Приложение 33 к приказу Министра энергетики Республики Казахстан от 30 декабря 2016 года № 580

1. Настоящая Методика расчета норм расхода водорода на тепловых электростанциях (далее – Методика) разработана в соответствии с подпунктом 2) статьи 5 Закона Республики Казахстан «О теплоэнергетике» и подпунктом 323) пункта 15 Положения о Министерстве энергетики Республики Казахстан, утвержденного постановлением Правительства Республики Казахстан от 19 сентября 2014 года № 994.

Пункт 1 изложен в новой редакции Приказа Министра энергетики РК от 27.02.2025 г. № 103-н/қ (см. редакцию от 30.12.2016 г.)(изменение вводится в действие с 16.03.2024 г.)

2. В настоящей Методике применяются следующие основные понятия и определения:

1) электрическая машина - электротехническое устройство, предназначенное для преобразования энергии на основе электромагнитной индукции и взаимодействия магнитного поля с электрическим током, содержащее, по крайней мере, две части, участвующие в основном процессе преобразования и имеющие возможность вращаться или поворачиваться относительно друг друга;

2) электростанция - энергетический объект, предназначенный для производства электрической и тепловой энергии, содержащий строительную часть, оборудование для преобразования энергии и необходимое вспомогательное оборудование;

3) водород - бесцветный горючий газ без запаха.

Примечание: Плотность водорода при нормальных условиях равна 0,09 килограмм/кубический метр (далее - кг/м3 ), плотность по воздуху - 0,07 кг/м3 , теплота сгорания - 28670 килокалорий/килограмм, минимальная энергия зажигания - 0,017 мега Джоуль. С воздухом и кислородом образует взрывоопасную смесь.

Иные понятия и определения, используемые в настоящей Методике, применяются в соответствии с законодательством Республики Казахстан в области электроэнергетики.

3. Для охлаждения электрических машин (генераторов и синхронных компенсаторов) на тепловых электростанциях, теплоэлектроцентралях, гидроэлектростанциях или других промышленных объектах в диапазоне установленной мощности агрегатов от 30 до 300 мегаватт (далее - МВт) применяется водород в системах косвенного (поверхностного) или непосредственного (внутреннего) охлаждения обмоток статора и ротора, что позволяет повысить коэффициент полезного действия электрической машины по сравнению с воздушным охлаждением.

4. Для выработки водорода в водородном хозяйстве всех электростанций используются электролизеры, после которых водород поступает в водородные ресиверы, где накапливается для последующей подачи в генераторы для эксплуатационных продувок, подпиток или заполнения газового объема генератора после ремонта.

5. Чистота водорода, вырабатываемого электролизной установкой, высокая, не ниже 99 %, согласно Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей, утвержденных приказом Министра энергетики Республики Казахстан от 30 марта 2015 года № 247 (зарегистрирован в Реестре государственной регистрации нормативных правовых актов за №11066) (далее - Правила технической эксплуатации).

6. В генераторах требования по чистоте водорода немного ниже и составляют от 95 до 98 % для различных типов генераторов, согласно Правилам технической эксплуатации.

Для поддержания заданной частоты водорода периодически производится продувка газового объема генератора со сбросом водорода в атмосферу, также в атмосферу иногда выполняется сброс избыточного давления в ресиверах хранения водорода, которое меняется в зависимости от температуры наружного воздуха, для предотвращения отключения электролизной действием защиты по повышению давления водорода.

7. При плановом или неплановом выводе генератора или других элементов водородного хозяйства электростанции в ремонт производится сброс водорода в атмосферу путем его вытеснения углекислотой, азотом или аргоном. Нормируют суточную утечку водорода в каждом генераторе не более 5%, а также суточный расход с учетом продувок не более 10 %, от общего количества газа в генераторе при рабочем давлении, согласно Правилам технической эксплуатации. Первая норма 5%, жестко контролируется на электростанциях, так как связана с качеством работы масляных уплотнений генератора - плотностью газоохладителей и газовой плотностью арматуры и трубопроводов водородного хозяйства. Вторая величина 10 %, фактически не контролируется, так как не требуется останова основного оборудования и влияет только на величину затрат электроэнергии на собственные нужды. Фактический суточный расход водорода превышает плановый.

7. Все работающие и находящиеся в резерве на электростанции генераторы находятся под рабочим давлением водорода, величина суточного расхода водорода на электростанции получается значительной. Например, для теплоэлектроцентрали, на которой имеются четыре генератора (два ТВ-60 и два ТВФ-60 и ТВФ-120), эксплуатируются два электролизера типа СЭУ-4М, номинальной производительностью водорода 2 кубических метра/час (далее - м3 /ч) и максимальной производительностью - 4 м3 /ч. Согласно расчетных данных, исходя из газовых объемов генераторов и рабочего давления водорода в них, суточный расход водорода на электролизной составляет 2 м3 /ч, фактически в летнее время находиться в работе 1 электролизер, а в зимнее время 2 электролизера с номинальной нагрузкой. Фактический суточный расход водорода составляет около 3 м3 /ч, из которого только 1 м3 /ч расхода приходиться на восполнение неплановой утечки водорода в нормируемых границах 5%. Поэтому расход водорода, который бесцельно выбрасывается в окружающую среду, в данном случае составляет около 2 м3 /ч.

8. Количество водорода, необходимого для заполнения газовой системы охлаждения 2,5 - 3 от объема газовой системы.

9. Минимальный запас водородных баллонов для перевода генератора на водородное охлаждение указывается для каждого генератора в инструкциях завода-изготовителя, по эксплуатации системы охлаждения генератора.

Пример, для генератора мощностью 150 МВт минимальное количество водородных баллонов составляет 120 (емкость баллона 40 литров).

10. Промежуточный газ при переходе на работу с воздушным охлаждением вытесняется сжатым воздухом, который подается в корпус генератора от компрессора через фильтр-осушитель, установленный на газовом посту. Чистота водорода в баллонах соответствует не менее 99,5%.

11. Водород расходуется на пополнение утечек и продувку для поддержания необходимой чистоты газа, а также на заполнение корпуса генератора при проведении переходных режимов. Нормы расхода для поддержания заданной чистоты водорода приведены в таблице 1 согласно приложению к настоящей Методике.

12. Расход водорода на проведение переходных режимов приведен в таблице 2 согласно приложению к настоящей Методике и определен из расчета необходимости двух заполнений каждого генератора в год при неподвижном роторе.

13. Суточная утечка водорода в генераторе, определенная по формуле (1), соответствует не более 5%, а суточный расход с учетом продувок для поддержания чистоты водорода, согласно пункту 17 настоящей Методики - не более 10% от общего количества газа в машине при рабочем давлении.

14. Суточный расход водорода в синхронном компенсаторе соответствует не более 5% общего количества газа в нем.

15. Значение суточной утечки воздуха в процентах определяется по формуле:

где Рн  и Рк  - абсолютное давление в системе водородного охлаждения в начале и в конце испытания, МПа;

ύн  и ύк  - температура воздуха в корпусе генератор в начале и конце испытания, градус Цельсия (далее - о С).

Вычисленная по формуле (1) суточная утечка воздуха не превышает 1,5%.

16. В поступающем в генератор водороде содержание кислорода по объему не более 0,5%.

17. Содержание водорода в охлаждающем газе в корпусах генераторов с непосредственным водородным охлаждением обмоток и синхронных компенсаторов с непосредственным и косвенным водородным охлаждением не менее 98%, в корпусах генераторов с косвенным водородным охлаждением при избыточном давлении водорода 50 кило Паскаль (далее - кПа) и выше - 97%, при избыточном давлении водорода до 50 кПа - 95%.

18. Содержание кислорода в газе у турбогенераторов с водородным охлаждением всех типов и синхронных компенсаторов, не превышает при эксплуатации 1,2%, а при вводе в эксплуатацию и после капитального ремонта при чистоте водорода 98 и 97% - соответственно 0,8 и 1,0%, в поплавковом гидрозатворе, бачке продувки и водородоотделительном баке маслоочистительной установки - не более 2%.

19. В газовой системе турбогенератора, в которой происходит постоянная циркуляция газа (корпус генератора, трубопроводы осушителя, импульсные трубки газоанализатора), проверяется его влажность. При этом температура точки росы водорода в корпусе турбогенератора при рабочем давлении ниже, чем температура воды на входе в газоохладители, но не выше 15 °С.

20. Температура точки росы воздуха в корпусе турбогенератора с полным водяным охлаждением не превышается значения, указанного в инструкции завода-изготовителя.

	
		
		
		
		
		
		
		
	
	

		

			

			
Серия или тип генератора
			
			

			
Номинальная мощность, МВт
			
			

			
Тип уплотняющих устройств
			
			

			
Избыточное давление водорода, атм.
			
			

			
Норма расхода водорода, не более
			
		
		

			

			
Кубический метр/сутки (далее - м3 /сут)
			
			

			
Кубический метр/год (далее - м3 /г)
			
			

			
Баллонов в год (40 литров, 150 атм)
			
		
		

			

			
ТВ2, ТГВ, ТВС
			
			

			
30
			
			

			
Торцовый
			
			

			
До 1
			
			

			
7
			
			

			
2450
			
			

			
410
			
		
		

			

			
ТВ, ТВ2 с косвенным охлаждением
			
			

			
50-100
			
			

			
Кольцевой и торцевой
			
			

			
До 1,5
			
			

			
12
			
			

			
4200
			
			

			
700
			
		
		

			

			
ТВФ с форсированным водородным охлаждением
			
			

			
60-100
			
			

			
Торцевой
			
			

			
До 2
			
			

			
15
			
			

			
5300
			
			

			
880
			
		
		

			

			
ТВ2 с косвенным охлаждением
			
			

			
150
			
			

			
Кольцевой и торцевой
			
			

			
До 1,5
			
			

			
20
			
			

			
7000
			
			

			
1160
			
		
		

			

			
ТВФ и ТВВ с форсированным и непосредственным водородным охлаждением
			
			

			
150 - 200
			
			

			
Торцевой
			
			

			
До 3
			
			

			
20
			
			

			
7000
			
			

			
1160
			
		
		

			

			
ТГВ -200 с непосредственным водородным охлаждением
			
			

			
200
			
			

			
Торцевой
			
			

			
3
			
			

			
40
			
			

			
14000
			
			

			
2340
			
		
	

*Норма расхода водорода дана из условия необходимости поддержания чистоты водорода в генераторах:

1) серия ТВФ, ТВВ и ТГВ (исключая ТГВ-25) - не ниже 98%;

2) с косвенным охлаждением при давлении до 0,5 - 1 атм. - не ниже 97%;

3) при давлении до 0,5 атм. Не ниже 95%.

	
		
		
		
		
		
		
		
	
	

		

			

			
Тип генератора
			
			

			
Объем корпуса с вставленным ротором, кубический метр (далее - м3 )
			
			

			
Избыточное давление водорода, атмосфер
			
			

			
Расход водорода на одно заполнение, м3
			
			

			
Количество заполнений в год
			
			

			
Расход водорода для заполнения генераторов
			
		
		

			

			
м3 /г
			
			

			
Баллонов в год (40 литров, 150 атмосфер)
			
		
		

			

			
ТВ2-30-2

			
ТВС-30

			
ТГВ-25
			
			

			
26
			
			

			
1
			
			

			
70
			
			

			
2
			
			

			
140
			
			

			
24
			
		
		

			

			
ТВ-50-2

			
ТВ-60-2
			
			

			
50
			
			

			
2
			
			

			
175
			
			

			
2
			
			

			
350
			
			

			
58
			
		
		

			

			
ТВФ-60

			
ТВФ-100
			
			

			
50
			
			

			
2
			
			

			
175
			
			

			
2
			
			

			
350
			
			

			
58
			
		
		

			

			
ТВ-100-2
			
			

			
70
			
			

			
1
			
			

			
175
			
			

			
2
			
			

			
350
			
			

			
58
			
		
		

			

			
ТВ2-100-2
			
			

			
65
			
			

			
1,5
			
			

			
195
			
			

			
2
			
			

			
390
			
			

			
65
			
		
		

			

			
ТВ2-150-2
			
			

			
100
			
			

			
1,5
			
			

			
300
			
			

			
2
			
			

			
600
			
			

			
100
			
		
		

			

			
ТВВ-165-2
			
			

			
53
			
			

			
3
			
			

			
240
			
			

			
2
			
			

			
480
			
			

			
80
			
		
		

			

			
ТВВ-200-2
			
			

			
56
			
			

			
3
			
			

			
250
			
			

			
2
			
			

			
500
			
			

			
84
			
		
		

			

			
ТВВ-320-2
			
			

			
87
			
			

			
3
			
			

			
392
			
			

			
2
			
			

			
784
			
			

			
131
			
		
		

			

			
ТВФ-200-2
			
			

			
80
			
			

			
2
			
			

			
280
			
			

			
2
			
			

			
560
			
			

			
94
			
		
		

			

			
ТГВ-200
			
			

			
70
			
			

			
3
			
			

			
315
			
			

			
2
			
			

			
630
			
			

			
105
			
		
		

			

			
ТГВ-300
			
			

			
75
			
			

			
3
			
			

			
340
			
			

			
2
			
			

			
680
			
			

			
113
			
		
		

			

			
ТВВ-500-2
			
			

			
100
			
			

			
4,5-5
			
			

			
450
			
			

			
2
			
			

			
900
			
			

			
150