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發(fā)電機內(nèi)冷水銅超標的原因分析及解決措施

文檔作者：仇永偉譚振武文檔來源：新疆拜城發(fā)電廠		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年03月19日
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Operation &amp;amp; Maintenance
運行與維護
70Ⅰ電力系統(tǒng)裝備 2014.5
韓堅，男，1985年出生，電力工程
師，注冊咨詢工程師，從事電網(wǎng)運行
技術工作。
文和錄波圖分析，故障時三相制動電
流和低壓側(cè)電流諧波分量很大，故比
率差動保護被閉鎖，不動作，而差動
速斷不經(jīng)制動電流及諧波閉鎖，只要
故障時差流超過速斷定值，保護就動
作，從而造成主變差動速斷保護動
作。后備保護因帶有保護動作時限，
故在切除故障后返回。
4 處理對策
a. 運行維護操作人員應加強設備
運行巡視，特別是對非綜合自動化變
電站設備的運行狀況、相關告警信
號、動作報告及錄波報告的巡視檢
查，發(fā)現(xiàn)異常情況應及時報告調(diào)度
或相關部門。
b. 對1號主變低壓側(cè)C T進行更
換，以提高C T變比，減小二次額定
電流，提高CT的抗短路電流能力。
c. 監(jiān)控人員要加強對220 kV變電
站主變10 k V側(cè)電壓監(jiān)視，對故障錄
波器發(fā)出信號至少每天檢查一次，特
別是牽涉到多次重復頻繁發(fā)信的信號
要重點檢查分析，及時發(fā)現(xiàn)10 k V母
線電壓互感器隱患，避免因10 k V母
線電壓互感器故障造成主變差動速斷
保護跳閘。
d. 建議重新驗算主變后備保護定
值。由于主變低壓側(cè)沒有母線保護，
且低后備保護動作時間過長，當?shù)蛪?
側(cè)電壓互感器炸裂，造成低壓側(cè)母線
三相金屬性短路拉弧時，低后備保護
來不及動作，導致差動速斷保護動作
出口跳主變?nèi)齻?cè)開關。
□新疆拜城發(fā)電廠 仇永偉 譚振武
發(fā)電機內(nèi)冷水銅超標的原因分析
及解決措施
本文介紹了拜城發(fā)電廠發(fā)電機內(nèi)冷水系統(tǒng)和水質(zhì)狀況，對影響銅離子含量的主要因素及發(fā)電機內(nèi)冷水含銅
量不合格的原因進行了分析，并提出了解決辦法。
1 概述
目前國內(nèi)200 MW級及以上的機
組中，除早期國產(chǎn)機組全部采用雙水
內(nèi)冷外，引進機組或引進技術的國內(nèi)
制造機組絕大部分均采用水-氫-氫冷
卻方式，即定子采用水冷卻，轉(zhuǎn)子和
鐵芯采用氫冷卻。采用定子水內(nèi)冷的
機組均附有定子線圈冷卻水系統(tǒng)。它
一般由下列部件組成：循環(huán)泵、冷卻
器、水箱、過濾器、離子交換混床、
流量計、溫度計及導電度表等。影響
冷卻水水質(zhì)的主要因素是冷卻水箱的
密封型式。所有的制造廠對定子冷卻
水的水質(zhì)要求是：低電導率，以避免
放電；銅材基本無腐蝕，以防止空芯
銅導線內(nèi)部結垢及運行維護費用盡可
能少。為了滿足上述要求，必須對定
子冷卻水水質(zhì)進行處理。為了保證低
電導率，一般均采用二級除鹽水作為
補給水，并在系統(tǒng)中設有處理能力為
2%～10%總流量的離子交換混床；為
了減少銅材的腐蝕，還需對冷卻水水
質(zhì)進行控制。
2 拜城發(fā)電廠內(nèi)冷水系統(tǒng)和水質(zhì)
狀況
拜城發(fā)電廠5號、6號發(fā)電機為原
民主德國葛利資廠制造。原來系統(tǒng)設
計有離子交換裝置，該系統(tǒng)運行時內(nèi)
冷水電導率為2 μS/c m，p H≥6.8，
銅離子≤40 μg/L。結合《火力發(fā)
電機組及蒸汽動力設備水汽質(zhì)量標
準》G B/T 12145-1999及《大型發(fā)
電機內(nèi)冷卻水質(zhì)及系統(tǒng)技術要求》
DL/T 801-2002的規(guī)定，要求電導率
≤2 μS/c m，p H值為7～9，銅離子
≤40 μg/L。而拜城發(fā)電廠現(xiàn)在采用
的小陽床處理和補加凝結水的方式不
能保證銅離子含量在40 μg/L以下，
當內(nèi)冷水系統(tǒng)的銅離子超標時，采用
大量換水的方式，使系統(tǒng)水質(zhì)指標
合格。這樣既浪費了大量的除鹽水，
2014.5 電力系統(tǒng)裝備Ⅰ7 1
還不能保證銅離子和p H值合格。經(jīng)過多次試驗采
用MBT緩蝕劑處理，其配制方法為稱取MBT粉末
100 g，溶于1 L 4% NaOH溶液中。當發(fā)電機內(nèi)冷系
統(tǒng)大量換水時，第一次加入MBT溶液100 mL，正常
運行時，每周補加一次MBT溶液50 mL，循環(huán)一段
時間后測定電導率、pH值，當電導率在規(guī)定范圍內(nèi)
時，才允許向內(nèi)冷卻水箱中加入4% NaOH溶液，調(diào)
整pH值至7～9。
2013年機組銅離子情況：5號機最大值75.4 μg/
L，最小值14.4 μg/L，合格率70.8%；6號機最大值
75.4 μg/L，最小值11.3 μg/L，合格率81.2%；且5—
6月銅離子合格率急劇下降，4臺機組平均合格率僅
為45.9%。
3 影響銅離子含量高低的因素
銅離子含量的高低主要受除鹽水的純度、水中含
氧量和水的pH值的影響。銅在含氧水中與氧發(fā)生氧
化還原反應，生成氧化銅和氧化亞銅，氧化銅在銅材
的表面形成一薄層覆蓋層。銅在水中的腐蝕速率主要
取決于水的純度、水中含氧量及pH值，圖1、圖2和
圖3分別顯示了銅在不同工況下的腐蝕情況。
a. 銅的腐蝕速率隨除鹽水純度的增加而降低，
pH相同時較純的水中銅的腐蝕速率就較小。
b. 在純度一定、含氧量一定的水中，銅的腐蝕
速率隨pH值的變化而變化，在pH值8～9時最低。
c. 純度一定、pH值一定時，水中溶氧不同，銅
的腐蝕速率也明顯不同，一般在小于20 μg/L時，
腐蝕速率已相當?shù)?；?00～300 μg/L時，腐蝕速率
最高；含氧量進一步提高時，銅的腐蝕速率又趨于
穩(wěn)定?；谏鲜鋈咧g的關系，只要將定子冷卻
水電導率控制在小于0.1 μS/cm、溶解氧在7 μg/L以
下，銅材的腐蝕速率可保持在相當?shù)偷乃?，可?
效防止腐蝕產(chǎn)物在銅導線內(nèi)沉積。
4 銅離子不合格的原因
按照拜城發(fā)電廠現(xiàn)發(fā)電機內(nèi)冷水系統(tǒng)的狀況，
一方面因內(nèi)冷水箱頂蓋沒有安裝密封條，也沒有用
螺絲固定，造成水箱頂蓋密封不嚴，不能保證溶解
氧在15 μg/L以下（一般在100 μg/L左右），這樣
勢必會造成銅的腐蝕；另一方面因內(nèi)冷水經(jīng)小陽床
離子交換器處理后，雖然內(nèi)冷水的電導率能夠達到
控制標準，但是pH值達不到7，雖然現(xiàn)經(jīng)補加凝結
水來調(diào)整p H值，但補加凝結水后電導率又增加，
在加藥調(diào)整過程中也會造成銅的腐蝕。銅離子濃度
根本上反映了空心導線的腐蝕速率和腐蝕程度，從
拜城發(fā)電廠2012年統(tǒng)計的5號、6號機組的數(shù)據(jù)可以
圖1　內(nèi)冷水中銅濃度與電導率的關系
圖3　溶氧對內(nèi)冷水中銅腐蝕速率的影響
pH值7，電導率0.06~0.11μS/cm，溫度30 ℃
0 100 1000 10000
銅腐蝕速率
圖2　內(nèi)冷水中銅濃度與pH值的關系
7
0
30
60
C
B
A
90
120
8 9 10
A：電導率1.0μS/cm
B：電導率1.3μS/cm
C：電導率1.8μS/cm
銅離子濃度/（μg/L）
pH值
溶氧/（μg/L）
200
150
100
50
0
4 5 6
pH值（25 ℃）
7 8 9 10 11 12
銅離子濃度/（μg/L）
Operation &amp;amp; Maintenance
運行與維護
72Ⅰ電力系統(tǒng)裝備 2014.5
看出，銅離子濃度在10～75 μg/L之
間，遠遠高于國標規(guī)定的≤40 μg/L
的要求，表明系統(tǒng)的空心導線存在嚴
重腐蝕。采用現(xiàn)在的處理方法不能使
銅離子合格率滿足標準要求，發(fā)電機
的安全運行受到嚴重威脅。
《火力發(fā)電機組及蒸汽動力設備
水汽質(zhì)量標準》GB/T 12145-1999對水
內(nèi)冷發(fā)電機的冷卻水質(zhì)量標準有明確
要求（表1），《大型發(fā)電機內(nèi)冷卻水
質(zhì)及系統(tǒng)技術要求》DL/T 801-2002中
也對水質(zhì)提出了明確要求（表2）。
國電公司《火力發(fā)電廠安全性評
價查評依據(jù)》也明確要求：為提高發(fā)
電機冷卻水運行系統(tǒng)的安全性，必須
提高發(fā)電機冷卻水水質(zhì)，降低系統(tǒng)補
水量。
5 解決銅離子超標的措施
針對拜城發(fā)電廠現(xiàn)各機組內(nèi)冷水
系統(tǒng)指標長時間超標、銅離子含量合
格率低、溶解氧合格率75.8%、內(nèi)冷
水系統(tǒng)敞開式這一情況，2013年3月
在5號、6號機組C級檢修時，將水箱
頂蓋加裝了密封條，并用螺絲固定頂
蓋，確保了水箱頂蓋的嚴密；同時在
加藥MBT和液體NaOH的作用下控制
發(fā)電機內(nèi)冷水的pH值在7～9、電導率
在0～2 μS/cm，達到凈化水質(zhì)并抑制
腐蝕的作用。
6 效果
a. 銅離子合格率達97%。從2013
年4月5號機組安裝密封裝置后內(nèi)冷水
運行至今，5號機組內(nèi)冷水銅離子合
格率為100%，最大值為37.54 μg/L，
最小值為3.95 μg/L，改造前后的月合
格率和月平均銅離子含量對比如表3
和圖4所示。
b. 補水量下降。改造后可節(jié)約因
銅離子不合格換水而損失的除鹽水，
電導率（25 ℃） 銅pH值（25 ℃）
≤2 μS/cm ≤40 μg/L 7～9
表1　GB/T 12145-1999中雙水內(nèi)冷和轉(zhuǎn)子獨立循環(huán)的冷卻水質(zhì)量標準
pH值（25 ℃） 電導率（25 ℃） 硬度含銅量溶氨量溶氧量
7～9 ≤2 μS/cm ＜2 μmol/L ≤40μg/L ＜300 μg/L ≤30 μg/L
表2　DL/T 801-2002中全密閉式內(nèi)冷卻水系統(tǒng)水質(zhì)要求
圖4　內(nèi)冷水系統(tǒng)改造前后內(nèi)冷水中銅含量對比
1
0
20
40
60
80
100
120 改造前
平均值
改造后
平均值
改造后
合格率/%
改造前
合格率/%
銅離子濃度/（μg/L）
2 3 4
月份
5 6
表3　內(nèi)冷水系統(tǒng)改造前后內(nèi)冷水銅離子月平均值對比
改造前改造后
月份
（2012年）
合格率/％
銅離子平均值
/（μg/L）
月份
（2013年）
合格率/％
銅離子平均值
/（μg/L）
4月38.6 35.38 4月100 4.48
5月25.0 61.70 5月100 11.53
6月62.0 70.90 6月100 9.56
7月60.0 48.09 7月100 8.32
8月 100.0 23.46 8月100 17.31
9月50.0 47.31 9月100 6.41
可少換除鹽水5000 t，如除鹽水制水
成本按2.2元/t計算，一年可節(jié)約除鹽
水費用約1.1萬元。
c. 保證了設備的安全運行。內(nèi)冷
水中銅離子含量大幅度減少，表明此
種方法有效地抑制了系統(tǒng)中空心銅導
線的腐蝕。采用現(xiàn)在的處理方法使銅
離子合格率滿足了標準要求，發(fā)電機
的安全運行也得到了保障。
仇永偉，女，1966年出生，化學工程
師，汽機車間化學專責。

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