試析火力發(fā)電廠電氣運行中的故障原因及改善策略

摘 要：火力發(fā)電廠，就是利用石油、煤、天然氣等能源來發(fā)電的工廠。火力發(fā)電廠的主要工作原理是利用上述能源燃燒產(chǎn)生的熱能，作為汽輪機(jī)的動力，由汽輪機(jī)來帶動發(fā)電機(jī)運轉(zhuǎn)。在火力發(fā)電的過程中，燃料蘊含的化學(xué)能通過燃燒轉(zhuǎn)化為熱能，熱能又帶動汽輪機(jī)轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，最后通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，輸送到各行各業(yè)的生產(chǎn)和人民的日常應(yīng)用當(dāng)中。文章將闡述火電廠中保持電氣運行安全的重要意義，提出一些火電廠的電氣運行中常見的故障類型，分析其產(chǎn)生的原因，提出一些相應(yīng)的改善策略。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；電氣運行；故障

前言

現(xiàn)代社會對于電能的需求越來越大，無論是工業(yè)生產(chǎn)還是人民日常的生活，都離不開用電。據(jù)我國電力部門調(diào)查統(tǒng)計：2015年整年，我國總體用電量達(dá)到了55萬億千瓦時之多。這對我國電力行業(yè)提出了極高的要求，確保電氣運行安全成為了我國電力行業(yè)所要重點考慮的問題。在火力發(fā)電廠的電氣運行過程中，經(jīng)常會由于操作人員操作失誤、管理制度不夠健全、設(shè)備機(jī)械老化損壞等原因，造成各種故障和安全事故，給我國的電力行業(yè)帶來損失。我國的火力發(fā)電廠應(yīng)該針對常見故障及其引發(fā)原因進(jìn)行分析，實行一些策略來改善火力發(fā)電廠的安全現(xiàn)狀。

1 火電廠電氣運行安全的重要性

火力發(fā)電廠的正常運行依賴于各種電器設(shè)備以及相關(guān)的機(jī)組。在火電廠中，電氣設(shè)備和相關(guān)機(jī)組組成復(fù)雜，工作環(huán)節(jié)眾多，任何一個組成部分的性能下降，任何一個工作環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會對火電廠的發(fā)電效率造成影響，引起發(fā)電成本增加，火電廠的整體經(jīng)濟(jì)效益降低。如果發(fā)生嚴(yán)重的安全事故，還會造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。電氣設(shè)備和相關(guān)機(jī)組在安裝、運行的過程中也容易產(chǎn)生一些問題，給火電站的電氣運行帶來風(fēng)險和隱患。所以，火電廠的工作人員必須提高自身的專業(yè)素養(yǎng)，保持對火電站各種設(shè)備機(jī)組的嚴(yán)密監(jiān)控，在出現(xiàn)故障時及時切斷故障部位與其他部位的聯(lián)系，第一時間進(jìn)行檢查和維修。火電廠的工作人員還要定期對電氣設(shè)備和相關(guān)機(jī)組進(jìn)行檢查，讓電氣設(shè)備和相關(guān)機(jī)組保持良好的性能，規(guī)避電氣運行過程中的風(fēng)險，消滅電氣運行過程中的安全隱患。

2 火電廠當(dāng)中的常見故障類型及引發(fā)原因

2.1 發(fā)電機(jī)電壓不正常

為了確保用戶的用電安全和火電廠本身的運行安全，發(fā)電機(jī)的電壓必須保持在一個穩(wěn)定的范圍內(nèi)。如果電壓超出限定值過多，或者低于限定值超過一定范圍，都會對火電廠的運行安全造成威脅。在我國，發(fā)電機(jī)的電壓值變動要保持在限定值周圍正負(fù)5%之內(nèi)，一旦超過這個范圍，則說明發(fā)電機(jī)的運行已經(jīng)不夠穩(wěn)定[1]。如果發(fā)電機(jī)的電壓過高，發(fā)電機(jī)的勵磁強(qiáng)度就會出現(xiàn)幾何式增長，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大大加快，通過轉(zhuǎn)子的電流量大大增加。電流在通過轉(zhuǎn)子的時候產(chǎn)生的巨大熱量會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)溫度升高，加快發(fā)電機(jī)的老化程度，降低發(fā)電機(jī)的使用壽命。如果發(fā)電機(jī)的電壓過低，則說明發(fā)電機(jī)處于不飽和運行的狀態(tài)，定子繞組在這種情況下會發(fā)生劇烈的震蕩，導(dǎo)致鐵芯脫落，發(fā)電機(jī)無法正常運轉(zhuǎn)。引起這種現(xiàn)象的原因可能來自于多方面，比如電線接線松動、調(diào)壓器調(diào)試不良、電網(wǎng)不穩(wěn)定、補(bǔ)償不足等。

2.2 發(fā)電機(jī)溫度過高

在火力發(fā)電的過程中，會隨著用戶用電量的高低來對設(shè)備的運行情況進(jìn)行調(diào)整。如果處于用戶用電高峰期間，發(fā)電機(jī)就要長期處于高負(fù)荷的工作狀態(tài)下，造成發(fā)電機(jī)溫度升高。發(fā)電機(jī)的溫度升高會造成絕緣材料的老化加快，發(fā)生破損，絕緣性能大大降低甚至被破壞，發(fā)電機(jī)內(nèi)的各種元件也會由于高溫發(fā)生熔化、形變，降低發(fā)電機(jī)的各項性能。發(fā)電機(jī)在以下幾種情況下會發(fā)生溫度過高的狀況：工作時間太長，工作負(fù)荷過大；工作地點散熱條件不好，不能有效釋放熱能；發(fā)動機(jī)內(nèi)部的銅鐵元件受熱損耗嚴(yán)重；發(fā)電機(jī)的冷卻系統(tǒng)性能下降。

2.3 備用電源切換異常

在火力發(fā)電的過程中，為了防止發(fā)電機(jī)突然斷電，都會準(zhǔn)備一些備用電源設(shè)備，在主電源發(fā)生異常情況的時候切換到備用電源，保持發(fā)電系統(tǒng)的正常運行。這類備用電源可以是蓄電池、柴油發(fā)電機(jī)，也可以利用外接電網(wǎng)的廠用高壓電源。這些備用電源的具體用途有著細(xì)微的差別：柴油發(fā)電機(jī)主要是在機(jī)組電源出現(xiàn)故障，不能正常供電時，為機(jī)組運行提供足夠的電能；蓄電池提供電源的主要對象則是發(fā)電廠內(nèi)的計算機(jī)控制系統(tǒng)；而廠用高壓電源則是在廠內(nèi)用電被切斷以后為火電廠內(nèi)的所有用電設(shè)備提供電能。火電廠的備用電源數(shù)量與單個發(fā)電機(jī)容量、發(fā)電機(jī)數(shù)量、主接線類型都有關(guān)系[2]。如果在主電源出現(xiàn)故障之后，備用電源的切換又出現(xiàn)了異常，就會導(dǎo)致電氣設(shè)備和機(jī)組啟動失敗，發(fā)電機(jī)停止運作，整個火電廠的電氣運行陷入停滯狀態(tài)。

2.4 電氣接地故障

電氣接地為是一種常見的電氣設(shè)備故障類型?；鹆Πl(fā)電廠的電氣接地分為直流接地系統(tǒng)和交流接地系統(tǒng)。在用戶用電量大，電氣設(shè)備工作負(fù)荷大的情況下，火電廠的電流值也要隨之提高。但是電流值的提高會威脅工作人員的生命安全。為了確保工作人員的生命安全，火電廠的電氣設(shè)備和機(jī)組往往要采取接地措施。在直流接地系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，電容器中的電阻絲還沒有發(fā)生熔斷，發(fā)電機(jī)能夠保持正常運行，如果工作人員不加以注意，就容易造成觸電。在交流接地系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，電機(jī)的繞組會發(fā)生位置移動，接觸到發(fā)電機(jī)的外殼，越過絕緣區(qū)域，直接危害到工作人員的生命安全。

3 火電廠電氣運行安全的改善策略

3.1 穩(wěn)定電壓

為了加強(qiáng)火電廠的電氣運行安全，首先要維持發(fā)電機(jī)的電壓穩(wěn)定在限定范圍內(nèi)。實現(xiàn)這一點，以我國目前的技術(shù)水平來說還有一定的難度。解決這一問題，首先要利用先進(jìn)技術(shù)手段延長發(fā)電機(jī)的使用壽命，對發(fā)電機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，從設(shè)計角度對發(fā)電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化。其次，火電廠要通過監(jiān)控系統(tǒng)時時監(jiān)控發(fā)電機(jī)的運行狀況，了解發(fā)電機(jī)的各項運行參數(shù)。運行參數(shù)能夠反映發(fā)電機(jī)的運行狀態(tài)。一旦發(fā)電機(jī)的運行參數(shù)出現(xiàn)異常，監(jiān)控系統(tǒng)就會發(fā)出警告信號，工作人員就能通過運行參數(shù)的變化提前對電壓波動等情況進(jìn)行預(yù)防，提醒維護(hù)人員盡快進(jìn)行檢修，恢復(fù)發(fā)電機(jī)的正常運行。

3.2 有效制冷

為了防止發(fā)電機(jī)溫度過高的問題，必須要制定有效的制冷措施。如果能夠在發(fā)電機(jī)運行的過程中迅速制冷，就能夠降低發(fā)電機(jī)的損耗，對絕緣系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。發(fā)電機(jī)的主要冷卻方式有三種：氫氣冷卻、水冷卻、空氣密閉式冷卻[3]。利用氫氣進(jìn)行冷卻，能夠提高發(fā)電機(jī)的通風(fēng)效率；利用水冷卻，優(yōu)點是散熱速度快、散熱效果明顯，適合大型的發(fā)電機(jī)機(jī)組的制冷；密閉式空氣冷卻，適用于工作環(huán)境惡劣的火電廠，利用惰性氣體隔絕空氣與發(fā)電機(jī)機(jī)組。

3.3 加大檢修力度

除了上述兩種辦法，火電廠還可以通過加大檢修力度來確保電力運行的安全?；痣姀S具有各種復(fù)雜的電氣設(shè)備，需要工作人員定期進(jìn)行巡視和檢查，將可能發(fā)生的故障與危險消滅在萌芽狀態(tài)，避免對電氣運行安全造成更大的威脅。

4 結(jié)束語

火力發(fā)電是我國電力行業(yè)的主要發(fā)電方式之一。由于社會用電量需求越來越大，確保電力運行安全已經(jīng)成為了電力行業(yè)的主要研究課題。我國火電廠必須通過有效手段來穩(wěn)定發(fā)電機(jī)的電壓，防止發(fā)電機(jī)的溫度過高，平時注意檢修維護(hù)，提高我國電力運行的安全水平。

參考文獻(xiàn)

[1]楊陽.火力發(fā)電廠電氣運行中故障原因及應(yīng)對措施[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2016，20：133-134.

[2]張佳德.火力發(fā)電廠電氣運行中故障原因分析及改善措施[J].科技資訊，2014，27：85.

[3]吳思祺.探究火力發(fā)電中電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用以及創(chuàng)新[J].科技資訊，2015，13：43-44.