氢气发电机

氢气只在发电机的腔室中循环，一般有四个冷风室 ，五个热风室（四进五出，进是冷风，出是热风，以200MW为例子），发电机转子的端部通常有热套的风扇，运行中是随着转子在转动的，依靠这两个风扇将发电机四角氢气冷却器冷却后的冷风（氢气）吹入发电机定转子之间的腔室，然后穿出去，依次穿越冷热风室，到中间热风室后，从定子腔室外边出来，后又经四角冷却器冷却进行新的循环。 氢气是由氢站用电解槽通过电解水制出来的。如果发电机漏氢气，或者其他因素造成氢气压力低，则可从氢站来的氢气母管补气。 如果氢气纯度不合格，则将氢气从发电机排出至大气。

氢冷却方式的汽轮发电机要求建立专用的供气系统。该系统应具备以下功能：给发电机充以氢气和空气；进行这两种气体的置换，补漏气；自动监视和保持氢的额定压力和纯度。具体地说，氢冷发电机的氢气系统主要由气体分配系统，气体净化系统，测量、控制和信号系统及安全消防系统组成，如图1所示。

氢冷发电机氢气系统气体分配系统

（1）氢气分配系统。氢气分配系统主要由制氢系统、储氢系统、阀门和管路组成。氢冷发电机的氢气来自厂内制氢站。为了使制氢站在故障或正常检修时仍能正常供氢，必须备有足够储氢罐。全部储氢罐的有效容积应能满足10天运行的补氢量和置换最大机组一次用氢量的需要。储氢罐向现场供氢时一般都采用两根母管同时供氢又互相备用的双管供氢方式。这样既可以减少操作量，又可防止备用管腐蚀。

（2）空气分配系统。氢冷发电机正常时不允许空气作为冷却介质，但在气体置换或风压试验时可用空气为冷却介质。因此，系统中应安装压缩空气系统，以保证有可靠的压缩空气来源。使用前，压缩空气应先经空气干燥器干燥后方可进入系统。发电机充空气后应将系统与氢管路隔绝开，防止氢气漏人机内与空气形成爆炸性气体而发生事故。

氢冷发电机氢气系统气体净化系统

气体净化系统中的主要设备有氢气干燥器和空气干燥器。

（1）氢气干燥器。在运行过程中，氢气吸收进入机内的湿气会发生强烈的潮湿现象。氢气受潮对设备的危害较大，因此氢气系统加了氢干燥器。氢干燥器利用发电机风扇前后的压差作为动力进行循环，除去氢气中的水分。常用的氢干燥器有半导体式和吸附式两种。

（2）空气干燥器。为了避免将水分带入机内，压缩空气进入机内前须进行干燥处理。主要采用添加吸附剂的循环干燥器进行除湿。

氢气的相对原子质量最轻，为1.008，按质量计在地壳中只占1%左右。氢气是一种无色、无嗅、无味、无毒的可燃性气体，在标准状态下其密度仅相当于同体积空气1/14.5（或6.96%），所以用氢气作发电机的冷却介质时，其通风损耗可减少到空气冷却时通风损耗的6.96%，从而可使温升减少，发电效率提高。

在气体中，氢气的导热能力最好，其导热系数是空气的6.69倍；氢气具有很大的扩散速度，在距离漏点0.25m处氢气基本上已完全扩散。因此用氢气代替空气作发电机的冷却介质时，一方面可提高绝缘材料本身的导热能力，另一方面也能提高绝缘层间隙中的导热能力，从而提高发电机的冷却效果。

另外，氢气的表面散热系数大，是空气的1.5倍。表面散热系数越大，在相同温差下所散发的热量越多，这有利于降低表面温度差，提高冷却效果。

氢气常温下化学性质不太活泼，主要是在标准状态下，氢分子的离解能很高，为436kJ/mol。在高温、光照及催化剂存在的条件下，氢气是一种非常好的还原剂，它能将许多高价氧化物还原为低价氧化物甚至金属。

用氢气作发电机的冷却介质时，也有一定的缺点，就是氢气与空气或氧气容易形成爆炸性气体，所以使用时要特别注意安全。