【干货】发电机内冷水处理机理与技术综述

北极星电力网 中字

  OFweek电力网讯 发电机的各种损耗会导致电机发热,为防止发电机温度过高引起的绝缘老化等问题,需采取合理的冷却方式,目前常用的冷却方式包括氢冷、空冷、导线内部冷却,我国大型发电机普遍采用水内冷的冷却方式。由于发电机内冷水是高压电场中的冷却介质,这一特殊环境要求其必须具备绝缘性,对铜导线无腐蚀性,同时不能有颗粒物沉积,否则将造成铜导线堵塞烧毁事故。为了达到这个要求,国家相关标准对内冷水水质做出了严格规定,最新电力标准DL/T801-2010《大型发电机内冷却水质及系统技术要求》对内冷水各项指标的规定如表 1所示。

【干货】发电机内冷水处理机理与技术综述

  为确保发电机组安全运行,国内外发电机制造厂商及相关研究机构提出过多种内冷水处理方法。笔者从机理上分析了空心铜导线腐蚀堵塞的原因,对现有的内冷水处理方法进行了评述,并针对目前国内处理技术仍存在的问题提出了建议。

  1、空心铜导线腐蚀堵塞机理

  1.1 空心铜导线堵塞机理

  铜在纯水中是可以稳定存在的,不会发生腐蚀,当水中含有O2时,金属铜表面会被氧化。事实上,铜表面的氧化层很薄(只有几μm),并不会造成堵塞。但是当这些氧化物开始移动,并且在特定部位再沉积,积累到一定程度时就足以阻碍水流甚至堵塞导线。空心铜导线堵塞的机理包括4个过程:(1)铜的氧化;(2)铜氧化物(离子或颗粒)的释放;(3)铜氧化物的迁移;(4)铜氧化物的再沉积。通过抑制这4个过程可以从根源上防止铜导线的堵塞。

  1.2 铜导线腐蚀堵塞的影响因素

  1.2.1 水中溶解氧的影响

  水中的溶解氧既影响铜的氧化,又影响氧化物的释放。在贫氧条件下,铜氧化物主要是Cu2O,呈花面条状堆积在表面;在富氧条件下,则以CuO为主导,形成致密多面层,这种结构具有更好的黏附性。1974年,安联技术中心发现在贫氧和富氧条件下,铜的释放速度很低,当溶解氧为100~500 μg/L时,铜氧化物释放达到最大。EPRI的一项调查认为释放速度的变化与Cu2O和CuO之间的相变有关,这种相变产生的压力会使氧化层疏松。当溶解氧从贫氧(<20 μg/L)或富氧区(>2 mg/L)向中氧区(100~500 μg/L)改变时,这种相变就会发生。因此,在贫氧或富氧工况下运行,有利于减缓铜导线的腐蚀和堵塞,工况一定时不要进行贫氧富氧间的改变。

  1.2.2 pH的影响

  Cu-H2O体系的电位-pH平衡图如图 1所示。

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图 1 Cu-H2O体系电位-pH平衡图(25 ℃)

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