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【摘要】发电机的冷却对于正常工作至关重要。其中氢冷发电机是用氢气作为其内部部件冷却的介质，而氢气湿度的大小直接关系到氢冷发电机的安会运行。本文主要介绍了氢气湿度超标的因素及危害，并在此基础上提出了相应的治理以及监控措施，对氢冷发电机氢气湿度超标的原因、危害进行了分析。
【关键词】发电机 氢气湿度 变化原因
Abstract：The generators for normal work crucial cooling. Among them is to use hydrogen generator hydrogen cold as its internal components cooling medium, and the size of the hydrogen humidity directly related to hydrogen generator, cold will run. This article mainly introduced the hydrogen humidity exceeds the factors and harm, and put forward the corresponding control and monitoring measures of cold hydrogen generator hydrogen humidity exceeds the cause, harm is analyzed.
Keyword：Hydrogen generator humidity changes reasons
中图分类号：TM3文献标识码：A 文章编号：
前言
发电机在运行的过程中，它的氢气湿度应在-25～0℃(露点温度)。为防止发电机电气绝缘因机内过于干燥而开裂．发电机内的氢气湿度不应低于-25℃。但氢气湿度超标通常是指运行中发电机内的氢气湿度超过0℃。氢冷发电机的氢气湿度超标会严重影响发电机定子、转子绕组的绝缘性能，也会加速转子护环的应力腐蚀，从而影响发电机组的效率和安全运行。
一、氢气简介
氢气是一种无色无臭气体，极微溶于水、乙醇、乙醚。无毒无腐蚀性，极易燃烧，燃烧时发出青色火焰并发生爆鸣，燃烧温度可高达2000℃，氢氧混合燃烧火焰温度高达2100~2500℃，遇氟、氯等能引起猛烈反应。相对密度0.0899；沸点-252.8℃；熔点-259.18℃；气压在-214℃时为10个大气压；临界温度-239℃，临界压力1297kPa；自燃点400℃；爆炸极限为4.1％～74.2％，最大爆炸压力740kPa，产生最大爆炸压力浓度为32.3％，最小引燃能量0.019mJ。根据DL／T65l一1998《氢冷发电机氢气湿度的技术要求》的规定，运行中发电机内的氢气湿度露点温度应在-25～0℃。为防止发电机电气绝缘因机内过于干燥而开裂，发电机内的氢气湿度露点温度不应低于-25℃；但氢气湿度超标通常是指運行中发电机内的氢气湿度露点温度超过0℃。
二、影响氢气湿度的因素分析
1、氢气来源
制氯装置所生产的新鲜氢气的湿度与发电机内的氧气湿度大小有直接的关系。因此，降低发电机内氢气湿度的首要环节就是要对新鲜氢气的湿度严加控制，尤其是在发电机氢气系统严密性差、氢气纯度不好。需要大量和频繁补氢以及汽轮机透平油中带水和发电机氧气外循环系统没有足够去湿能力的情况下，对氢气来源更要严格控制。根据新的电力行业标准要求供发电机充氢、补氢用的新鲜氢气在常压下的允许湿度为：新建、扩建电厂(站)的露点温度≤一50℃：已建电厂(站)的露点温度≤一25～25℃。
2 、汽轮机汽轴封结构
氢冷发电机一般采用双流环式密封瓦，它通过系统内的差压阀和平衡阀进行调节，使密封油压始终高于机内氢压一定数值，使空气、氢气侧密封油流各自成闭合循环回路。起到密封、阻止直接接触空气的作用。含水量较大的空侧密封油如窜入发电机内可导致氢气纯度和氢气湿度的恶化。当前国产机组密封油系统广为应用的两阀均不太理想．跟踪调节性能差，密封瓦空、氢两侧相互窜油，使含有大量水分的密封油流入氢气侧，由于氢侧密封油在机内氢侧回油膛内飞溅，油中的水分蒸发到发电机内，造成氢气湿度增大。此外，平衡阀的性能还影响到氢气侧密封油箱的补、排油，对发电机氢气湿度也有问接的影响。
3、发电机氢气冷却器泄露引起氯气湿度增大
由于冷却器铜管破裂或制造存在砂眼，铜管与管板的胀口质量不良，冷却器密封垫不严，且在运行中冷却器铜管内水压较铜管外氢压高，将发生冷却水直接漏入氢气中的现象，造成氢气湿度增大。
三、氢气湿度超标对发电机的危害
(1)氢气湿度超标易造成发电机定子线圈端部短路事故。氢气湿度越大，氢气中水分越大，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事故。
(2)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。据有关资料介绍，对于非18Cr18Mn材料的护环而言，氢气相对湿度在50％以上时，将急剧加速其应力腐蚀，即使是采用18Crl8Mn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，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、水分大，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。
四、气温度超标的综合治理方法
1、在制氢站加装置干燥装置
在制氢站电解槽出口处安装分子筛吸附式干燥装置，使氢站出口氢气湿度露点在-25℃以下。
2、在发电机系统内加装高效能的氢气除湿装置
以前常采用的是冷凝式干燥，这种干燥器采用冰箱制冷原理，依靠发电机转子风扇的前后差压，使机内的氢气不断地进入氢干燥器进行冷却干燥，这种干燥器经过一段时间的运行之后，其除湿效果就会明显下降。目前运用比较普遍的是吸附式干燥器。它是利用活性氧化铝对水分子具有较强吸附力的特性来进行干燥除湿，当活性氧化铝吸收水分达到饱和后通过项加热即能清除水分，从而恢复它的吸湿能力。通过此干燥器干燥的氢气出口露点温度可达到-40℃以下，是目前电力行业最为理想的氢气除湿装置。
3、改进氢油密封系统，更换不台格的配套部件
这一点包括更换不合格的平衡阀与差盐阀，将密封油系统的冷油器更换为可靠合格的冷油器、在补氢系统管道最低处加捧污门等，具体要根据氢油密封系统所存在的问题选择合适的处理方法。
五、实例
1、异常状况
一台型号QFSN一600—2YHG的发电机，所用吸附式氢气去湿装置型号XQS—DA，发电机小修后并网，化学测量运行氢压下氢气湿度露点温度22.5℃，超过允许湿度露点温度(一25℃≤允许湿度露点温度≤一5℃)。运行人员进行频繁的排补氢，工作量非常大，共补排约100m3，同时制氢站连续运行，危险性增加。发电机内部湿度高，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，绕组受潮可能性增加。发电机最近几次氢置换后，启机氢气湿度均有不同程度的超标，因超标不太严重，氢气湿度露点温度0℃，投入氢气干燥器短时间内能使氢气湿度合格，未引起相关人员重视，没有查找出真实原因。
2、原因分析
初步怀疑有三个方面问题，制氢站出口的氢气湿度过高；氢气干燥器工作不正常；氢气置换前发电机内留有大量水。
检查发电机氢气干燥器运行情况，干燥器没有排水，干燥器四通阀的气源阀门(手动)，运行人员未开启，手动打开后干燥塔立即自动切换并加热再生，但之前干燥器吸附功能良好，能处理部分氢气湿度。检查干燥器出入口门，手动门在全开状态，氢气流量过大，干燥器运行除湿效果就比较差，将入口门关至1／4处，查看效果就比较理想，每日排水量在300mL以上，因干燥器内部良好，不会向氢气系统串入水分，而且氢气干燥器的投入是在发电机运行中非正常状态下进行的，比如密封油含水蒸气，氢气冷却器有轻微渗漏等。所以可以排除。
3、防范措施
(1)气源采用干燥的仪用压缩空气，确保进入发电机的压缩空气湿度合格。
(2)发电机风压试验且氢置换时，应在热态下进行，提前投入定冷水系统，并投入定冷水加热器，将定冷水温度提高至40℃以上，确保风压试验和充人中间介质气体时，能排除进入发电机的水汽。
(3)调整制氢站运行方式，保证制氢设备连续运转，防止干燥塔再生不能连续进行(连续再生需时8h)，同时加强定期排污工作，以进一步降低制氢湿度。
(4)在氢气置换结束后，发电机干燥器氢入口门开度应关至3／4处，防止干燥器内的氢流速大，影响除湿效果。
(5)检修中对发电机内部定冷水系统和氢气冷却器，进行严格打压试验，确保试压合格。
结语
氢冷发电机氢气湿度超标治理是一项跨专业的综合性工程，牵涉面广，必须统一布署，调动各有关专业的积极性，密切配合，共同攻关方能奏效。
参考文献
【1】DL／T651--1998氢冷发电机氧气湿度的技术要求[s]
【2】GB／TT064--1996透平型同步电机技术要求[s]
【3】刘长江，邵富平. 氢冷发电机组氢气湿度超标问题的分析及治理[ J ] . 河北电力技术，2 0 0 3，2 2 ( 4 ) : 4 1 - 4 3
【关键词】发电机 氢气湿度 变化原因
Abstract：The generators for normal work crucial cooling. Among them is to use hydrogen generator hydrogen cold as its internal components cooling medium, and the size of the hydrogen humidity directly related to hydrogen generator, cold will run. This article mainly introduced the hydrogen humidity exceeds the factors and harm, and put forward the corresponding control and monitoring measures of cold hydrogen generator hydrogen humidity exceeds the cause, harm is analyzed.
Keyword：Hydrogen generator humidity changes reasons
中图分类号：TM3文献标识码：A 文章编号：
前言
发电机在运行的过程中，它的氢气湿度应在-25～0℃(露点温度)。为防止发电机电气绝缘因机内过于干燥而开裂．发电机内的氢气湿度不应低于-25℃。但氢气湿度超标通常是指运行中发电机内的氢气湿度超过0℃。氢冷发电机的氢气湿度超标会严重影响发电机定子、转子绕组的绝缘性能，也会加速转子护环的应力腐蚀，从而影响发电机组的效率和安全运行。
一、氢气简介
氢气是一种无色无臭气体，极微溶于水、乙醇、乙醚。无毒无腐蚀性，极易燃烧，燃烧时发出青色火焰并发生爆鸣，燃烧温度可高达2000℃，氢氧混合燃烧火焰温度高达2100~2500℃，遇氟、氯等能引起猛烈反应。相对密度0.0899；沸点-252.8℃；熔点-259.18℃；气压在-214℃时为10个大气压；临界温度-239℃，临界压力1297kPa；自燃点400℃；爆炸极限为4.1％～74.2％，最大爆炸压力740kPa，产生最大爆炸压力浓度为32.3％，最小引燃能量0.019mJ。根据DL／T65l一1998《氢冷发电机氢气湿度的技术要求》的规定，运行中发电机内的氢气湿度露点温度应在-25～0℃。为防止发电机电气绝缘因机内过于干燥而开裂，发电机内的氢气湿度露点温度不应低于-25℃；但氢气湿度超标通常是指運行中发电机内的氢气湿度露点温度超过0℃。
二、影响氢气湿度的因素分析
1、氢气来源
制氯装置所生产的新鲜氢气的湿度与发电机内的氧气湿度大小有直接的关系。因此，降低发电机内氢气湿度的首要环节就是要对新鲜氢气的湿度严加控制，尤其是在发电机氢气系统严密性差、氢气纯度不好。需要大量和频繁补氢以及汽轮机透平油中带水和发电机氧气外循环系统没有足够去湿能力的情况下，对氢气来源更要严格控制。根据新的电力行业标准要求供发电机充氢、补氢用的新鲜氢气在常压下的允许湿度为：新建、扩建电厂(站)的露点温度≤一50℃：已建电厂(站)的露点温度≤一25～25℃。
2 、汽轮机汽轴封结构
氢冷发电机一般采用双流环式密封瓦，它通过系统内的差压阀和平衡阀进行调节，使密封油压始终高于机内氢压一定数值，使空气、氢气侧密封油流各自成闭合循环回路。起到密封、阻止直接接触空气的作用。含水量较大的空侧密封油如窜入发电机内可导致氢气纯度和氢气湿度的恶化。当前国产机组密封油系统广为应用的两阀均不太理想．跟踪调节性能差，密封瓦空、氢两侧相互窜油，使含有大量水分的密封油流入氢气侧，由于氢侧密封油在机内氢侧回油膛内飞溅，油中的水分蒸发到发电机内，造成氢气湿度增大。此外，平衡阀的性能还影响到氢气侧密封油箱的补、排油，对发电机氢气湿度也有问接的影响。
3、发电机氢气冷却器泄露引起氯气湿度增大
由于冷却器铜管破裂或制造存在砂眼，铜管与管板的胀口质量不良，冷却器密封垫不严，且在运行中冷却器铜管内水压较铜管外氢压高，将发生冷却水直接漏入氢气中的现象，造成氢气湿度增大。
三、氢气湿度超标对发电机的危害
(1)氢气湿度超标易造成发电机定子线圈端部短路事故。氢气湿度越大，氢气中水分越大，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事故。
(2)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。据有关资料介绍，对于非18Cr18Mn材料的护环而言，氢气相对湿度在50％以上时，将急剧加速其应力腐蚀，即使是采用18Crl8Mn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，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、水分大，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。
四、气温度超标的综合治理方法
1、在制氢站加装置干燥装置
在制氢站电解槽出口处安装分子筛吸附式干燥装置，使氢站出口氢气湿度露点在-25℃以下。
2、在发电机系统内加装高效能的氢气除湿装置
以前常采用的是冷凝式干燥，这种干燥器采用冰箱制冷原理，依靠发电机转子风扇的前后差压，使机内的氢气不断地进入氢干燥器进行冷却干燥，这种干燥器经过一段时间的运行之后，其除湿效果就会明显下降。目前运用比较普遍的是吸附式干燥器。它是利用活性氧化铝对水分子具有较强吸附力的特性来进行干燥除湿，当活性氧化铝吸收水分达到饱和后通过项加热即能清除水分，从而恢复它的吸湿能力。通过此干燥器干燥的氢气出口露点温度可达到-40℃以下，是目前电力行业最为理想的氢气除湿装置。
3、改进氢油密封系统，更换不台格的配套部件
这一点包括更换不合格的平衡阀与差盐阀，将密封油系统的冷油器更换为可靠合格的冷油器、在补氢系统管道最低处加捧污门等，具体要根据氢油密封系统所存在的问题选择合适的处理方法。
五、实例
1、异常状况
一台型号QFSN一600—2YHG的发电机，所用吸附式氢气去湿装置型号XQS—DA，发电机小修后并网，化学测量运行氢压下氢气湿度露点温度22.5℃，超过允许湿度露点温度(一25℃≤允许湿度露点温度≤一5℃)。运行人员进行频繁的排补氢，工作量非常大，共补排约100m3，同时制氢站连续运行，危险性增加。发电机内部湿度高，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，绕组受潮可能性增加。发电机最近几次氢置换后，启机氢气湿度均有不同程度的超标，因超标不太严重，氢气湿度露点温度0℃，投入氢气干燥器短时间内能使氢气湿度合格，未引起相关人员重视，没有查找出真实原因。
2、原因分析
初步怀疑有三个方面问题，制氢站出口的氢气湿度过高；氢气干燥器工作不正常；氢气置换前发电机内留有大量水。
检查发电机氢气干燥器运行情况，干燥器没有排水，干燥器四通阀的气源阀门(手动)，运行人员未开启，手动打开后干燥塔立即自动切换并加热再生，但之前干燥器吸附功能良好，能处理部分氢气湿度。检查干燥器出入口门，手动门在全开状态，氢气流量过大，干燥器运行除湿效果就比较差，将入口门关至1／4处，查看效果就比较理想，每日排水量在300mL以上，因干燥器内部良好，不会向氢气系统串入水分，而且氢气干燥器的投入是在发电机运行中非正常状态下进行的，比如密封油含水蒸气，氢气冷却器有轻微渗漏等。所以可以排除。
3、防范措施
(1)气源采用干燥的仪用压缩空气，确保进入发电机的压缩空气湿度合格。
(2)发电机风压试验且氢置换时，应在热态下进行，提前投入定冷水系统，并投入定冷水加热器，将定冷水温度提高至40℃以上，确保风压试验和充人中间介质气体时，能排除进入发电机的水汽。
(3)调整制氢站运行方式，保证制氢设备连续运转，防止干燥塔再生不能连续进行(连续再生需时8h)，同时加强定期排污工作，以进一步降低制氢湿度。
(4)在氢气置换结束后，发电机干燥器氢入口门开度应关至3／4处，防止干燥器内的氢流速大，影响除湿效果。
(5)检修中对发电机内部定冷水系统和氢气冷却器，进行严格打压试验，确保试压合格。
结语
氢冷发电机氢气湿度超标治理是一项跨专业的综合性工程，牵涉面广，必须统一布署，调动各有关专业的积极性，密切配合，共同攻关方能奏效。
参考文献
【1】DL／T651--1998氢冷发电机氧气湿度的技术要求[s]
【2】GB／TT064--1996透平型同步电机技术要求[s]
【3】刘长江，邵富平. 氢冷发电机组氢气湿度超标问题的分析及治理[ J ] . 河北电力技术，2 0 0 3，2 2 ( 4 ) : 4 1 - 4 3