發(fā)電廠電氣設(shè)備常見故障及應(yīng)對策略

彭立忠

（國電電力大同發(fā)電有限責(zé)任公司，山西大同 037043）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國各行業(yè)對電力資源的需求逐步增加，雖然發(fā)電廠不斷更新發(fā)電技術(shù)與設(shè)備，但電氣設(shè)備在運行中仍會出現(xiàn)各種故障，影響電氣設(shè)備的正常運行，甚至引發(fā)安全事故，因此，積極研究電氣設(shè)備常見故障的處理策略，確保發(fā)電廠電氣設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)至關(guān)重要。

1 電氣設(shè)備及故障概述

發(fā)電廠的電氣設(shè)備主要包括配電設(shè)施、發(fā)電機、變壓器及其他配套設(shè)施，這些設(shè)備的穩(wěn)定運行，對于發(fā)電廠的生產(chǎn)經(jīng)營意義重大。評價某一電氣設(shè)備的運行質(zhì)量，主要看其運轉(zhuǎn)是否穩(wěn)定、操作性能是否良好，如果這兩個方面出現(xiàn)問題則說明電氣設(shè)備出現(xiàn)了故障。隨著電力技術(shù)的升級，一些性能良好的電氣設(shè)備被廣泛應(yīng)用到發(fā)電廠中，大大提高了發(fā)電效率，但是也增大了電氣故障發(fā)生的概率。雖然電氣故障類型多種多樣，但是很多故障都是常見故障，加強對該類故障的分析和處理，能夠明顯提高故障維護(hù)效率，更好地保證電氣設(shè)備的正常運行。

2 發(fā)電廠電氣設(shè)備常見故障

2.1 電機故障

電機為整個發(fā)電設(shè)備提供驅(qū)動力，對主輔機組的設(shè)備運行具有重要影響，但也極易發(fā)生故障，常見的故障有機械故障、電氣故障兩大類：機械故障一般是軸承損壞、軸頸損壞、聯(lián)軸器間隙發(fā)生改變及鍵槽損壞等；電氣故障一般是內(nèi)部短路、電機過熱及控制測量回路故障等。

2.2 開關(guān)設(shè)備故障

發(fā)電廠的電氣開關(guān)設(shè)備起到電力切換的重要作用，但是也是頻繁發(fā)生故障的設(shè)備之一。一般來說，電氣開關(guān)設(shè)備的故障包括控制回路故障、介質(zhì)損壞、導(dǎo)電回路過熱、電氣設(shè)備觸頭接觸不良等，這些故障會對電氣設(shè)備的安全運行造成不良影響。

2.3 接地故障

受多種主客觀因素的影響，我國現(xiàn)有電力設(shè)備系統(tǒng)無論在內(nèi)部功能還是在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上都有一定的缺陷，所以在電力的輸送過程中，仍然需要把接地處理當(dāng)作保護(hù)電力設(shè)備的基本技術(shù)手段。對部分電氣設(shè)備進(jìn)行接地處理，一方面可以確保電氣設(shè)備的正常運行，另一方面也有利于保護(hù)工作人員的人身安全，但是近年來隨著用電量的持續(xù)增加，供電負(fù)荷急劇增加，電氣設(shè)備發(fā)生接地故障的概率也相應(yīng)增加。接地故障主要有兩種：一是交流接地故障，多數(shù)為電機接地故障；二是直接接地故障，這種故障并不總是引起短路，相應(yīng)地熔斷器也不會發(fā)生斷熔現(xiàn)象，這會造成一種發(fā)電設(shè)備運行正常的假象，因此該類故障往往不能在第一時間被發(fā)現(xiàn)，從而導(dǎo)致故障進(jìn)一步升級。

2.4 電壓故障

電氣設(shè)備能否正常運行，與電壓的穩(wěn)定性有很大關(guān)系，只有電壓數(shù)值保持在合理的范圍內(nèi)，才能起到保護(hù)電氣設(shè)備的作用，電壓過高或過低都會導(dǎo)致設(shè)備不能正常運轉(zhuǎn)，進(jìn)而發(fā)生故障。一般來說，電壓數(shù)值的變動要在額定值的5%以內(nèi)：當(dāng)電壓超出額定數(shù)值時，將引起電氣設(shè)備容量的變化，使勵磁提高，轉(zhuǎn)子電流量增大，導(dǎo)致溫度上升，加速設(shè)備老化；當(dāng)電壓低于額定數(shù)值時，也會影響設(shè)備運行的穩(wěn)定性，比如繞組鐵芯等部件不能正常轉(zhuǎn)動，引起發(fā)電機組異常振動。

2.5 備用電源故障

在電廠運行過程中，為保障電氣設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，一旦發(fā)生斷電、停電等情況，就要自動切換到備用電源，但是在切換過程中極易發(fā)生問題。這是因為每次備用電源啟動都需要一定的時間，這會導(dǎo)致母線內(nèi)的設(shè)備轉(zhuǎn)速下降，啟動時間越長、轉(zhuǎn)速下降的情況也越嚴(yán)重。當(dāng)啟動時間大于額定值時，由于電氣設(shè)備減速過多，將導(dǎo)致鍋爐等設(shè)備無法正常工作，甚至?xí)拱l(fā)電機停轉(zhuǎn)。

3 發(fā)電廠電氣設(shè)備常見故障的應(yīng)對

3.1 電機故障的排除

確保電機的安全運行對于發(fā)電廠其他設(shè)備的穩(wěn)定運行至關(guān)重要，因此，要對不同原因造成的電機故障進(jìn)行逐一排除，對具體問題進(jìn)行具體分析，制定科學(xué)有效的處理措施。當(dāng)電機不能正常啟動時，首先應(yīng)檢查電機外觀、軸承及電源是否正常，并利用搖表檢測電機內(nèi)部的絕緣層，排除電機掉相、短路等故障。同時，發(fā)電廠要實行定期維修制度，定期對發(fā)動機等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測與維護(hù)，減少故障的發(fā)生，還應(yīng)針對不同電氣設(shè)備制定相應(yīng)的操作流程與維修責(zé)任，確保維修人員根據(jù)流程進(jìn)行檢驗與維修來提高維修效率。此外，維修人員還要做好故障排除和記錄工作，建立設(shè)備維護(hù)檔案，以提高電機設(shè)備的故障維護(hù)效率與質(zhì)量。

3.2 加強開關(guān)設(shè)備維護(hù)

開關(guān)設(shè)備故障的發(fā)生與設(shè)備質(zhì)量及后期維護(hù)有直接關(guān)系，因此，發(fā)電廠檢修部門一方面要從源頭上把好關(guān)，采購合格的開關(guān)設(shè)備，盡量在正規(guī)廠家購買成熟的產(chǎn)品，提高設(shè)備質(zhì)量。另一方面要遵守開關(guān)設(shè)備的相關(guān)使用規(guī)定，嚴(yán)格執(zhí)行開關(guān)設(shè)備的停送電操作流程，并于機組定期維護(hù)期間對開關(guān)設(shè)備的一、二次回路進(jìn)行檢修。根據(jù)設(shè)備可承載的最大負(fù)荷，每年對開關(guān)設(shè)備安裝地點的斷流容量進(jìn)行重新核算，并采取有效防護(hù)措施，避免斷流容量不夠而造成的開關(guān)設(shè)備爆炸或燒毀。同時，要做好二次回路的緊固與清掃工作，以減少控制回路造成的開關(guān)保護(hù)失靈等問題。斷路器設(shè)備尤其是聯(lián)絡(luò)路器斷口的絕緣材料必須滿足“不小于1.2 倍或1.15 倍相對地外絕緣”的要求，不然應(yīng)使用防污涂料或采取清掃措施。此外，應(yīng)定期清掃氣動機構(gòu)的空氣過濾器、防塵罩，排出儲氣罐內(nèi)的積水，并記錄空氣壓縮機的累計起動時間，對超時打壓的壓縮機系統(tǒng)要采取相應(yīng)的處理措施，還應(yīng)定期檢查液壓機回路，看是否存在滲油現(xiàn)象，并記錄油泵的累計啟動時間。

3.3 合理進(jìn)行地線布設(shè)

為電氣設(shè)備鋪設(shè)接地線的主要目的是保護(hù)工作人員與設(shè)備的安全，但是受線路短路等因素的影響，鋪設(shè)接地線后很容易引發(fā)設(shè)備接地故障。為避免此類故障，應(yīng)當(dāng)優(yōu)化接地線結(jié)構(gòu)，如采用環(huán)路式接地結(jié)構(gòu)取代傳統(tǒng)接地方式，該結(jié)構(gòu)能夠有效提高設(shè)備運行的穩(wěn)定性與安全性，可以有效降低對地電壓，即便某處接地線發(fā)生故障，其他線路的運轉(zhuǎn)也不會受到很大影響，可以最大限度減少故障造成的影響。另外，還要為電氣設(shè)備配備相應(yīng)的報警系統(tǒng)，一旦線路發(fā)生異?？梢粤⒓窗l(fā)出警報，并且報警系統(tǒng)還可以協(xié)助工作人員排查小的線路故障，這對于減少接地線故障帶來的安全隱患也有重要作用。

3.4 加強設(shè)備運行監(jiān)控

在電氣設(shè)備的運行過程中，發(fā)電廠要實時監(jiān)控設(shè)備的溫度、電流及電壓等數(shù)據(jù)，及早發(fā)現(xiàn)異常情況，提高電氣設(shè)備運行的可靠性與安全性。在負(fù)載條件一定的情況下，電氣設(shè)備的運行數(shù)據(jù)要基本保持在平衡或穩(wěn)定的范圍內(nèi)，如果出現(xiàn)溫度突然升高或電流大幅度增加等問題，就要立即關(guān)掉電氣設(shè)備，安排維修人員查找原因并及時處理，以避免發(fā)生大的安全事故，尤其是在電機啟動過程中，更要時刻注意啟動電流的大小與返回時間。因為電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)電機勵磁系統(tǒng)或無功調(diào)整等方面的原因，機端電壓往往會發(fā)生小幅度的波動，尤其是在發(fā)電機進(jìn)相運行時，可能發(fā)生廠用電壓小于電氣設(shè)備額定電壓的情況，導(dǎo)致電流增大、溫度升高直至跳閘。此外，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)交流接地時，如果保護(hù)拒動，那么電流就會快速增大，可能造成設(shè)備燒毀，所以必須強化對電氣設(shè)備運行數(shù)據(jù)的監(jiān)視，以避免發(fā)生重大事故。

3.5 合理選擇冷卻手段

為了避免過熱故障的發(fā)生，可以從及時排除設(shè)備熱量與有效冷卻兩方面采取措施：一是為電氣設(shè)備配備性能良好的散熱系統(tǒng)，及時將電氣設(shè)備運行中產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去；二是要采用合理、科學(xué)的冷卻手段，實現(xiàn)對電氣設(shè)備的冷卻處理。目前，發(fā)電廠的冷卻手段主要有3 種。

（1）水內(nèi)冷卻法。該方法簡單易行且安全穩(wěn)定，散熱效果顯著，目前被廣泛應(yīng)用到發(fā)電量大的發(fā)電機組中。

（2）氫氣冷卻法。氫氣是自然界中密度最小的氣體，并且具備良好的散熱效果，所以用氫氣作為熱量載體，可以減少發(fā)電廠在通風(fēng)設(shè)備上的資金投入。但是該方法也存在一定的缺點，由于氫氣是可燃?xì)怏w，在發(fā)電廠這樣的高溫工作環(huán)境中有很大安全隱患，稍有不慎就會發(fā)生爆炸。

（3）密閉式空氣冷卻法。該方法在冷卻過程中需要構(gòu)建相對封閉的工作環(huán)境，可以減少冷卻介質(zhì)和外界的接觸，不會因為系統(tǒng)堵塞而影響冷卻功能，所以非常適用于發(fā)電環(huán)境更加復(fù)雜的火力發(fā)電廠，但其成本較高。

發(fā)電廠可以根據(jù)企業(yè)的實際情況，選擇合適的冷卻方法，從而提高發(fā)電廠經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論

發(fā)電廠電氣設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)對于電力企業(yè)意義重大，一旦發(fā)生設(shè)備故障將造成嚴(yán)重的安全隱患，不僅會導(dǎo)致電氣設(shè)備不能正常工作，影響電力資源的正常輸送，甚至還會威脅員工的生命安全。因此，電力企業(yè)要高度重視電氣設(shè)備的故障檢測與維護(hù)，及時排查安全隱患，保障電氣設(shè)備的正常運行。