型 号                      TAKS－LCH　　

  额定容量                   742．8 MVA 

  额定功率因素                0．9（滞后） 

  额定定子电压                20 kV 

  额定定子电流               21443 A 

  短路比                     0．54

  转速                      3000 r／min 

  绝缘等级                       F 

  冷却方式                  水－氢－氢 

  发电机内气体容积            85 m³ 

  额定氢压                   412 kPa

  漏氢量                     ＜18 m³／d
　　北仑发电厂3号发电机在现场安装完成后，按照东芝公司提供的程序进行整体严密性试验，并根据其提供的计算方法进行计算，发现计算结果有悖于常识。再次对发电机整个系统进行查
漏，没有发现新的漏点，重新进行整体严密性试验，结果仍然如此。现在介绍和分析如下：

1  严密性试验方法
    发电机安装完成后，首先要调试好密封油系统，以确保密封油／氢气差压调节阀工作正常，密封油／氢气差压的设计值为49 kPa。利用密封油系统使发电机壳体内的气体与外界隔离，通过气体系统向发电机内充仪用压缩空气（加少量氟里昂），升压至0．1 MPa左右，采用听音、肥皂水、卤素检漏仪等方法进行系统查漏工作。主要检查发电机本体（壳体焊缝、端盖、人孔门、密封瓦座、氢气冷却器、出线绝缘套管、出线罩、测温元件接线柱板、转子集电环等处）和与之相连的管阀系统（H₂／CO₂气体系统、定子冷却水系统、密封油回油、发电机壳体疏水、监测仪表等处），重点是检查焊缝、结合面、螺栓、法兰、螺纹接头、阀门、放气口及疏水口等处。待确认发电机及与之相连的系统无泄漏后，继续充仪用压缩空气，升压至发电机额定压力，进行发电机整体严密性试验。为确保试验的准确性，试验要求：事先将定子线圈内的冷却水排空，并接上U型水管差压计进行漏气监视，升压至额定压力后至少稳定2～3 h后才能开始试验，氢气冷却器和盘车装置不投入使用，但为安全起见，氢气冷却器内仍充压力水，以减少冷却器管束胀口处内外压差，密封油系统的真空泵要投入使用并使真空箱维持真空。严密性试验至少进行24 h，在此期间定期连续（每小时）测量各类数据，主要是室温、大气压、发电机内的气温和气压、定子线圈温度、密封油压力和温度、密封油真空箱压力、密封油／氢气差压、密封油回油流量和回油温度、定子线圈内压力等。由于发电机体积庞大，内部的气体温度采用多点测量后平均得到。为了提高测量的精度，发电机内气体压力和大气压力的测量采用U型汞柱压差计或高精度压力表。
2    严密性试验漏气量计算方法
        东芝公司提供的气体泄漏量公式是根据理想气体状态方程（即PV／T＝定值）推导得到的，在1．013×10⁵ kPa（760 mmHg）压力和T₂温度下整个发电机系统的总泄漏量为L：
L＝1／101．3×24／H×V×｛（M₁－M₂）－（T₁－T₂）／（273＋T₁）×（M₁＋B₁）－（B₁＋B₂）］｝

其中L—气体总泄漏量（m³／d）H—试验时间（h）
B₁—试验开始时大气压（kPa）
B₂—试验结束时大气压（kPa）

M₁—试验开始时发电机内气压（kPa）
M₂—试验结束时发电机内气压（kPa）
T₁—试验开始时发电机内气温（℃）
T₂—试验结束时发电机内气温（℃） 
　　考虑到气体要溶解于密封油，在标准状态下密封油中空气的溶解率为Ca（％）：
Ca＝6．2＋0．062×T 
T＝密封油回油温度（℃） 
　　严密性试验时溶解到密封油中的气体量为A（m³／d）：
A＝24×60×Q×Ca×P×10^－3／101．3 

Q＝密封油回油总流量
P＝发电机内平均压力（kPa）
　　因而在1．013×10⁵ kPa（760 mmHg）压力和T₂温度下整个发电机系统的实际空气泄漏量为L－A，东芝公司提供的严密性试验漏气量的接受值为在1．013×10⁵ kPa（760 mmHg）气压下Lt＝1．3 m³／d，只要L－A＜Lt，即达到了要求。
3    严密性试验结果
        根据东芝公司提供的严密性试验方法，北仑电厂3号发电机在安装结束后进行了整体严密性试验，由于对试验结果有怀疑，进行了二次严密性试验和一次满负荷工况下的实际漏氢试验，各次试验的主要数据及计算结果见表1。

4  试验结果分析
        根据常识，发电机整体严密性试验时气体总的泄漏量与气体溶解在密封油中的溶解量的差值应该是正值，不可能为负值，但二次试验的结果确实为负值，且数值比较接近，因而肯定是某些方面存在问题，现逐一分析如下。

4．1非理想气体问题
        只有在所考虑的气体为理想气体时，PV／T才是个常数，制造厂提供的漏气量计算公式也只能适用于理想气体。但实际上试验所用的气体为清洁干燥的仪用压缩空气并带有少量氟里昂，存在一定的粘度，若用理想气体状态方程来计算漏气量，自然存在一定的误差。根据比较接近于实际气体的状态方程—范德瓦尔斯方程的分析，由于考虑了实际气体分子自身占有的容积和分子间的相互作用力，因而实际气体的漏气量要比理想气体的漏气量来得少。

4．2气体溶解度问题
        空气在密封油中的溶解率公式是基于实验得到的，它表明给定工况下空气在密封油中的最大溶解值，也即溶解的饱和值。但现场的实际情况不可能达到这一饱和值，密封油从发电机密封瓦的间隙中喷出，与发电机内的空气混合后经过密封油回油管流到氢侧油分离箱（H₂ detrainingsection），分离箱保持一定的油位。密封油再从分离箱内的溢流管回到浮球阀疏油罐（Floattrap），通过浮球阀，最后流到汽轮发电机润滑油系统的回油管中，而空气则不能通过浮球阀。在转子静止状态下，密封瓦与转子四周的间隙并不均匀，密封油从密封瓦间隙喷出后与空气的混合也不可能很好很充分，并且密封油从密封瓦喷出后回到浮球阀疏油罐这一整个过程的时间很短，因而空气在密封油中的溶解远远不能达到饱和的程度，利用空气在密封油中的溶解率公式计算得到的空气溶解量往往要比实际溶解的大得多。
        为了估算严密性试验时空气在密封油中的实际溶解度，根据以上第1、2次严密性试验的数据，由于系统未作任何变动，试验工况也基本相同，因而在工程上可以作这样的假设：（1）试验过程中空气在密封油中的实际溶解度相等。（2）除溶解到密封油中的溶解量外，发电机内的空气通过其他部位向外界的泄漏量也相等。这样，可计算出空气在密封油中的实际溶解度只有2．8％，约占理论溶解率的36％，也即1／3左右。实际上发电机严密性试验时空气在密封油中的溶解度与密封油的回油流量（密封瓦间隙及油／氢差压）、密封油喷射状态、密封油温度、密封油回油管道布置以及气体状态（压力和温度）等诸多因素有关。
4 ．3测量误差问题
        发电机这样大体积的容器，内部结构复杂，温度分布不均匀，现场测量一般也只是利用原先布置在发电机内部的氢气温度测点来测量其内部气体的温度，由于测点数量有限且分布不均，从而造成测量温度与发电机内部气体实际温度的偏差。另外，发电机密封油回油流量和回油温度的测量也存在误差，现场对回油量的测量是通过关闭浮球阀疏油罐的出口隔离阀，根据一定时间内疏油罐（标有容积刻度）中油位上升的数量来计算得到，回油温度也只是通过测量疏油罐外壁金属温度来代替，由上述测量方法可知密封油回油流量和回油温度的测量都存在误差。
4．4氢气泄漏问题
         由计算结果可知，机组在满负荷运行时总的氢气泄漏量比容许值要小得多，减去溶解在密封油中的氢气溶解量后仍为正值，这与用空气进行严密性试验时的情况大不一样，这也是有原因的。其一，氢气是分子量最小的气体，在相同工况下，所有气体中只有氢气最接近于理想气体，因而在其它条件相同时氢气总泄漏量的计算比较正确，较为接近于实际。其二，在发电机运行情况下，气体在发电机内快速流动，虽然各处温度不一样，但各处测量的温度平均后能比较准确地反映出发电机内气体真实的平均温度，要是在静止状态，气体不流动，温度测量数据的平均值与气体的实际平均温度会有较大的差异。其三，在发电机运行情况下，密封瓦是浮在转子上的，四周的间隙较为均匀，喷出的密封油均匀分布，并且高速旋转飞出，为氢气与密封油的良好混合创造了条件。其四，由于氢气的分子量小，在与密封油的混合过程中，氢气能比较容易地溶解到密封油中去，与空气的溶解相比，在其它条件相同时，氢气在密封油中的溶解水平更能接近于饱和水平。其五，在机组满负荷运行条件下，气体温度和密封油回油温度都较静态时要高出许多，这也为增强氢气与密封油的混合，提高氢气在密封油中的溶解程度创造了条件。
        由以上分析可知，氢气温度的测量、总泄漏量的计算以及氢气在密封油中溶解量的计算都较为接近于实际，氢气总泄漏量减去溶解后的结果为正值是正常的，反过来若结果是负值，应该也是可以理解的，但其绝对值肯定比用空气进行严密性试验时的值要小得多。事实上，在机组运行时，为了连续监测发电机内氢气的纯度，必须要始终保持一小股气流供给氢气纯度分析仪使用，该股气流经纯度分析后排向大气，按照氢气纯度分析仪的要求，这股气流的流量至少为1 l／m，相当于1．44 m³／d，这样一来，将发电机总的氢气泄漏量减去氢气溶解在密封油中的溶解量，再减去氢气纯度分析仪所需耗气量后，计算结果又变为负值。

5  对试验结果的认识
        发电机严密性试验的计算结果，通过以上分析，可说明以下情况：（1）可以定性地解释试验结果为负值的原因。（2）通过检查严密性试验整个过程以及试验记录数据有无剧变、异常等现象，也可判断试验数据是否可信。（3）从严密性试验总的漏气量数值上也可以进行分析，同国内的标准比较是否接近于规范的要求或是大大超过了标准。（4）还可以通过发电机运行时氢气的实际泄漏量来判断整个发电机系统严密性是否良好。从表1可知北仑发电厂3号发电机在满负荷工况时实际的氢气泄漏量只有10．52 m³／d，比规范要求的（＜18 m³／d）要小得多，这也反过来说明以前进行的严密性试验是成功的，试验结果是正确的、可接受的。