1 故障概述

某电厂1号机采用QFSN-1000型水—氢—氢发电机，定子绕组冷却方式为直接水冷方式，定、转子铁心及转子绕组冷却方式为氢气冷却。该型发电机定子绕组水路线棒是在吸收引进日立同型定子线棒制造技术的基础上，自主开发的国内最大容量机组定子线棒。4排导线线棒由对称编织的2个2排导线组合而成。上层线棒每排有8根空心导线和8根实心导线，下层线棒每排有6根空心导线和6根实心导线，上层导线截面积为37.86 mm×57.68 mm，下层导线截面积为37.86 mm×49.46 mm。发电机定子线棒额定电压27 kV，总长度超过10 m，单只线棒160 kg，是目前国内生产的最长、最重、电压等级最高的线棒^[1]。

1号机组在安装试运期间，定子线棒层间和出水温度正常（一般要求层间温度和出水温度≤90 ℃，温度偏差≤15 ℃）^[2]。运行约半年后，发现定子冷却水进口压力逐渐升高至0.41 MPa（额定压力0.31 MPa），流量为144.7 t/h（额定流量122 t/h），定子线棒4号测点层间温度为75.9 ℃，比其他线棒层间温度高近20 ℃。9号测点出水温度为79.8 ℃，比其他处出水温度高近20 ℃。之后线棒层间温度急剧上升，至停机时，线棒层间最大温度差值为27.9 ℃，线棒最大出水温度差值为50.3 ℃，严重影响了机组运行安全。经分析，初步判断线棒存在大面积堵塞。

2 检查及处理

为确定堵塞位置，现场测量了发电机绝缘引水管各支路流量，其中有3根绝缘引水管流量明显偏低，流量偏差均超过50%（各支路流量偏差应不大于15%^[3]）。随后进行了10余次加气反冲洗，并在排污管出口处用白布和滤网对排水进行过滤。

反冲洗期间，在定子冷却水精细滤网上发现附着有黑色油泥状物质，取样分析后，CuO质量分数为91.30%，Fe质量分数为0。在白布上有黑色细小颗粒、细微反光颗粒和红色电线皮。拆开检查整个定子冷却水系统，在可拆卸部位均发现了异物，其中有石头、沙砾、碳钢焊豆、不锈钢焊豆、不锈钢铁屑、塑料布、树脂等，部分照片见图 1—图 3所示。

反冲洗后，随即进行第2次流量试验。流量偏小的3根绝缘引水管流量有不同程度的改善，但也未达到标准要求，相关数据见表 1所示。

随后对整个发电机定子冷却水路进行酸洗，酸洗后分别测量发电机汽端、励端水路分支路流量，流量数据符合《JB/T 6228—2014汽轮发电机绕组内部水系统检验方法及评定》相关要求^[4]。

3 处理效果

机组重新并网后，带负荷到899.1 MW，定子线棒出水温度、层间温度等参数恢复正常，数据见表 2所示。

4 原因分析及建议 4.1 国内类似案例

近年来国内1000 MW和600 MW等级大容量发电机组大量投运，有些机组在投运后几个月至两三年内出现了定子线棒出水温度和层间温度高的问题。山东邹县发电厂7号发电机、山西河曲电厂1号发电机、浙江兰溪电厂1号发电机等机组打开定子端部检查后，均发现定子水路线棒堵塞，原因是氧化铜结垢，并且多发生在发电机汽端（定冷水出水侧）。据不完全统计，目前进行过酸洗的1000 MW发电机有华电国际电力股份有限公司邹县发电厂7号、8号机，郑州裕中能源有限责任公司1号机，华能国际电力股份有限公司海门电厂2号机，新疆农六师煤电有限公司1号机等；600 MW机组有山西鲁能河曲发电有限责任公司1号机、2号机，浙江浙能兰溪发电有限责任公司1号机等，350 MW及以下容量的机组很少有此类情况。

从统计情况看，氧化铜结垢易发生在大容量机组，与机组额定电压、电流大，机组安装调试时间短有关。

不同容量、结构的发电机的相关参数见表 3所示。

4.2 线棒堵塞的主要原因及建议

300~1000 MW的常规火电机组发电机定子线棒在出厂前均单独做过水流量试验，在流量和水压（或真空泄漏）试验合格后，均进行了干燥处理。在整个线棒制造和发电机定子装配期间，焊接全部采用银焊片，没有焊剂，基本能够排除发电机生产质量方面的原因。

目前大容量发电机定冷水系统结垢比较常见，但在正常情况下，其产生速率很低，一般在10 a以上才会对流量和线棒温度造成影响。机组投运后短时间内就发生线棒结垢的原因极可能是定子冷却水系统有异物堵塞，加快了结垢速度^[5]。

从检修经验来看，定子线棒结垢的主要原因是由于定子冷却水水质不合格导致铜导线腐蚀造成的。结垢的沉积物主要为铜氧化物，也有其他杂质，且易在定子线棒端部发生^[6]。因此，在电厂运行中应严格控制定子水回路的清洁度，减少和减缓堵塞的发生。

结垢物除含有铜氧化物外，还有金属铜微粒。由于发电机定子冷却水系统的滤网无法拦截或吸附，很容易在局部不断沉积^[7]。这种以氧化铜为主的结垢大部分沉积在定子线棒上，极少量溶解于定冷水中，因此水的电导率和铜离子质量分数等数据不能反映线棒结垢的真实情况。对此，在机组运行时，应该重点关注定子冷却水进口压力和流量。当流量下降和压力升高时，应及时测量发电机定子线圈各支路流量。如发现流量偏低，轻微情况可进行加气正反冲洗。如确定有比较严重的堵塞，应尽快安排酸洗，避免非正常停机。

建议在机组安装调试、检修期间，加强对整个定冷水系统的冲洗，可借鉴汽机润滑油的变温冲洗方法，将整个系统尽可能冲洗干净，水质完全合格后再启动。考虑到电导率、铜离子含量等综合因素，电厂可根据定子冷却水水质安装加碱装置，将pH值调整到8~9^[8]。

5 结束语

从此类故障的处理经验来看，采取改善发电机定子冷却水系统水质、加强发电机保养和检查等方法，可解决因结垢堵塞造成发电机定子线棒温度高的问题。