嚴重的漏氫故障是發電機設備、乃至整個發電廠惡性事故主要原因之一，一旦處置不當就會導致氫爆，造成發電機轉子、定子損壞，甚至造成廠房損毀、人員傷亡等，危害十分巨大。雖然當前發電機在線監測設備可靠性不斷提高，發電廠的管理水平和安全意識也在不斷提升，但近年來發電機嚴重漏氫引發的氫爆事故仍時有發生。

本文結合一起發電機嚴重漏氫并導致起火的案例，說明了測溫接線板處的密封結構，分析了故障產生的原因及其發展過程，介紹了發電機測溫接線板漏氫的各種處理方式，并對以后發電機漏氫故障發生時可采取的應急處理方式和運行中的風險控制措施提出一些經驗和建議。

1 故障過程

2015年4月12日06:00，某電廠4號發電機計算漏氫量達到59.6m3/d，檢查發現勵端測溫接線板處有火苗（如圖1所示），判斷為該處泄漏的氫氣引燃所致，果斷打閘停機，在臨時采取外部封堵措施處理后起機運行2天，然后停機更換了全部9個測溫接線板。

1.1 設備概況

某4號發電機為東方電氣集團東方電機廠生產，型號為QFSN-350-2-20，額定功率350MW，2010年投運。該發電機共設置有9個測溫接線板，其中勵端3個，汽端6個。

此次漏氫引起燃燒的是勵端的7號、9號測溫接線板（7、8、9號測溫接線板均用于引出備用測點，未接入DCS系統）。該發電機2014年7月置換氫氣過程中內部發生了1次局部氫爆，隨即進行了一次抽轉子大修，修后按照標準進行了相關檢查和試驗（包括發電機整體密封試驗），合格后投入運行。

圖1 勵端測溫接線板處火苗

1.2 停機前機組運行情況

故障發生前機組負荷310MW，各測點溫度顯示正常，近階段每日漏氫量計算結果見表1。

表1 4號發電機每日漏氫量計算結果

從4號發電機運行中漏氫量計算結果看，該機自2015年1月份開始出現漏氫量超標的現象，3月5日至4月5日間漏氫量增大至20.6m3/d，此后漏氫量逐級增大，直至停機前的59.6m3/d，遠超標準要求的10m3/d。4月5日至10日期間，電廠數次用手持式漏氫檢測儀進行查漏，發現多個測溫接線板及端蓋密封面等處漏氫，檢測氫氣濃度最大的是9號測溫接線板，超過1000◆L/L，但由于機組所帶負荷十分重要，因此未立即停機檢查。

1.3 停機后現場檢查情況

1）勵端測溫接線板布置情況

勵端3個測溫接線板分別為7號、8號和9號，均布置在發電機勵端側面，相互間距離30cm左右，布置方式如圖2所示。

圖2 勵端3個測溫接線板布置方式示意圖

2）停機后初步檢查情況

停機后現場初步檢查情況如下。

• （1）7號測溫接線板機外引出線表面絕緣套管已全部被燒焦（如圖1所示），噴涂肥皂水后發現，該測溫接線板中心孔內有連續氣泡冒出，同時漏氫檢測儀在該處檢測時報警并超過量程（1000◆L/L）。
• （2）9號測溫接線板與機座密封墊橡膠墊有一處裂紋，位于測溫接線板法蘭11點鐘位置，手在該處可感覺到氫氣泄漏的氣流，用便攜式漏氫檢測儀在該處檢測時報警并超量程；該接線板與機座把合螺栓及接線板自身裝配螺栓發現明顯松動。
• （3）用便攜式漏氫檢測儀檢測汽、勵兩端除7號和9號外其余各測溫接線板區域均發現報警，同時用扳手復緊其余各測溫接線板與機座把合螺栓均能夠不同程度擰緊。

3）初步處理后各測溫接線板復檢情況

將該發電機測溫接線板的螺栓全部擰緊后再次檢查，發現9號測溫接線板法蘭和螺栓位置以及7號測溫接線板中心孔位置仍然存在漏氫，最大值仍超過1000◆L/L，其他測溫接線板未再發現漏氫。

2 故障原因分析

綜合機組運行數據和現場檢查情況分析如下：

1）根據4號發電機每日漏氫量計算結果看，該發電機漏氫量從2014年12月27日的5.2m3/d逐步增大，最終在2015年4月12日達到59.6m3/d，總體上是漸進式發展的過程。

2）根據該發電機7號、9號以及其他7個測溫接線板存在不同程度漏氫的情況判斷，此次故障主要是由于2014年7月發電機內部氫爆過程中，機內氫氣壓力突增，內外壓力差遠超正常值，此時測溫接線板由于受力面積較大，因而承受了很大的沖擊力，在運行一段時間后螺栓逐漸開始松動，最終導致密封圈變形、破裂，使得氫氣泄漏量逐步增大，這一判斷與每日漏氫量計算結果完全吻合。

3）綜合分析認為，前期各測溫接線板逐漸出現松動，因此漏氫量逐漸增加，直至9號接線板密封墊變形并出現裂紋，致使漏氫量突增，大量氫氣聚集在機座與外側接線端子排間的空間內，然后透過接線端子排向外逸出。氫氣著火的原因可能是混有液相、固相粒子的氫氣噴出時攜帶靜電，在噴出后放電引燃氫氣，或者由于附近測溫元件接點接觸不良、構架等金屬件上積存的靜電等產生放電引燃氫氣等。

不斷泄露的氫氣使火苗能夠持續燃燒，燒焦了7號測溫接線板外側引出線絕緣，該部分線芯受熱后將熱量傳導至嵌裝在接線板中的插針，插針過熱后使與之緊密接觸的、起主要密封作用的膠皮（該處密封結構如圖3所示）損傷，該處密封逐漸失效，導致7號接線板中心孔開始大量漏氫。

圖3 測溫接線板中心孔密封結構示意圖

3 故障處理過程

3.1 應急處理方案的制定與實施

根據以往的處理經驗，對于測溫接線板及類似部位的漏氫問題，常規處理方案一般有3種：

• ①第1種方案是排氫后打開人孔進入發電機，整體更換漏氫的測溫接線板，然后充氫起機，此方案大約需要4d；
• ②第2種方案是排氫后從機內用堵漏膠封堵測溫接線板各密封面，然后充氫起機，此方案大約需要2d；
• ③第3種方案是先降低機內氫壓至正常大氣壓力，使漏點處內外壓力平衡，然后用堵漏膠在機外對漏點進行封堵，等膠固化并與殼體粘接牢固后，再將氫氣壓力補至額定氫壓。

第1種方案最為穩妥，能夠使缺陷得到徹底處理，機組恢復正常運行；第2種方案為臨時處理方案，處理效果好的情況下可以使機組堅持運行數天甚至數月；第3種方案較少采用，在應急處理時應慎重考慮。

由于局域網調度原因該機組必須在4月13日起機，同時該電廠制氫站氫氣儲量不足，無法滿足發電機排氫后再充至額定氫壓（0.4MPa）的要求，因此上述3種方案均無法采用。在此情況下，電廠采取了從測溫接線板外部用金屬修補劑進行帶壓堵漏的方案，同時準備起機后降低發電機內部氫壓至0.2MPa左右、控制機組負荷在150～180MW區間運行，以減小機組運行中漏氫量，并降低外部堵漏膠開裂的風險。

處理過程中，首先將發電機氫壓降至0.13MPa左右，然后采用金屬修補劑反復對7號和9號測溫接線板進行帶壓堵漏（封堵情況如圖4所示），隨著不斷的封堵，漏氫量逐步減小。隨后將氫壓補至0.2MPa，起機運行，機組帶負荷155MW左右。

運行中保持發電機區域通風良好，設置安全圍欄，擴大禁止動火作業范圍，密切監視氫壓及各部位溫度，并在7號和9號測溫接線板處懸掛漏氫監測儀并進行遠距離監視，做好隨時打閘、迅速排氫等風險預案。連續2天該發電機每日漏氫量維持在10m3/d左右，至4月15日停機檢修。

圖4 勵側7號測溫接線板（上側）和9號測溫接線板（下側）封堵情況

3.2 停機檢修處理措施

• 1）由制造廠對發電機定子、轉子各部位進行全面檢查，整體更換全部的測溫接線板以及外部燒損的端子排和引線，全面核對從各測溫元件至DCS的全部回路，確保機內測溫線連接正確、捆扎牢固。
• 2）考慮到目前測溫線端子箱直接固定在測溫接線板外側機座筋板上，完全覆蓋了測溫接線板，因而無法對測溫接線板進行檢漏，一旦發生故障時不便于實施封堵；同時智能前端箱與測溫接線板距離較近，智能前端箱和端子排上接點較多，可能會產生微小的火花，存在安全隱患。因此應對其布置方式進行調整，移至6.3m平臺。
• 3）發電機檢修結束后、重新起動前進行了內冷水系統水壓試驗、整體氣密試驗，確保發電機內冷水系統以及整體的密封性能合格。

4 結論

從運行情況來看，此次故障發生前3個月時間里機組日漏氫量超標而未查明原因，同時該發電機之前在氫氣置換過程中內部發生局部氫爆，這充分暴露出該廠運維管理不到位，人員技術水平不足、安全風險辨識能力不強，導致主設備缺陷長期得不到處理。

同時也使我們認識到：

①當發電機內部氫爆或由于其他原因導致內部壓力突增時，測溫接線板和端蓋等面積大的部件會承受很大沖擊力，故障后必須對可能承壓的部位進行全面的檢查和處理，否則可能會在后續運行中發生漏氫；

②當發電機漏氫起火并形成持續燃燒的火苗時，在沒有其他特殊危險的情況，可以考慮暫不滅火，如果滅火后沒能及時堵住漏點，在通風不足時，持續泄露的氫氣會在廠房內不斷集聚，就可能發生氫爆，因為許多資料都表明，即使沒有明火，廠房內的發電機滑環、控制電纜、電源箱、金屬構件等也不可避免地存在細微火花或靜電放電現象，只要火花或靜電放電能量大于0.02mJ就有可能引爆任何在爆炸極限范圍（體積濃度4%～75%）內的氫氣。