发电机转子采用氢气冷却有什么优点？对氢气质量有哪些要求？质量下降会产生什么后果？

题目

参考答案和解析

正确答案:发电机转子采用的冷却介质主要有三种：即空气、氢气和水。空气冷却是最老的冷却方式，它的优点是经济、设备简单、运行维修方便。缺点是冷却效果差、损耗大，只在25MW以下机组采用。水具有其他冷却介质无法比拟的优点，但是由于转子的高速旋转，使转子水的供给装置、冷却水路方式、水路元件结构、制造工艺以及水腐蚀等问题构成了世界各国面临的重大技术课题。因此，大部分国家在800～1000MW以上的发电机转子才考虑水冷方式。作为冷却介质，氢气的冷却效果虽然不及水冷却，但它的冷却作用远远超过空气冷却。首先，氢气比空气轻10多倍，可以大大减少通风损耗和风摩擦损耗；其次，氢气的导热系数比空气大6.7倍左右，同样体积的空气和氢气，后者可带走较多的热量；此外，氢气不起氧化作用，可以增加发电机绝缘材料的稳定性。氢气不助燃，当发电机内部发生绝缘击穿故障时，不会引起火灾。而且氢冷技术发展成熟，制造工艺良好，所以800～1000MW以下的发电机转子广泛采用氢冷方式。但是氢气和空气混合达到一定比例时，遇有明火可能产生氢气爆炸，同时还需配装制氢设备和密封油系统。对氢气质量有如下要求：纯度在96%以上、含氧量不超过2%、湿度不超过15g/m3。纯度降低，会使发电机效率下降，冷却能力降低；含氧量增大，不安全；湿度过大，有损于发电机绝缘，降低气体电击穿强度，严重时可造成发电机内部相间故障。

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相似问题和答案

第1题：

发电机内氢气纯度偏低，由哪些主要原因引起？氢气纯度低有什么危害？

正确答案: 氢气纯度低主要可能由供氢纯度低或密封油油质差引起。汽轮机轴承采用压力油强制润滑，润滑油在运行中在靠近汽轮机前后轴封的轴承处很容易漏入湿蒸汽；在回油管路则大面积地接触空气。由于密封油和润滑油系统连通，这是造成发电机氢气中混入空气和水份的条件。当然氢气冷却器如有泄漏，在冷却水压力比氢压高的情况下，冷却水直接进入氢系统。
氢气纯度低，一方面降低氢气的冷却效果，增加发电机风扇的机械损耗，另一方面使发电机发生氢爆的可能性增加。

第2题：

发电机采用水氢氢冷却方式：定子绕组（）、（）氢气表面冷却、转子绕组为（）式氢内冷。

正确答案:水内冷；定子铁心及端部结构件；气隙取气、径向斜流

第3题：

发电机内氢气质量要求:纯度(),含氧量(),露点()。

参考答案：96%;≤2%;≤-5～-25℃

第4题：

发电机转子为什么采用氢气冷却？对氢气质量有哪些要求？质量下降会产生什么后果？

正确答案:发电机运行时，由于存在铁损和铜损等各种损耗，会使电机发热，温度升高。若温度超过允许值，绝缘材料将加速老化，发电机的使用年限将减少。为使发电机能够长期合理、安全可靠地运行，必须将发电机的温度限制在允许的范围内，为此引出了发电机冷却问题。
发电机采用的冷却介质主要有三种：即空气、氢气和水。
空气冷却是最老的冷却方式，它的优点是经济、设备简单、运行维修方便。缺点是冷却效果差、损耗大，只在25MW以下机组采用。
水具有其他冷却介质无法比拟的优点，但是由于转子的高速旋转，使转子水的供给装置、冷却水路方式、水路元件结构、制造工艺以及水腐蚀等问题构成了世界各国面临的重大技术课题。因此，大部分国家在800～1000MW以上的发电机转子才考虑水冷方式。
作为冷却介质，氢气的冷却效果虽然不及水冷却，但它的冷却作用远远超过空气冷却。首先，氢气比空气轻10多倍，可以大大减少通风损耗和风摩擦损耗其次，氢气的导热系数比空气大6.7倍左右，同样体积的空气和氢气，后者可带走较多的热量此外，氢气不起氧化作用，可以增加电机绝缘材料的稳定性。氢气不助燃，当电机内部发生绝缘击穿故障时，不会引起火灾。而且氢冷技术发展成熟，制造工艺良好，所以800～1000MW以下的发电机转子广泛采用氢冷方式。但是氢气和空气混合达到一定比例时，遇有明火可能产生氢气爆炸，同时还需配装制氢设备和密封油系统。
转子采用氢外冷的发电机的制造容量只能提高到150MW。转子采用氢内冷后，大大提高了冷却效果，改善了绝缘的工作条件，发电机的制造容量可提高到800MW左右。所谓“内冷”就是使冷却介质直接接触绕组导体，使绕组导体热量直接被冷却介质带走。
以国产QFQS（QFSN）-200-2型汽轮发电机为例，对氢气质量有如下要求：纯度在96%以上、含氧量不超过2%、湿度不超过15g/m3。
纯度降低，会使发电机效率下降，冷却能力降低含氧量增大，不安全湿度过大，有损于发电机绝缘，降低气体电击穿强度，严重时可造成发电机内部相间故障。

第5题：

为什么发电机转子采用氢气冷却？

正确答案: 1）氢气密度小，鼓风摩擦小；
2）氢气传热系数大，导热性能好。

第6题：

氢冷发电机氢气纯度低的原因有哪些？

正确答案: （1）氢冷发电机机壳两侧端盖不严密，吸入空气（此处是负压）。
（2）密封油中含水量大，密封瓦不严密。
（3）制氢室电解槽出气纯度低，不合格。
（4）密封瓦回油量过大。

第7题：

氢冷发电机的氢气质量，当制造厂无规定时氢气纯度应>（）%。

A、80
B、85
C、90
D、96

正确答案:D

第8题：

氢气管路连接到发电机上时，有什么要求？
发电机的补氢管路必须直接从储氢罐引出，电解槽引至储氢罐的管路不得与补氢管路连接，在储氢罐内二者也不得相连。
略

第9题：

对氢冷发电机内的氢气和供发电机充氢、补氢用的新鲜氢气的湿度应进行定时测量；对300MW及以上的氢冷发电机可采用连续监测方式（）

正确答案:正确

第10题：

对氢冷发电机的氢气系统有哪些维护工作？

正确答案: 对氢冷发电机的氢气系统有以下维护工作：
（1）发电机检修后要进行风压试验，检查发电机氢气系统的严密性合格后，才可以充氢。
（2）应经常检查充氢发电机的氢压，发现氢压下降应及时补充，以保持正常氢压。若发现氢压过高时，应检查明原因，采取相应措施并进行排氢降压。运行中还应定期分析氢压下降速率，若严密性不合格，应查明原因并处理。
（3）监视和记录发电机内氢气纯度，当氢气纯度低于96%，含氧量大于2%时，应进行排污。同时应加强对氢气干燥器的检查，保持其正常运行，去除氢气中的水分。当氢气中含水量大于规定值时，应查找原因并进行排污。若发现干燥器失效，应及时处理。
（4）氢气系统的备用和压缩空气气源要经常保持充足、完好，以备事故情况下排氢或倒换冷却方式使用。
（5）对氢气系统的操作要缓慢，避免猛烈碰撞。操作时要使用铜制工具，避免产生火花造成氢气爆炸。充氢或排氢时，应均匀、缓慢地打开设备上的阀门，使气体缓慢地充入或排出，禁止剧烈地排送，以防因气流高速摩擦而引起高热点自燃。
（6）发电机内氢气压力任何时候都不应该低于大气压力，，以免空气漏入氢气系统。
（7）运行中要经常检查发电机油水继电器，若发现水量较大时，要查明原因，及时排出。同时还应检查氢气系统周围不得有明火作业，若须动用明火作业，要测量周围环境中的氢气含量，并且要做好防爆措施。

发电机转子采用氢气冷却有什么优点？对氢气质量有哪些要求？质量下降

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