【內蒙古發(fā)電機摘要】本文主要介紹發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)的功能，系統(tǒng)設備組成以及運行情況。具體說明了在日常運行中所遇到的主要操作以及風險分析，避免在操作中出現人因事故。并對該系統(tǒng)近期發(fā)生的事件以及事件處理過程進行介紹，文章后部分對重要的技術改造進行了介紹并說明技改后新增設備的日常運行情況。

【關鍵詞】定子冷卻水；運行；控制

中圖分類號： TM623.3 文獻標識碼： A 文章編號：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(tǒng)介紹

1.1 GST系統(tǒng)功能

發(fā)電機定子線圈采用水內冷。發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)的功能就是要提供合格水質的發(fā)電機冷卻水，克服水在空心導線內循環(huán)流動的阻力，將線圈的熱量擴散到發(fā)電機之外，保持發(fā)電機在滿負荷運行時的正常溫度。當出現供水量不足或斷水故障時，要有可靠的檢測環(huán)節(jié)和完善的保護措施，延時30秒實現跳機功能，起到對發(fā)電機的保護作用。

1.2 GST系統(tǒng)基本參數

發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)運行基本參數：

入口壓力 0.3-0.4 MPa

出口壓力 0.2-0.3 MPa

入口溫度 25-50 ℃

滿功率時的進出口溫差 20 ℃

流量 110+3 立方/小時

1.3 GST系統(tǒng)組成

發(fā)電機定子線圈冷卻水系統(tǒng)采用水內冷，是由定子水箱、定子冷卻水泵、冷卻器、過濾器、離子交換器以及管道和閥門組成的。定子水箱中的定子水由水泵壓入冷卻器，其熱量由常規(guī)島閉式冷卻水系統(tǒng)帶走，冷卻后的定子水接至水過濾器，其中一部分（3%-5%）在必要時去離子交換器（除鹽器），對水質進行處理后直接回到定子水箱。

定子冷卻水從勵磁機側進水管經絕緣引水管向定子繞組、定子繞組引線、引出線、瓷套端子和中性點母線等供水，出水經汽輪機側的匯流管排出。從發(fā)電機定子排出的冷卻水流至定子水箱，再從水箱下部經管道進入定子冷卻水泵，這樣就完成了發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)的一個循環(huán)。

2 GST系統(tǒng)的控制

2.1 水箱水位控制

定子水箱出現低水位信號（450mm）時，水箱開始補水（046VN自動開啟），并發(fā)出低水位報警信號；低水位信號消失后延時3分鐘，或者定子水箱液位高（650mm）報警觸發(fā)，定子水箱停止補水。補充水為核島除鹽水（SED），其水質純。（技術改造：目的防止補水后高液位報警一直觸發(fā)；原先停止補水的命令只有高液位停止補水）。

2.2 水質控制

銅化物含量 小于等于100 mg/L

20攝氏度時的電導率 0.5-1.5 us/cm

20攝氏度時的PH值 6.8-7.3

20攝氏度時的硬度 小于2 ugE/L

20攝氏度時的含氨量 微量

電導：定子冷卻水電導率應控制在0.5～1.5 μs/cm之間（20 ℃），當定子冷卻水電導率超過5μs/cm時，此時應用合格內冷水更換原內冷水，使導電率降至標準值以下。當電導率達到9.5 μs/cm時，應迅速將發(fā)電機與電網解列，同時解除發(fā)電機勵磁。運行過程中，凈化回路連續(xù)運行，保持約5%的流量。

PH：應控制在6.8-7.3。Ph值過低過高都會使空芯導線產生腐蝕，腐蝕產物析出有可能造成定子水路阻塞。導致PH值降低的可能原因是空氣中的二氧化碳進入定子水系統(tǒng)引起。

2.3 定子水箱氫含量的監(jiān)視

正常運行應加強對定子水箱氫含量的監(jiān)視：監(jiān)視發(fā)電機定子水內冷系統(tǒng)的含氫量可以有效地發(fā)現定子繞組存在的早期絕緣故障。

2.4 定子冷卻水泵的控制

（1）A泵運行時，B泵作為第一自動備用泵，C泵作為第二自動備用泵；同理，B泵運行時，C泵作為第一自動備用泵，A泵作為第二自動備用泵；C泵運行時，A泵作為第一自動備用泵，B泵作為第二自動備用泵；

（2）運行泵跳閘或其進出口差壓低（0.55MPa）信號出現，如第一自動備用泵未啟動，則延時4s后第二自動備用泵啟動；

2.5 GST運行中的注意事項

（1）發(fā)電機定子線圈進水溫度正常時應小于50℃，發(fā)電機定子冷卻水的出水溫度應該小于85℃，若超過此值應該檢查定子冷卻水流量和定子冷卻水熱交換器以及定子冷卻水泵的運行情況。

（2）同層定子線圈出水溫度之間溫差大于8℃時要對定子水路進行檢查分析，當同層線棒出水溫差大于12℃或出水溫度大于90℃時，發(fā)電機要立即降負荷或打閘停機。

（3）為了防止發(fā)電機內部結露發(fā)電機定子冷卻水的進口溫度須控制得高于發(fā)電機冷氫的溫度。

（4）發(fā)電機冷氫氣溫度（GRV044KT/045KT）正常運行時控制在30-40攝氏度之間。

（5）發(fā)電機熱氫溫度高值不能超過80℃，超過此值須立即降低發(fā)電機有功率，直到低于此溫度為止。

3 系統(tǒng)運行中的異常

3.1 定子水斷水

定子線圈斷水時，允許滿載額定電流運行5秒，備用泵需在5秒內投入正常運行。當定子斷水保護動作時，延時30s跳發(fā)電機。

正常運行期間GST定子冷卻水流量保持在90T/H以上，低于此值應該檢查發(fā)電機定子線棒出口定子冷卻水的變化趨勢。若已確認定子冷卻水系統(tǒng)故障導致定子冷卻水流量無法恢復時應該立即打閘停機，不必等到30秒后自動動作。

3.2 定子冷卻水路堵塞

水路堵塞導致被堵塞水路的水流量減少或斷水，造成繞組絕緣局部過熱損壞，嚴重者絕緣擊穿造成接地事故。防止定子冷卻水水路堵塞措施：

（1）須嚴格防止定子冷卻水水路堵塞過熱。

（2）水內冷系統(tǒng)中的管道、閥門的橡膠密封墊、圈須全部更換成聚四氟乙烯墊圈。

（3）應該定期對定子冷卻水系統(tǒng)進行反沖洗。系統(tǒng)中的所有鋼絲濾網應更換為激光打孔的不銹鋼新型濾網，防止濾網破碎進入線圈。

（4）GST系統(tǒng)每次大修后，為防止異物進入發(fā)電機損傷定子線圈及其進出口匯流總管，須對發(fā)電機外部管路及設備進行沖洗，且在GST系統(tǒng)外部管路沖洗合格前禁止冷卻水進入發(fā)電機定子線圈。

3.3 定子冷卻水泄漏導致發(fā)電機進水

為了防止發(fā)電機進水，須控制發(fā)電機氫壓大于發(fā)電機定子線棒處的定子冷卻水壓，此壓差低于0.035MPa會觸發(fā)報警信號。當GST泵切換期間，兩臺GST泵同時運行時會導致該報警信號觸發(fā)，禁止長時間運行在該工況下運行。當發(fā)電機積水報警觸發(fā)，且定子接地信號同時觸發(fā)時要立即停機處理。定子水系統(tǒng)啟動前應先確認發(fā)電機內已充氫，且壓力大于0.25Mpa。

3.4 定子線棒結露

為防止定子線棒露，一方面要控制好控制好氫氣濕度，另一方面發(fā)電機定子繞組進口GST冷卻水的溫度須高于發(fā)電機冷氫的溫度。

4 GST系統(tǒng)的主要運行操作及風險

4.1 GST泵切換

在日常運行中為了保證定子冷卻水泵的穩(wěn)定運行按照運行計劃的安排要進行定期切換，同時檢查備用中的定子冷卻水泵能按預定邏輯自動啟動，確保GST系統(tǒng)運行的可靠性。

風險分析：以GST201PO切換到GST101PO運行為例，GST 101 PO啟動后其出口逆止閥不能頂開就停運GST 201 PO或GST 201 PO停運后其出口逆止閥不能回座，導致定子冷卻水流量過低時，將引發(fā)發(fā)電機斷水保護動作而跳機。

現場操作中的重要步驟，GST101PO啟動后，檢查其出口壓力表GST004LP指示在0.8MPa左右， 若一切正常，通知主控就地將緩慢關閉GST201PO出口手動閥GST104 VN直至其開度僅有1/3，就地注意觀察兩臺GST泵出口壓力變化；一旦出現較大波動，立即重新開啟GST104VN。故障排除后重復該步驟。之后再停運GST201PO。GST201PO停運后，要關注泵是否會發(fā)生反轉，如果由于逆止閥不能回座而導致閥門反轉，要立即關閉泵出口閥104VN。

4.2 GST系統(tǒng)反洗

在機組停運后可利用GST反洗，帶出發(fā)電機棒中的殘留物。

風險分析：定子線圈反洗操作前應確認發(fā)電機已停運，否則發(fā)電機定子線圈由正洗向反洗轉換過程中可能造成冷卻水流量不夠而發(fā)生意外。GST系統(tǒng)由正洗向反洗狀態(tài)轉換操作過程中及發(fā)電機定子線圈反洗時，觸發(fā)發(fā)電機進出口差壓低報警屬于正常現象。

4.3 GST水箱氮氣吹掃及氮氣覆蓋

發(fā)電機已充氫運行，GST系統(tǒng)運行正常，當發(fā)電機定子水箱中氫氣含量過高或氫氣、氧氣混合比超出正常允許范圍時，要進行水箱氮氣吹掃。

風險分析：初次使用RAZ系統(tǒng)氮氣對GST水箱進行吹掃時，為避免RAZ至GST管路中的鐵銹/污水在吹掃時帶入GST水箱對GST水質造成污染而影響機組正常運行，對GST水箱進行吹掃前首先須對RAZ至GST管路進行吹掃干凈。

正常吹掃所用氮氣，來自BOP的氮氣儲存分配系統(tǒng)（SGZ）低壓氮氣管路。定子水箱吹掃過程中，需要用氫表（高量程）檢查排氣中的氫氣含量， 當用氫表檢測1GST 229 VN排氣口讀數小于20%（高量程）后，關閉GST氮氣閥門，吹掃結束。

5 GST系統(tǒng)事件處理及技術改造

5.1 GST流量降低事件處理

108大修機組啟動后1GST定子水流量較低，維持在75t/h左右，2011年7月29日開始出現緩慢降低的趨勢，至2011年10月10日流量下降到約64t/h，壓力表1GST009LP讀數0.43MPa。

處理過程：10月11日開始發(fā)電機氣水兩相沖洗，13日氣水兩相沖洗工作結束，流量上升至約78t/h，定子水入口壓力降低到0.36MPa。19日化學清洗，經過正向和反向酸洗各2次后，流量基本維持在92t/h左右。

取樣分析造成定子水流量降低原因是定子線圈中銅腐蝕產物增多造成管道堵塞，定子水（下轉第50頁）（上接第108頁）入口壓力增加。經酸洗除去氧化銅雜質后，明顯改善了堵塞情況。懷疑由于管道含氧量過高導致金屬腐蝕，所以技改后對定子水氧含量進行在線監(jiān)測，氧含量超標時要進行水箱吹掃，防止定子水管道氧化。

5.2 GST系統(tǒng)增加堿化裝置改造

我廠定子冷卻水系統(tǒng)采用H-OH型小混床控制方式，小混床內裝有陰陽兩種離子交換樹脂，分別用來除去水中的陰離子和陽離子，達到凈化水質的目的。由于混床出水的PH值一般在7.0以下，這時的水對銅的腐蝕非常嚴重。

另外2010年，電力行業(yè)電機標準化技術委員會對原DL/T801-2002《大型發(fā)電機內冷卻水及其系統(tǒng)技術要求》進行升版修訂，新的標準（DL/T801-2010《關于發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)水質要求》）于2011年5月1日起執(zhí)行。新標準中的水質要求發(fā)電機定子冷卻水的PH值達到8.0～9.0，電導率不大于2.0μS/cm；銅含量不大于20μg/L。因此在我廠增加GST系統(tǒng)的堿化裝置。

堿化裝置采用華北電科院研發(fā)的NLS-01型堿化裝置。該套裝置主要包含堿化裝置一套、離子交換器一套。GST加堿裝置控制箱的供電電源為單相交流220V，額定容量5A。因此選定常規(guī)島單元廠用配電盤LKR上的備用開關LKR433JA作為GST加堿裝置的電源。圖5.4所示為GST加堿裝置流程圖，從定子水管道上引出一管道，流經離子交換器002DN后返回定子水箱，006BA中NaOH溶液經006PO打入系統(tǒng)中。

日常巡檢注意事項：

（1）當1GST006BA 液位低于20cm時通知化學加藥。加藥為0.75%的氫氧化鈉溶液；

（2）巡檢電導時以 1GST002MR 顯示為準。

目前新電導表與系統(tǒng)原電導表有0.1/cm的偏差，實際電導與1GST002MR 相符，在新電導表控制時已做相應調整。

6 結束語

發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)，雖然不屬于核保護功能相關的系統(tǒng)，但作為發(fā)電機定子線圈的冷卻源，如果該系統(tǒng)發(fā)生故障，將直接導致發(fā)電機停機。在日常運行中，多關注定子水的運行情況，及時發(fā)現系統(tǒng)中存在的缺陷，更好的保護機組的安全穩(wěn)定運行。

【參考文獻】

[1]發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)手冊，中核核電運行管理有限公司.

[2]發(fā)電機定子水冷系統(tǒng)典型操作票，中核核電運行管理有限公司.

[3]GST系統(tǒng)增加堿化裝置改造設計方案.

[4]核電廠中級運行，中核核電運行管理有限公司.