氢气湿度超标对发电机的危害
氢冷汽轮发电机氢气湿度超标的危害和治理措施
（ ）相对 湿 度 Ｒ ， 水 汽 密 度 （ 对湿 度 ） ２ 是 绝 与 同一 温度 下 的 饱 和 水 汽 含 量 （ 大 可 能 的 水 汽 含 最 量 ） 白分 比 ， 的 以百 分 数表 示 。应 当指 出 ， 对 湿 度 相
将机内氢气含湿量规定为４／ ３ ｇｍ 以下。这样在其他 运行条件规定执行时， 机内不会产生结露现象。在停 机时， 还必须保持机壳 内温度不低于 ８ 才 能维持 ￣ Ｃ，
（ ） ｍ３ ；
１ ８ 氢冷发电机氢气湿度的技术要求》 ９ （ ９ 的规定供 发 电 机充 氢 、 氢用 的 新 鲜氢 气 在 常压 下 的允 许 湿 补
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度： 新建、 扩建电厂（ ： 站）露点温度 ｔ≤ 一 ０ ５℃。已建
电厂 （ ）露点 温 度 ｔ≤ 一２℃ 。对 新机 组 来说 ， 站 ： ５ 由 于各项 措施可 以较 好 的采取 ， 可作 较 高 的规 定要 求 ，
产， 型号 Ｑ Ｓ ３０— — ０ 水氢氢冷却方式。由 ＦＮ一 ０ ２ ２ ， 于我 国大多数汽轮发 电机组均采用水氢氢冷却方式 或全氢冷却方式 ， 对于氢冷汽轮发电机来说 ， 其定子 绝缘 线 圈绝缘 水平 往 往 与 氢气 的湿 度 密切 相 关 ， 汽
轮 发 电机 在 运行过 程 中 ， 常 因 为 密封 油 中含 水 量 常
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２０ ０ ８年第 ７期
《 贵州电力技 术》
（ 总第 １９期 ） ０
氢冷 汽轮发 电机 氢气湿度超标的危害和治理措 施
国电贵州安顺 发电有 限公 司 任旭 摘 ［６ １３ ５２０ ］ 要 本 文叙述 了 ３ ０ Ｗ 氢冷发电机 氢气 湿度 超标 的原因 和对 机组 的危害 ， ０Ｍ 结合 实际情 况提出 了治 理措施 和 氢冷汽轮发电机 氢气 湿度 危害 治 理措 施
氢气湿度大原因分析
摘要：本文对氢冷发电厂经常出现氢气湿度增大原因进行详细分析，并针对分析情况提出防范措施并进行详细论述。
关键词：氢冷发电机湿度增大原因分析防范措施前言：呼和浩特热电公司（简称呼热）为2×300MW湿冷发电机组。
发电机为东方电机股份有限公司制造的QFSN-300-2-20B型三相、二极、隐极式转子同步发电机，冷却方式为水-氢-氢。
定子线圈（包括定子引线，定子过渡引线和出线）采用水内冷，转子线圈采用氢内冷，定子铁心及端部构件采用氢气表面冷却。
集电环采用空气冷却。
氢气利用装在转子两端的轴流式风扇进行强制循环，并通过发电机两端氢冷器进行冷却。
发电机内充氢压力为0.25MPa,氢气与大气之间采用油来密封，在运行中若调整控制不当极易造成发电机进油及氢气湿度纯度不合格，给机组安全稳定运行带来极大危害。
氢气湿度超标对发电机的危害：氢气纯度、湿度不合格，将导致冷却效率降低，造成机内构件局部过热，同时有害气体的存在还会造成绝缘老化、铁芯及其金属部件腐蚀，氢气湿度超标易造成发电机转子护环产生应力腐蚀。
发电机氢气湿度高,将对其接触的金属产生应力腐蚀,而应力腐蚀与金属氢脆相互起到催化作用。
由于应力腐蚀使护环产生裂纹,同时绝缘瓦松动,绝缘瓦同护环端部转子线圈摩擦,引起转子线圈接地或短路。
氢气湿度过大，对发电机定子绝缘的影响更大，一是水分在运行中蒸发为水蒸汽，使微细击穿点之间氢气介质导电率升高。
二是水汽吸附在绝缘层上，侵入绝缘内部的水将造成内部导体与外部绝缘表面电位相等，成为等电位体，威胁发电机定子绝缘，诱发发电机绝缘事故。
所以，潮湿环境对大型发电机的运行是十分不利的。
它将对发电机护环产生腐蚀作用，并溶解和凝聚其它有害元素，使机内构件产生表面凝露，使转子护环受产生附加应力而导致裂纹等危害。
发电机氢气湿度增大的原因：1.氢源湿度大，目前电厂制氢站采用70-80℃的碱性水溶液制取氢气，这不可避免的带有一定水分，在补氢时时水分进入发电机内。
关于机组氢气湿度高的原因分析及处理
关于机组氢气湿度高的原因分析及处理我厂发电机为哈尔滨电机股份有限公司生产的QFSN4-600-2三相同步汽轮发电机。
发电机采用水-氢-氢冷却方式：定子线圈直接水冷，转子线圈直接氢冷，转子本体及定子铁芯氢冷，定子出线水内冷。
1. 氢气湿度对机组的影响正常运行中，对于氢气湿度的监视与控制对采用水氢氢冷却方式的发电机组有着重要意义，氢气湿度过高和过低均会影响到发电机组的安全运行。
a、发电机内氢气湿度过低，会引起其内部绝缘材料的收缩，造成固定结构的松弛，甚至会使绝缘垫块产生裂纹；b、发电机内氢气湿度过高时，一方面会降低氢气纯度，使通风摩擦损耗增大，冷却效果降低，频繁补排氢气，效率降低从而影响经济性；与此同时，还会降低定子绕组的绝缘强度（特别是达到结露时），使定子绝缘薄弱处发生表面爬电、闪络、相间短路等，而且还会使发电机转子护环产生应力腐蚀纹损并使裂纹快速发展，特别是在机组高负荷的情况下，应力腐蚀会使转子护环出现裂纹，而且会急剧恶化。
2.现象描述5月11日，发电机氢气湿度出现了缓慢增大的现象。
检查氢气干燥器已正常投入运行,氢气湿度仍由-11℃逐步上升,5月25日已最高至-1℃左右(同负荷下#1机组氢气湿度为-10℃左右),除湿效果显然很不理想.3.氢气湿度高原因分析影响氢气湿度的各个主要因素有发电机定冷水系统、氢冷器、密封油系统、补排氢系统、氢气干燥器等,对各因素进行详细分析如下:3.1 定冷水系统，氢冷器系统对氢气湿度的影响若发电机内部线棒、水接头、水盒等部位发生渗漏,将造成氢气湿度增大。
但定冷水压力低于氢压较多，定冷水系统压力稳定，可排除定冷水漏入的可能。
此外，氢冷器镍铜冷却水管破裂或存在沙眼、冷却水管与两端水箱的胀口质量不良，冷却器密封垫不严，也将发生冷却水直接与氢气接触，造成氢气湿度增大。
而氢冷器采用开式水冷却，开式水压较为稳定，各氢冷器入口的实际水压在0.28MPa左右，低于氢压较多，亦可排除氢冷器系统漏水导致发电机导致机组氢气湿度大的可能。
发电机氢气湿度异常原因分析及对策
发电机氢气湿度异常原因分析及对策作者：裴豪来源：《科技风》2018年第12期摘要：采用水-氢-氢冷却氢冷发电机对氢气湿度有很高的要求，氢气湿度是氢冷发电机运行的主要技术指标之一，氢冷系统运行的优劣直接影响机组的安全。
本文阐述了氢气湿度超标的危害，并分析了导致氢气湿度异常的原因，提出防止氢气湿度超标的对策。
关键词：氢冷发电机；湿度异常；原因分析及对策在百万千瓦级发电机组中，水-氢-氢冷却方式是当前主要的发电机冷却方式。
氢气凭其导热绝缘性能好、转动阻力小等优点，成为发电机理想的冷却介质。
但氢气湿度过高威胁发电机的安全，在国家电力公司制定的《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中，明确规定“严格控制氢冷发电机氢气的湿度在规定允许的范围内，并做好氢气湿度的控制措施”[1]。
DL/T6511998《氢冷发电机氢气湿度的技术要求》规定，运行中发电机内氢气湿度应在25℃～0℃露点温度。
本文以秦三厂1号机组108大修后发电机氢气湿度异常为例，分析了导致氢气湿度上升原因，提出防止氢气湿度超标的对策。
1 发电机氢气湿度异常的危害（1）损坏发电机绝缘。
在水-氢-氢冷却的发电机组中，氢气用于冷却转子绕组、转子铁芯和定子铁芯。
氢气湿度过高会导致转子绕组受潮，线棒绝缘性能降低，气体的绝缘强度下降。
发电机长期在氢气湿度超标的工况下运行，可能导致电气绝缘破坏，引起单相或相间短路。
因此，氢气湿度已成为影响发电机绝缘性能的主要因素之一。
（2）影响发电机的运行效率。
发电机内的氢气湿度增大导致冷却气体的密度增大导致发电机损耗增大，效率降低。
图1为氢冷发电机氢气湿度和氢气纯度与损耗的关系[2]，从图中可以看出，随着氢气湿度增大、纯度降低，发电机损耗上升。
（3）造成发电机转子护环应力腐蚀。
汽轮发电机护环是固定转子两端绕组，不让转子在离心力作用下向外飞逸的重要结构。
由于工作条件的限制，护环受到很大应力的同时还要工作在复杂的氢环境下。
发电机内氢气湿度高，将对与其接触的金属产生应力腐蚀，并与金属的氢脆作用相互催化，发电机运行过程中常在护环的内、外圆表面或端面有沿晶或穿晶裂纹出现以至于炸裂，这将导致绝缘瓦与护环端部的转子线圈产生摩擦，造成转子线圈接地或短路。
发电机氢气湿度超标的原因分析及预防措施
发电机氢气湿度超标的原因分析及预防措施摘要：氢冷发电机组氢气湿度超标是影响氢气纯度的主要原因，氢气中含水增大会使发电机定子线圈端部发生局部短路事故，造成发电机转子护环产生应力腐蚀，使发电机氢气纯度降低，气体密度增大，增加了通风损耗，同时也增大了排污、补氢次数和补氢量，降低了发电机的运行效率，严重的影响机组安全、经济运行。
关键词：氢气湿度；危害；预防措施1 概述1.1 中油热电一公司三台200MW发电机，由哈尔滨发电机厂生产，型号：QFSN-200-2型，发电机定子线圈及引出线采用水内冷，转子线圈、定子铁芯采用氢气冷却。
1.2 发电机充氢后要求氢气纯度＞96%，含氧量＜2%，氢气含水量＜12g/m³。
为了降低发电机氢气湿度，在4.5米内冷水系统旁加装了一台型号：BLNG-2F型氢气干燥器，它利用发电机风扇的压头，使部分氢气通过干燥器进行干燥，除去氢气中水分，提高发电机内的氢气纯度。
1.3 我厂密封油系统为双流环式密封油系统，即向密封瓦双路供油，在密封瓦内形成双环流供油形式。
即有空侧和氢侧分别独立的两路油。
双回路供油系统具有二路油源，空侧油源来自主油箱，氢侧油源来自发电机双环密封的内环氢侧密封油的回油；一路供向密封瓦外环空气侧的空侧油，一路供向密封瓦内环氢气侧的氢侧油。
其中空侧油中混有空气，氢侧油中混有氢气。
两个油流在密封瓦中各自成为一个独立的油循环系统，空、氢侧油压通过平衡阀和压差阀保持密封油压与氢压的差值，对平衡阀、差压阀等关键部件的动作精度及可靠性要求极高。
2 氢气湿度超标的危害性2.1 氢气湿度高使发电机转子护环产生应力裂纹损伤，并使裂纹快速发展。
发电机转子护环的应力腐蚀开裂与氢气介质湿度有很大的关系，在相对湿度大于50%时，裂纹扩展速率呈指数增加。
2.2 发电机内氢气湿度过高会降低定子的绝缘电气强度，易使定子绝缘薄弱处发生相间短路。
如由于制造方面的原因，200MW发电机定子端部绝缘水接头和引线两端存在薄弱环节，均处于高电位，如氢气中含水或水、汽严重时，会使绝缘薄弱处对其线棒发生击穿放电。
发电厂对氢冷发电机氢气湿度的技术要求
氢冷发电机氢气湿度的技术要求前言氢冷发电机内氢气湿度过高，不仅危害发电机定子、转子绕组的绝缘强度，而且会使转子护环产生应力腐蚀裂纹；而氢气湿度过低，又可导致对某些部件产生有害的影响，如定子端部垫块的收缩和支撑环的裂纹。
故随着电力生产规模的扩大和单机容量的不断提高，亟须对氢气湿度的表示方法、标准、测定和对氢气湿度计的要求予以明确规定。
1995年11月21日电力工业部科技司技综［1995］44号文明确，《发电机内氢气湿度标准》为部下达的“1995年制定、修订电力行业标准计划项目”(第二批)之一。
由于该标准内容中还应包含有提供发电机充氢、补氢用的新鲜氢气的湿度标准，故最终将标准定名为《氢冷发电机氢气湿度的技术要求》。
从本标准生效之日起，凡在其它涉及氢冷发电机氢气湿度的表示方法和定值等的电力行业规定中，有与本标准相抵触的，以本标准为准。
本标准的附录A是标准的附录，附录B是提示的附录。
本标准由中华人民共和国电力工业部安全监察及生产协调司和科学技术司提出并归口。
本标准的负责起草单位为华北电力科学研究院，参加起草单位为河北电力试验研究所。
本标准的主要起草人：张国权、王二福、白亚民、吕明、朱芳菲。
本标准由电力工业部电机标准化技术委员会负责解释。
1 范围本标准适用于运行中及充氢停运中的国产200MW及以上氢冷发电机。
对进口的氢冷发电机，应按制造厂规定的氢气湿度标准掌握；如制造厂无明确规定时，应按本标准执行。
200MW以下氢冷发电机的氢气湿度允许值，可参照本标准确定。
2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
本标准出版时，所示版本均为有效。
所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB11605—89 湿度测量方法GB/T7064—1996 透平型同步电机技术要求JJG1001—91 通用计量名词及定义JJG1012—87 常用湿度计量名词术语(试行)JJG2046—90 湿度计量器具3 名词术语定义本标准采用下列定义：3.1 水蒸气 water vapour亦称水汽。
氢气纯度和氢气湿度不合格、发电机内进油等的原因、危害及防范措施
摘要介绍了大型汽轮发电机运行中存在的氢气纯度和氢气湿度不合格、发电机内进油等的原因、危害及防范措施。
0前言目前，我国加入电网运行的300MW及以上大型汽轮发电机已有近200台，这些机组已成为我国电网的主力机组。
其冷却方式绝大部分为水－氢－氢（即定子线圈水内冷，转子绕组定子铁芯及构件表面氢冷却），简称氢冷发电机。
它们具有效率高，冷却效果好，安全可靠等优势。
采用氢气冷却的发电机在运行和备用期间，发电机内腔充压0．3MPa，氢气与大气之间采用密封油系统隔绝。
由于油氢之间的直接接触，若运行维护和控制不当，极易造成发电机进油，以及氢气纯度、湿度不合格，给大型发电机的安全稳定可靠运行带来潜在的危害。
1氢气纯度、湿度不合格以及机内进油的危害氢气纯度不合格，将导致冷却效率降低，造成机内构件局部过热，同时有害气体的存在还会造成绝缘老化、铁芯及其金属部件腐蚀。
氢气湿度过大，对发电机定子绝缘的影响更大，一是水分在运行中蒸发为水蒸汽，使微细击穿点之间氢气介质导电率升高。
二是水汽吸附在绝缘层上，侵入绝缘内部的水将造成内部导体与外部绝缘表面电位相等，成为等电位体，威胁发电机定子绝缘，诱发发电机绝缘事故。
油进入发电机内，将直接导致发电机绝缘腐蚀、老化，若油中含水量超标，油中水分蒸发，则导致与氢气湿度过大的同样后果。
此外，油进入发电机，如果未及时排出，油在机内蒸发产生油烟蒸汽，其危害也是十分可怕的。
所以，潮湿环境对大型发电机的运行是十分不利的。
它将对发电机护环产生腐蚀作用，并溶解和凝聚其它有害元素，使机内构件产生表面凝露，使转子护环受产生附加应力而导致裂纹等危害。
近几年来，因为氢气纯度不合格，氢气湿度过大和机内进油，已造成多次大型发电机绝缘损坏事故。
原电力部相继于1996年和1998年先后发文，对大型发电机运行中的氢气纯度、湿度和防止机内进油作了规定。
但由于这些异常运行方式带来的是“慢性病”，加之管理方面的疏忽，这些带普遍性的问题，依然不同程度存在。
浅析汽轮发电机氢气超标的危害及措施
浅析汽轮发电机氢气超标的危害及措施摘要：随着我国电力生产规模的不断扩大和单机容量的提高，300MW及以上大型汽轮发电机已成为我国电网的主力机组，目前大型汽轮发电机广泛采用氢气冷却，因氢气不助燃，从而可避免发生着火的危险。
然而，氢气品质的好坏直接关系到发电机的安全运行，若氢冷汽轮发电机内若进入大量非氢气体，会使氢气纯度和湿度迅速降低。
当发电机油水指示计异常或未按规定进行排污排油水，就会使得长期沉积在发电机内的油水蒸发，造成氢气湿度升高。
直接影响氢气冷却效果，进而对发电机组安全运行带来很大危害。
为确保氢气的品质，防忠于未然，通过实践和分析，我们应采取以下防范措施：在制氢站加装氢气湿度干燥除湿装置、在发电机氢气系统内加装高效的氢气干燥装置、加强重点部位环节监视、加强实时在线监测等来确保氢气纯度和湿度在合理范围内，从而降低氧冷发电机的故障率，进一步提高大机组安全经济运行的水平。
本文分析了氢气纯度、湿度超标的主要原因及危害，并提出了现场应对的几种措施，旨在为工程技术人员在实践中提供爹考。
关键词：氢冷；氢气超标；危害；措施目前，随着我国电力生产规模的不断扩大和单机容量的提高，300MW及以上大型汽轮发电机已成为我国电网的主力机组，其绝大部分采用水一氢一氢(即定子绕组内冷，转子绕组氢内冷，定子铁芯及构件氢外冷)冷却方式。
大型汽轮发电机之所以广泛采用氢气冷却，一是氢气导热系数较高，如氢气是空气导热系数的6．69倍，有助于发电机的冷却：二是氢气的表面散热系数大，如氢气为空气的1．5l倍，发电机损耗引起的热量可由氢气迅速带走，提高冷却效果；三是氢气密度小，如空气密度是氢气的14．3倍，故用氢气作冷却介质能够最大限度降低通风损耗，通常使效率提高0．8％～1．15％；四是氢冷发电机机壳内氧气含量<2％，氢气中的绝缘材料不宜被氧化且电晕大大减小；五是氢气纯度符合要求（发电机机壳内氢气纯度>96％，含氧量小于2％)时，若发电机内部发生短路故障时，因氢气不助燃，从而可避免发生着火的危险。
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氢气湿度超标对发电机的危害
1. 氢气湿度超标造成发电机定子线圈端部短路事故
氢气湿度越高，氢气中水分越高，气体的介电强度越低，定子绕组受潮，降低绝缘电阻，从而降
低了绝缘表面放电电压，容易发生闪络和绝缘击穿，造成事故。
最近几年来不少电厂已有沉痛教训，
如某发电厂2 号发电机，1987 年12 月并网发电，1988 年1 月25 日正常运行中突然发生定子
线圈端部相间绝缘击穿烧损事故，BC相间端头短路，在励侧5点钟位置，线圈水接头、水盒和过渡引
线烧毁，事故当时发电机内氢气纯度99.7 ％，机内氢气露点温度为32℃。
2. 氢气湿度超标造成发电机转子护环产生应力腐蚀
发电机氢气湿度高，将对其接触的金属产生应力腐蚀，而应力
腐蚀与金属氢脆相互起到催化作用。
据有关资料介绍，对非18Cr18Mn 材料的护环，氢气相对湿度在50 ％以上时，对其应力腐蚀将急
剧加速，即使是采用18Cr18Mn 材料的护环，氢气相对湿度在80 ％以上时，同样会使发电机转子护
环产生应力腐蚀。
由于应力腐蚀使护环产生裂纹；同时绝缘瓦松动，引起绝缘瓦同护环端部转子线圈
摩擦，引起转子线圈接地或短路。
3. 影响发电机的运行效率
由于氢气中湿度大，水分高，使气体密度增大，增加了发电机通风损耗，降低了发电机的运行效
率。