓ／ｃｍ，ｐＨ＞７．０，再未出现定子冷 却水水质超标现象。 ７结论 （１）国产３００ ＭＷ、６００ ＭＷ发电机已经是电力 生产的主力机组，根据多年的维护检修经验，我们 特别是反渗透和除盐系统的各项仪表，保证在线 监测仪表的准确性及稳定性。 ６整改效果 ２０１２年３月４日至３月ｌ４日，对化学反渗透系 统膜元件进行离线化学清洗，共清洗完二段膜元 件３６只，一段膜１８只，其中５只膜氧化严重，清洗 后脱盐率只达到６０％，产水率只有５５％，另一段膜 元件由于有机物污染堵塞严重，现已发现有９只膜 元件有机械损伤现象。针对超滤、反渗透设备运 行现状，已于近期采购部分超滤、反渗透膜元件， 用以更换氧化、机械损伤严重的超滤、反渗透膜， 以保证反渗透具有合格的脱盐率。 由于水处理反渗透前所投加的药剂为次氯酸 认为其发电机定子冷却水的设计是比较合理的， 完全能够满足设备正常工况下运行。 （２）发电机冷却水系统虽然比较小，但却是相 当重要的系统，定子冷却水系统出现问题会造成发 电机重大事故。所以我们要严格做好汽轮发电机 监督和化学监督工作，研究出切实可行的处理办 法，提高运行的合理性、稳定性，并不断吸取新技 术、新工艺，完善设备、系统的维护方法，从而保证 发电机的安全、正常运行。同时每一个电力工作者 都必须加强工作责任心，认真细致，避免因一个小 的疏忽，给设备埋下安全隐患，导致严重后果。 钠，具有很强的氧化剂，混合次氯酸钠联合加药的还 原剂剂量较小，自２０１２年４月，适当调整还原剂剂量， 增加其投入量，以减少深度处理系统出水氯含量，自 剂量改变后，反渗透膜元件氧化现象大大降低。 针对城市中水水质较差的情况，出水ＣＯＤ有 参考文献： ［１］涂光瑜．汽轮发电机及电气设备［Ｍ］．北京：中国电力 出版社，１９９８． ［２］火电工程调试技术手册［Ｍ］．北京：中国电力出版社， ２ｏｏ２． 超标现象，联系西北电力设计院及深度处理系统 厂家对污水厂深度处理曝气池的运行状况进行分 ［３］３００ ＭＷ火力发电机组调试技术［Ｍ］．北京：中国电力 出版社． 析及改善，改善后污水厂城市中水氨氮及ＣＯＤ指 （上接第６７页） （２）通过对绝缘油介质损耗超标实例分析、模拟 现的异常情况，投运后，应加强异常问题的跟踪睑测。 小型试验及现场诊断，采用变压器油再生—净化处理 工艺，使绝缘油的介损指标恢复正常，高压试验变压 器介质损耗正常。 参考文献： ［１］ＧＢ／Ｔ ７５９５－－２０００，运行中变压器油质量标准［ｓ］． ［２］ 陈家斌．电气设备故障检测诊断方法及实例［Ｍ］．北 京：中国水利电力出版社，２００３． ・ （３）在变压器安装验收时，要了解施工过程中出 ７１ ・