【摘要】本文主要对发电机断水保护进行分析，针对发电机断水保护存在的问题进行进一步的优化，提高发电机断水保护的可靠性，确保发电机能安全可靠运行。
【关键词】发电机断水保护；可靠性；流量；优化
1、发电机定子冷却水系统介绍
发电机定子冷却水系统采用闭式循环方式，使连续的高纯水流通过定子线圈空心导线，带走线圈损耗。使定子线圈得到冷却，使定子线圈温度保持在允许范围内。发电机定子冷却水系统正常运行时，线捧内部的冷却水使其温度维持在一合理的范围内。一旦断水，水内冷途经阻断，传热仅靠线捧的外冷途径，温度会迅速升高。会导致线捧直线部分的变形（轴向伸展），主要是轴向的拉伸热膨胀受到定子线圈端部固定装置的约束而产生的应力超过绝缘材料的强度极限而导致拐角处绝缘开裂现象。
因此当定子冷却水断水时，发电机断水保护是否能够及时、有效和正确的反映出发电机定子冷却水断水并及时动作，对于发电机的安全运行十分重要。认真、全面的分析发电机断水的原因，并针对这些原因建立有效的发电机断水保护设置方案，并进行不断的优化改进是确保发电机断水保护正确有效动作的重要途径和措施。
2、发电机断水的原因
在发电机组正常运行过程中可能导致发电机断水的原因有很多，如：定冷水泵输出功率不够或输出阀门没有完全打开、定子冷却水泵出水不足或跳闸、定冷水系统有泄露或检修后反冲洗未关死、水系统堵塞、水箱水位低、误操作等。
介于本文主要是对堵塞导致发电机断水时，原有发电机断水保护的动作情况进行分析，进而对发电机断水保护进行优化，在此对可能造成定子冷却水堵塞原因进行分析，可能造成定冷水堵塞的原因有：
1）电机制造及安装时遗留在水系统的异物（橡皮塞、堵头、铁屑等）
2）进水管路滤网破损或设备检修时，将杂物进入定子冷却水回路
3）定子冷却水PH值控制不严，有氧化沉淀物形成结垢堵塞
4）各种原因形成的“气堵”（由于管路中出现气体，造成水流堵塞）
3、发电机断水保护介绍
山西大唐国际临汾热电有限责任公司机组配置为2台国产300MW亚临界、一次中间再热、燃煤、脱硫、空冷、抽汽凝汽式发电机组。三大主机分别由哈尔滨锅炉有限责任公司、上海电气集团股份有限公司和上海电机集团股份有限公司制造。
对山西大唐国际临汾热电有限责任公司原有的发电机断水保护方案进行分析，指出在发电机内部定冷水堵塞导致发电机断水时，原有发电机断水保护不能有效动作及保护拒动，严重危害发电机的安全。针对这一现象对发电机断水保护进行优化，防止发电机内部定冷水堵塞导致发电机断水保护拒动的发生，确保发电机能安全可靠的运行。
3.1发电机断水保护的设置方式
在机组正常运行时，发电机断水保护的设置是考虑让发电机在定子线圈冷却水突然中断后暂时继续运行一个较短的时间（例如30秒），以便通过启动备用泵等措施来恢复供水，如在设定的时间内发电机的定子冷却水系统不能恢复供水，发电机将立即解列跳闸停机。
3.2发电机断水保护方案
山西大唐国际临汾热电有限责任公司原有的发电机断水保护方案为：
1）联启备用泵条件（或）：
a）运行的定子冷却水泵停止（运行取非）；
b）定子冷却水流量低1或差压低低（65KPa）三取二，或差压低（95KPa）
c）发电机定子冷却水泵出入口差压低（140KPa）且该发电机定子冷却水泵运行（延时5S）
2）解列发电机保护：
在发电机定子冷却水进出口母管独立设计三组差压开关信号，定值为65KPa，三组开关信号送至DCS系统SCS控制柜内，由SCS系统三取二判断后送至发电机保护C柜，经30秒延时后发电机保护动作。
3.3存在的问题
现有的发电机断水保护方案，若因为发电机内部定子冷却水堵塞导致发电机断水时，在发电机定子冷却水进出口母管上安装的测量其进出口差压的差压开关，因为正压侧不受堵塞影响压力仍然存在且较大，而负压侧受堵塞影响压力变为0或者很小，这样导致发电机定子冷却水实际断水时，差压开关不动作，导致发电机断水保护拒动，因保护拒动进而导致发电机在定子冷却水断水的情况下继续运行，若后续措施处理不当将导致发电机严重损坏。这种现象在实际运行中是绝对不允许发生的，为确保发电机能安全可靠的运行，现对发电机断水保护进行优化，在发电机励端入口前管道上加装流量测量装置，用流量测量装置测量实际发电机定子冷却水的流量变化，用流量模拟信号在DCS做判断取代原设计的进出口差压信号以便及时反映出发电机是否断水，希望能进一步提高发电机运行的安全系数。
3.4发电机断水保护的优化
在满足标准截流孔板测量条件需求的条件下，在发电机励端入口前管道上加装一个标准截流孔板，由孔板取出三对仪表管，并安装差压变送器（安装位置为汽轮机房0米，要求为美国ROSMENT 3051系列，带液晶显示和4-20MA信号远传），以测取发电机入口水流量，敷设电缆（要求敷设3根相互独立的屏蔽电缆）将信号送至DCS判断（同时送DCS画面显示），定冷水流量低I值（44t/h）三取二判断后联锁启备用泵，定冷水流量低II值（38.5t/h）三取二判断后，触发断水保护，送至电气保护C柜，延时30S后解列发电机。
发电机断水保护的优化，在发生发电机内部定子冷却水堵塞导致发电机断水的现象时，安装在在发电机励端入口前管道上的流量测量装置能够及时的反映出发电机定子冷却水断水的现象，进而触发发电机断水保护，正确有效的保护发电机的安全。
4、优化后的试验方案和保护设置方案
优化工作结束后，必须采取有效的试验方案对新加设备进行检验，确保优化后的保护用信号能够正确反映定子冷却水系统的实际运行工况，根据试验结果确认发电机断水保护的设置方案。
4.1试验方案
利用机组停机技改机会，通过做定子冷却水动态试验确认流量孔板测量准确可靠，可以用于测量发电机定子冷却的流量。做定子冷却水系统停运试验，确认优化后的发电机断水保护信号与原有发电机断水保护信号动作一致，可以作为发电机的断水保护使用。同时运行定子冷却水系统，实际模拟发电机内部堵塞断水时的工况，经确认优化后的流量测量信号能够正确反映实际定子冷却水系统的运行工况，断水保护正确动作。
4.2保护设置方案
机组运行初期仍采用原有发电机断水保护，对优化后发电机断水保护进行连续观察，确认优化后的方案能够适应机组实际运行下的各种工况后，可以考虑将优化后的方案正式投入使用。
鉴于原有的差压开关在山西大唐国际临汾热电有限责任公司机组运行过程中以及定冷水系统故障时能及时有效的动作保护发电机，且考虑到由于受定冷水系统现场工艺的限制，只能使用一个一托三的流量孔板，孔板故障时不能有效的保证断水保护的正确动作，所以发电机的断水保护方案设置为：由三组独立的定冷水流量测量信号经DCS逻辑判断后作为发电机断水保护的信号使用，而原有的三组独立的差压信号在DCS作为重要信号报警用于提示运行人员，以便在事故工况下能够采取及时有效的措施确保机组能安全运行。
5、总结
发电机断水保护的正确动作对发电机的安全可靠运行十分重要，是确保发电机安全运行的重要措施。虽然本次发电机断水保护的优化工作能够有效的降低发电机堵塞时造成发电机断水保护拒动的可能性，但是若发生在发电机励端入口前管道流量孔板安装位置之后，定子冷却水管道出现泄漏情况时，原有保护方案和优化后的保护方案均不能有效的动作，这种事故的发生严重危害机组的安全运行，所以我们的优化工作没有结束，需要我们不断的努力优化改进来确保发电机安全运行。虽然优化后的发电机断水保护仍存在许多不足之处，但是我坚信通过我们的努力，不断的优化改进，这些安全隐患会逐渐的减少，发电机的安全运行系数会逐步提高，我们的目标就是发电机能够安全、可靠和经济的运行。
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