試析火力發(fā)電廠電氣運行中故障原因及措施

內(nèi)蒙古京能雙欣發(fā)電有限公司 李彥哲 趙海龍 謝亞軍

火電廠電氣系統(tǒng)包含的內(nèi)容眾多，如主接線、汽輪發(fā)電機、主變、配電設(shè)備、開關(guān)設(shè)備等，其主要功能是依照電能質(zhì)量要求向電力系統(tǒng)或者負荷供電?；痣姀S在對電氣系統(tǒng)進行設(shè)置的過程中，應(yīng)該保證供電的安全性和可靠性、做到調(diào)度靈活，同時要求系統(tǒng)具備良好的操作性和調(diào)整性，促進供電質(zhì)量的提高。對比水電、風(fēng)電等發(fā)電形式，火電所需要用到的電氣設(shè)備更加復(fù)雜繁瑣，也需要投入更多的精力進行維護?；痣姀S發(fā)電量和發(fā)電效率會受到電氣系統(tǒng)和電氣設(shè)備運行的影響，一旦其出現(xiàn)故障會引發(fā)巨大的經(jīng)濟損失，威脅居民用電安全，而一個完善的電氣系統(tǒng)設(shè)置需要經(jīng)過采購、安裝、運行、檢修、維護等環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都需要投入大量的時間和精力。做好火電廠電氣系統(tǒng)的運行管理工作，對其中存在的隱患和故障進行處理，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行，促進經(jīng)濟效益的提高[1]。

1 火電廠電氣運行中故障的原因

發(fā)電機溫度過高。為了滿足社會發(fā)展對于電力的需求，火電廠在運行中通常都是24小時不停歇，生產(chǎn)強度較大，在運行中很容易出現(xiàn)設(shè)備零部件磨損或者老化的問題，這些問題在鐵線和銅線損傷方面表現(xiàn)的尤其明顯。而當鐵線和銅線損傷后，會導(dǎo)致發(fā)電機溫度的快速升高，繼而對周邊設(shè)備產(chǎn)生不良影響，影響發(fā)電機組和電氣系統(tǒng)的正常運行。而在溫度無法及時降低的情況下，發(fā)電機的絕緣層也會受到很大影響，加速老化，長此以往會在發(fā)電機內(nèi)部形成相應(yīng)的高溫環(huán)境，影響設(shè)備運行的穩(wěn)定性。

設(shè)備接地問題。電氣設(shè)備接地是避免觸電事故的重要手段之一，不管是對于設(shè)備工作人員的人身安全，還是對于電氣設(shè)備的運行安全，都有著不容忽視的作用。新的發(fā)展環(huán)境下，火電行業(yè)發(fā)展迅速，電廠用電負荷也在持續(xù)增長[2]，供電電壓等級的提高，使得火電廠電氣運行中存在著短路的問題，威脅著電力工作人員和電氣設(shè)備的安全。作為一種常見的電氣故障，接地問題可分為直流接地故障和交流接地故障。如果直流系統(tǒng)在運行中，出現(xiàn)了接地問題并不會導(dǎo)致系統(tǒng)短路或者斷器熔斷問題，但是若檢修人員在對接地問題進行檢修處理時，缺乏合理的操作則可能引發(fā)系統(tǒng)接地短路，給電廠造成巨大的經(jīng)濟損失。交流接地故障也稱繞組接地故障，主要是繞組受潮或者繞組與電機外殼接觸所致，會加快絕緣老化的速度，導(dǎo)致?lián)舸┙拥?，影響電氣運行的穩(wěn)定性和電力工作人員的安全性。

備用電源切換故障?；痣姀S電氣設(shè)備運行中，需要設(shè)置相應(yīng)的電源設(shè)備，對各種因素引發(fā)的發(fā)電機斷電、失電以及損壞問題進行防范和控制，保證發(fā)電機的穩(wěn)定可靠運行?；痣姀S發(fā)電機運行中設(shè)置的備用電源類型眾多，一是柴油發(fā)電機[3]，其能在發(fā)電機出現(xiàn)故障引發(fā)機組斷電時自行啟動，確保發(fā)電機組可實現(xiàn)安全停運；二是廠用高壓備用電源，在發(fā)電機組實現(xiàn)安全停運后，廠用高壓備用電源能為火電廠運行提供電力支持；三是蓄電池，主要功能是在確保廠用電停電后針對DCS 系統(tǒng)進行緊急供電。發(fā)電廠電氣設(shè)備運行中，雖然配備了完善的備用電源，但這些備用電源的性能對比初始電源存在較為明顯的差距。而當火電廠母線切換到故障電機設(shè)備后，需確保備用電源的及時接入，在這個過程中發(fā)電廠電氣設(shè)備的運行速度會有所下降，在面對電壓升高問題時無法及時做出反應(yīng)，從而導(dǎo)致發(fā)電機狀態(tài)混亂，影響其運行安全。

電壓值波動故障。火電廠發(fā)電設(shè)備在運行的過程中，需有穩(wěn)定電壓環(huán)境作為支撐，要求工作人員能將電壓值的波動控制在一定范圍內(nèi)[4]，避免電壓出現(xiàn)過于劇烈波動的情況。而在實際生產(chǎn)中，如電機電壓值超出了其自身所能承受的電壓波動范圍則會導(dǎo)致發(fā)電機故障，影響發(fā)電的質(zhì)量和效率。一般來講，電壓等級越高發(fā)電機能產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子電流越大，而當轉(zhuǎn)子電流增加時電動機散發(fā)的熱量會持續(xù)增大，一旦溫度升高到可控范圍之外很容易引發(fā)相應(yīng)的故障和問題；電壓等級越低發(fā)電機能產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速越低，同一時間內(nèi)的發(fā)電量越少，并不利于發(fā)電效率的提高。

2 火電廠電氣運行故障的解決措施

2.1 選擇恰當冷卻方法

火電廠工作人員在面對發(fā)電機過熱問題時，應(yīng)依照發(fā)電設(shè)備本身的類型和性能特點選擇恰當?shù)睦鋮s方法，做好問題的防范和應(yīng)對?；痣姀S發(fā)電設(shè)備在長期連續(xù)運行的情況下，容易出現(xiàn)溫度過高的問題，要求能結(jié)合具體情況采取有效措施進行處理，確保發(fā)熱量能被控制在可接受的范圍內(nèi)，保障設(shè)備的運行安全。

在火電長電氣運行中較常見且有效的冷卻方式有三種[5]，其有著各自的優(yōu)點和適用范圍，需要工作人員做好選擇：一是水內(nèi)冷卻，水本身是中非常有效的冷卻介質(zhì)，吸熱量大，可起到理想的降溫效果，而且原材料易得、成本相對低廉，被很多火電廠用戶發(fā)電機冷卻處理；二是空氣冷卻，其基本原理是設(shè)置具備良好密封性的循環(huán)冷卻系統(tǒng)，做好冷卻介質(zhì)的管理，避免其與空氣直接接觸，確保不會因為阻塞而引發(fā)電氣設(shè)備運行故障。相比較水內(nèi)冷卻，空氣冷卻的成本較高，適用于對運行環(huán)境存在特殊要求的設(shè)備；三是氫氣冷卻，其基本原理是以氫氣為介質(zhì)，改善發(fā)電機通風(fēng)消耗、提高電氣設(shè)備供電效率。不過，氫氣本身具有易燃易爆的特性，在實際應(yīng)用中需要做好相應(yīng)的安全管理，以免氫氣泄漏引發(fā)安全問題。

2.2 做好接地設(shè)計工作

借助科學(xué)的接地設(shè)計，能最大限度地保障工作人員的生命財產(chǎn)安全。接地的基本原理是將人體電阻和接地電阻并聯(lián)，這樣在電氣設(shè)備漏電的情況下，流向人體的電流和接地道題的電聯(lián)會成反比，避免觸電事故的發(fā)生。在火力發(fā)電廠中，電力工作人員在安裝電氣設(shè)備時可采用環(huán)路式接地線，這樣即便是設(shè)備在運行過程中因為故障而無法正常運行，也可通過降低對地電壓的方式來提高電氣設(shè)備運行的可靠性，保障設(shè)備的運行安全。另外，也可引入先進的接地報警系統(tǒng)，確保在設(shè)備發(fā)生接地問題時[6]能迅速發(fā)出報警信息，向維修人員提示故障發(fā)生的位置，幫助其對故障進行分析和解決，該系統(tǒng)還可在電氣系統(tǒng)日常運行維護中，對系統(tǒng)中存在的各種微小問題進行排查，及時對存在的隱患進行處理，以此來保證設(shè)備運行的安全性。

以某火電廠為例，在接地設(shè)計中選擇的接地材料為扁鋼帶，規(guī)格為40mm×4mm，同時對土壤進行了檢測，因為在土壤酸堿度過高的情況下可能引發(fā)接地線銹蝕的問題，影響設(shè)備的運行安全。從防腐的角度，可在接地線連接箱上涂刷防腐涂料，同時也應(yīng)定期對接地線和周邊環(huán)境進行檢查，確保接地線能始終處于干燥通風(fēng)的環(huán)境中，生銹的接地線需要及時更換，保障正常使用。

2.3 加強設(shè)備檢修維護

火電廠運行中涉及的機械設(shè)備數(shù)量眾多，從保障其穩(wěn)定可靠運行的角度，需要做好設(shè)備的檢修維護工作，這也是一項兼具系統(tǒng)性和復(fù)雜性的工作，需要電廠管理層的重視，結(jié)合電廠的實際情況，構(gòu)建起完善的設(shè)備管理制度，采取有效的措施和方法為制度的執(zhí)行提供可靠支撐。制度中應(yīng)該強調(diào)權(quán)責分明，要求工作人員能定期對電氣設(shè)備的運行情況進行檢查，管理部門則需要組織專業(yè)技術(shù)人員進行檢修維護，就一些關(guān)鍵設(shè)備如發(fā)電機組、汽水系統(tǒng)等進行排查，保障其運行安全，依照制度要求做好記錄。另外，在針對計算機點驗系統(tǒng)或者其他設(shè)備的電氣運行狀態(tài)進行檢查時不能單純的依賴自動檢驗結(jié)果，工作人員需要運用自身的實踐經(jīng)驗進行分析和探究，提升對于問題把握的精準度，提出有效的解決辦法，在保證電氣維修效果的同時，促進維修效率的提高[7]。

2.4 防范電壓不穩(wěn)問題

對于發(fā)電機電壓不穩(wěn)的問題必須重視起來，因其會在一定程度上縮短發(fā)電機的使用壽命，影響其使用安全。從實踐的角度可積極引入相應(yīng)的監(jiān)控設(shè)施，加強對發(fā)電機實際運行狀態(tài)的監(jiān)視，一旦發(fā)現(xiàn)其出現(xiàn)電壓不穩(wěn)的問題，需要做好發(fā)電機本身以及各個電氣設(shè)備的檢查工作，如必要可將部分負荷切斷、確保電壓能恢復(fù)穩(wěn)定。從保證電氣設(shè)備正常穩(wěn)定運行的角度，還必須重視對于電氣保護裝置的檢修工作，將保護裝置的作用切實發(fā)揮出來，促進其運行可靠性的提高。

2.5 加強人員素質(zhì)培訓(xùn)

專業(yè)的技術(shù)人員是確?；痣姀S設(shè)備安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵，現(xiàn)階段火電廠雖然引入了先進的信息技術(shù)手段，但是并沒有實現(xiàn)完全的生產(chǎn)自動化，人員在生產(chǎn)過程中發(fā)揮著不容忽視的作用，工作人員操作的規(guī)范性以及問題處理的有效性，將會直接影響電氣設(shè)備的運行效果?；诖?，火電廠想要實現(xiàn)自身的長足發(fā)展，需切實做好對于工作人員的培訓(xùn)，提升人員的能力和素養(yǎng)，確保工作人員能掌握最新的設(shè)備運行維護知識和先進的技術(shù)手段，提高電氣設(shè)備運行、管理、檢修、維護的效果，實現(xiàn)設(shè)備運行效率和效果的提高，保障設(shè)備的使用安全[8]。

總之，火電廠電氣運行的復(fù)雜程度較高，影響因素眾多，稍有不慎及可能出現(xiàn)故障和問題?；痣姀S管理層需要重視電氣運行管理，對電氣運行中存在的故障和問題進行分析，明確其原因所在，采取有效的應(yīng)對和改善措施，在保障生產(chǎn)安全的基礎(chǔ)上促進生產(chǎn)效率的提高，為社會提供更加優(yōu)質(zhì)的電力能源。相關(guān)人員需時刻關(guān)注電氣設(shè)備的實際運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)問題，做好數(shù)據(jù)信息的收集和反饋，為設(shè)備維修和電氣運行管理提供可靠支撐，實現(xiàn)電廠的穩(wěn)定運行。