1.1发电机定冷水系统原理简介
水箱中定冷水经循环泵增压后，进入冷却器降温冷却，再经过过滤器滤除机械杂质，从发电机励端进入定子线圈，从汽端汇流后排至水箱，如此不断循环。系统设有水质处理装置，防止水对线圈的腐蚀。发电机运行中线棒产生热量，依靠水（线棒内）和氢气（线棒外）带走。
1.2安全隐患
近年来连续发生多起发电机漏氢引起的爆炸和发电机烧毁的恶性事故，多为发电机氢气/定冷水系统渗漏导致。事故调查表明，当氢气/定冷水系统存在渗漏点时，如果未得到及时处理，发电机会因剧热或者短路烧毁、甚至引起爆炸事故，严重威胁人身和设备安全。
1.3数据统计
从2004年至今对300台次的机组发电机定冷水漏氢普查数据分析如下：2004年至2015年期间的90%以上的机组溶解氢含量没有明显增大，保持平稳，10%以下的机组电机定冷水漏氢含量出现明显的增大造成非停或检修期间查出渗漏，漏氢爆炸及发电机烧毁的恶性事故。2016年至今60%以上的机组发电机定冷水溶解氢含量出现明显增大，特别是在2020年至2022年深度调峰期间非停和发电机烧毁事故增多。发电机水箱上部配备的漏氢报警仪和加装的漏氢量监测设备没有达到预期效果，急需新的技术手段，降低深度调峰和频繁启停对期间非停和发电机烧毁事故的发生。
1.4 原因分析
在深度调峰和频繁启停期间，由于水电接头和线棒等部件，因温度的交变作用，改变了定子线棒膨胀差，改变了焊接部位的应力，造成焊接部位的松动；同时深度调峰和频繁启停引起的端部频繁振动加剧了焊接部位的应力变化，造成发电机定冷水因氢气渗漏带来的非停和发电机烧毁事故增多。
1.5 氢气/定冷水系统发生渗漏缺陷的危害
线棒、水电接头因老化、腐蚀、振动、温度变化等原因产生渗漏缺陷，会导致接触电阻的产生，在大电流下发热，热作用下又进一步导致渗漏点扩大，产生更大的接触电阻，最后瞬时产生剧热导致发电机烧毁。
引线气堵烧毁：由于氢气渗漏至绝缘引水管内，水中有氢气，氢气析出产生气泡，最长引线顶部水汽化，冷却水温升增加，瞬间断水使线棒烧毁。
另一方面，水在表面张力作用下，沿渗漏点渗透到绝缘层中，导致绝缘电阻降低，引起电气击穿 ，如果渗漏严重有可能直接导致拉弧放电，烧毁发电机。
氢气漏入定冷水中，使氧化铜还原为单质铜和氧化亚铜，还原出来铜会在空心导线狭窄的地方，形成不均匀镀铜现象，造成空心导线通流面积变小，流量降低，温度升高，迫使机组只能降负荷运行，严重时堵塞空心导线致使线棒烧毁停机。
检修后发电机置换会导致一定量的CO2气体残余，当有渗漏点时，CO2气体会随氢气进入定冷水中，导致定冷水pH值降低，腐蚀铜线棒。
通过监督发电机定冷水系统渗漏情况是保证发电机安全运行的有效手段。
1.6 行业规定
1)国家能源局《防止电力生产事故二十五项重点要求》2023版第10.7.1.2条内冷水箱漏氢监测数据应以未进行补排水、水箱液位稳定时为准。当含氢量（体积浓度）超过2%应报警，并加强对发电机的监视，超过10%应立即停机消缺。对于闭式水箱，氢气浓度应在排气阀开启状态下，水箱上部气体达到动态稳定时测量。第10.7.1.3条加装气体流量表的机组，应定期记录流量表的示数，并对单位时间内增量进行趋势分析。当单位时间内增量明显增大时，应首先排除保护气体、水温或水位变化等因素的影响，漏氢量达到0.3m3/d时应在计划停机时安排消缺，漏氢量大于5m3/d时应立即停机处理。
2)国家能源局《防止电力生产事故二十五项重点要求》2023版第10.7.1.4条明确规定有条件时开展水内溶解氢量检测（或监测），增加了水内溶解氢测量的检测方法。
3)2020年01月01日实施的《发电机定子冷却水漏氢量检测技术规程》（ T/CEC279-2019）第4.2.5条明确规定：发电机定子冷却水泵出口溶解氢浓度大于60μg/L时，定子冷却水系统有氢气泄漏的风险；发电机定冷水系统漏氢量达到0.3m3/d时应计划消缺，漏氢量大于5m3/d时应该立即停机处理。
自2004年开始定冷水中溶解氢测量技术研发，和多个电科院合作对300余台发电机组定冷水漏氢情况及监测方式进行普查，发现当发电机定冷水泵出口水样溶解氢浓度达到60μg/L以上时，定子冷却水系统存在氢气泄漏风险，并在多个电厂得到了验证，机组在停机检修时进行查漏工作，均查出明显漏点。
2012年申请了一种检测水中溶解氢气的方法和系统发明专利，2015年获得国家知识产权局授权，并于2017年研发出最新一代发电机组定冷水漏氢量实时在线安全监测诊断系统，实现溶解氢浓度痕量级实时在线监测（＜0.25μg/L）。
2017年受中电联委托，公司联合华北电科院、中国大唐、京能集团等单位编制了《发电机定子冷却水漏氢量检测技术规程》 （T/CEC279-2019），并于2020年01月01日实施。
| 监测方式 | 存在的问题 |
| 定冷水箱顶部安装漏氢报警仪 | 监测水箱上部聚集的氢气浓度，报警仪测量范围为百分浓度值，主要起到防爆作用，不能监测到微小渗漏。 |
| 测量水箱排出氢气的百分浓度及体积，计算漏氢量 | 水箱顶部氢气浓度只有达到百分比浓度才能测量准确，当排气门关闭，氢气浓度可以慢慢富集而越来越高，内冷水箱中含氢会超过10%，但此时水箱上部微正压，氢气体积测不准，自然漏氢量结果也不准确。受系统干扰，仪器准确性低，并不能真实反映定冷水中的漏氢量。 |
| 检修后风压、水压试验 | 风压、水压试验采用压降方式，受压力表精度的影响，只能检测到较大的渗漏，试验周期长；当渗漏很小时，风压、水压试验虽然合格，但还是会导致发电机带缺陷运行，存在较大安全隐患。 |
| 采用补氢量来衡量渗漏大小 | 发电机漏氢主要有如下途径：漏入大气中；漏入油系统中；漏入封箱母线中；漏入定冷水中。因此通过补氢量并不能说明水电界面渗漏的情况。 |
发电机定冷水漏氢机理：
当出现渗漏点时，由于氢压高于水压，氢气漏入定冷水并溶解在水中，根据亨利定律，溶解在定冷水中的氢气一部分从定冷水中扩散至水箱上部空腔中。如果水箱上部的排空阀门处于关闭状态，定冷水中的溶解氢浓度和水箱上部空腔中的氢气浓度缓慢上升，越来越高（富集过程）。如果水箱上部的排空阀门处于开启状态，水箱上部空腔中的氢气浓度与大气不停交换，定冷水中的溶解氢浓度和水箱上部空腔中的氢气浓度快速下降，直至达到平衡状态（稀释过程）。
发电机定冷水溶解氢浓度及漏氢量监测原理：
由于氢气先漏入定冷水并溶解在水中，所以测量定冷水中溶解氢的方法是目前最直接、最快速、最准确的唯一监测手段。发电机定冷水入口、出口溶解氢浓度变化趋势代表了渗漏大小的变化趋势；发电机定冷水入口、出口溶解氢浓度的增量等效于漏氢量。
监测诊断系统：
监测装置采用专利气液分离技术和色谱分析技术，实现水中溶解氢的痕量检测，设备自带校准装置，检测精度高达0.25μg/L，与氦质谱的探测率接近，处于国际领先水平。
监测诊断系统，可以避免水箱排补水、排气、水中溶解氧等因素干扰，测量时两侧水样温度恒温到相同的温度，也消除了温度的影响；
