火電廠電氣一次設(shè)備故障檢測與維修探究

徐胄

（中國能源建設(shè)集團(tuán)華中電力試驗(yàn)研究院有限公司，湖南 長沙 412000）

自20世紀(jì)80年代起，美國、德國等發(fā)達(dá)國家開始重視對火電廠電氣設(shè)備的維修，并采取了針對性的檢查方法，旨在確保電氣設(shè)備的良好運(yùn)行，延長其使用壽命。在90年代后期，我國逐步引入西方先進(jìn)的設(shè)備維修技術(shù)，且在電力工業(yè)發(fā)展初期，對電氣設(shè)備采用了定期維護(hù)保養(yǎng)措施。電氣設(shè)備作為火電廠運(yùn)行中的重要構(gòu)成部分，該設(shè)備的運(yùn)行情況直接關(guān)系到火電廠各機(jī)組的運(yùn)行安全與使用壽命；就具體實(shí)踐來看，很多火電廠運(yùn)行過程中都時(shí)常出現(xiàn)電氣一次設(shè)備故障問題，需要火電廠采取有效的檢測與維修措施來降低設(shè)備故障發(fā)生率，以有效提高火電廠各機(jī)組運(yùn)行的可靠性與安全性，并大幅度提高火電廠生產(chǎn)效率。

1 火電廠電氣一次設(shè)備故障檢測與維修的意義

現(xiàn)階段，我國火電廠電氣設(shè)備故障維護(hù)方法較為單一，投入成本較高，主要以故障排除與日常維護(hù)為主。針對電氣一次設(shè)備的維修，多采用監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)，然而由于很多火電廠的經(jīng)濟(jì)條件有限，難以實(shí)現(xiàn)比較全面的檢測與維修；加上火電廠各機(jī)組均配置了數(shù)量眾多的電氣設(shè)備，檢測與維修難度較大，這就需要火電廠不斷完善和優(yōu)化電氣故障檢測與維修措施，從而提高檢修質(zhì)量。以下主要介紹電氣一次設(shè)備故障檢修的重點(diǎn)和意義。

1.1 確?；痣姀S生產(chǎn)過程的安全性

在以往的電力行業(yè)生產(chǎn)過程中，多采用定期檢修與維護(hù)的方法來確保電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，然而實(shí)施效果并不理想，暴露出諸多的弊端，不能有效解決設(shè)備故障，導(dǎo)致安全事故和風(fēng)險(xiǎn)頻繁發(fā)生，這就很可能導(dǎo)致火電廠大規(guī)模停產(chǎn)，影響到人民群眾生產(chǎn)生活，甚至?xí)绊懙缴鐣刃虻姆€(wěn)定。雖然當(dāng)前很多火電廠進(jìn)行了機(jī)組升級與改造，但沒有配備預(yù)警與安全系統(tǒng)，也沒有制定完善的事故響應(yīng)制度，定期檢測維修方法落后，維修人員專業(yè)技能和工作經(jīng)驗(yàn)不足，這些因素都增加了電氣設(shè)備故障的發(fā)生率，從而影響到電氣設(shè)備的良好運(yùn)行，增加了火電廠的運(yùn)營成本。為有效解決上述問題，火電廠必須與時(shí)俱進(jìn)，積極引入先進(jìn)的檢測技術(shù)、維修機(jī)制，以大幅度降低電氣設(shè)備安全風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)對電氣設(shè)備缺陷處進(jìn)行維修，最終確?；痣姀S生產(chǎn)的安全。

1.2 延長電氣設(shè)備壽命，節(jié)省成本

在火電廠總運(yùn)行成本中電氣設(shè)備的投資占比很大，且當(dāng)下電氣設(shè)備的維護(hù)主要以自動(dòng)化、信息化手段為主，結(jié)合先進(jìn)信息化技術(shù)來對電氣設(shè)備使用狀態(tài)、系統(tǒng)終端數(shù)據(jù)等進(jìn)行分析，然后依據(jù)專業(yè)技術(shù)人員的討論結(jié)果，將最終檢修建議反饋到維修人員，以便其及時(shí)處理存在的故障問題，從而有效提高電氣設(shè)備的使用性能與壽命，減少設(shè)備的更換頻率，對火電廠的運(yùn)行成本加以有效控制。

1.3 變壓器的狀態(tài)檢測分析

變壓器是火電廠機(jī)組運(yùn)行中的關(guān)鍵設(shè)備之一，可實(shí)現(xiàn)電壓電平的互聯(lián)與能量的傳輸，該設(shè)備涉及到多種類型，包括主變壓器、備用變壓器及啟動(dòng)變壓器等，在使用過程中無需反復(fù)拆卸與檢測，不然會損壞到設(shè)備主體。通常而言，變壓器在投產(chǎn)5年后需對吊裝外殼進(jìn)行檢查，之后每10年檢查1次。由于變壓器的故障發(fā)生率相對較高，不僅會影響到火電廠各機(jī)組的安全運(yùn)行，且維修所需的人力、財(cái)力投入較多，所以火電廠必須高度重視變壓器的檢修工作，結(jié)合變壓器的具體運(yùn)行狀況，定期對該設(shè)備的安全性進(jìn)行全面評估，從而明確變壓器是否存在安全隱患，并利用先進(jìn)的檢測設(shè)備來精準(zhǔn)的找到所需維修的位置，以確保變壓器保持最佳的運(yùn)行狀態(tài)。

1.4 異步電機(jī)狀態(tài)分析

異步電機(jī)是火電廠生產(chǎn)中的重要設(shè)備，由于該設(shè)備的旋轉(zhuǎn)特性，使之在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生較大的損耗，加上異步電機(jī)上應(yīng)用了大量的零部件，其應(yīng)用更為復(fù)雜，這就大大增加了設(shè)備故障的發(fā)生率，極易受到濕氣、雨水、灰塵等外部因素的影響。同時(shí)，異步電機(jī)的維修在火電廠電氣設(shè)備維修中占據(jù)絕大部分，投入成本過高，只有多次反復(fù)檢查，方可盡早發(fā)現(xiàn)問題，了解異步電機(jī)的健康情況，采取針對性的處理措施，以減少故障發(fā)生的可能性。

2 火電廠電氣一次設(shè)備的故障檢測與維修方法

2.1 以信號變換為基礎(chǔ)的檢測方法

在火電廠電氣一次設(shè)備的故障檢測過程中，可運(yùn)用基于信號變換的檢測方法，即借助現(xiàn)代數(shù)字交換手段來對電氣設(shè)備存在的故障信號加以解調(diào)與分離，其中小波變換是最為常用的故障檢測方法，如，通過小波變換能夠檢測到電氣設(shè)備中故障信號的突出點(diǎn)，再提取電機(jī)定子繞組的故障信息，然后對電子電流的變化狀況進(jìn)行監(jiān)測，以分析是由負(fù)載不對稱或是外部負(fù)載變化而造成的異常變化，最終找出電氣設(shè)備故障位置，幫助相關(guān)人員對故障原因進(jìn)行診斷。

2.2 以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的檢測方法

針對火電廠電氣一次設(shè)備中存在的復(fù)雜故障問題，可選擇基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的檢測方法，該方法還能夠?qū)收系膰?yán)重程度進(jìn)行評估。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方式是現(xiàn)階段電力行業(yè)最為廣泛的故障診斷方法，主要是利用相應(yīng)的傳感器來采集電氣一次設(shè)備故障的信號特征，如噪聲、電流及電壓等，再把這些故障特診信號數(shù)據(jù)進(jìn)行Fu Liye變換，以頻譜峰值作為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入樣本，本質(zhì)上就是利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)極強(qiáng)的聯(lián)想記憶能力與自學(xué)能力，在更短的時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障，明確故障位置，找出故障原因。

2.3 發(fā)電機(jī)故障檢修方法

發(fā)電機(jī)是火電廠各機(jī)組運(yùn)行過程中故障發(fā)生率較高的電氣一次設(shè)備，據(jù)相關(guān)調(diào)查發(fā)現(xiàn)：該電氣設(shè)備常見的故障問題有：冷水系統(tǒng)漏氫、轉(zhuǎn)子匝之間發(fā)生短路、碳刷和滑環(huán)故障等，對于這些比較頻繁發(fā)生的故障，檢修人員需要深入剖析不同故障發(fā)生原因，采取對應(yīng)的處理措施。其中針對冷水系統(tǒng)漏氫的檢修，必須定期使用專門的儀器對發(fā)電機(jī)密封蓋是否處于良好的密封狀態(tài)進(jìn)行檢測，確保氫氣管道沒有明顯斷點(diǎn)，以避免冷卻系統(tǒng)發(fā)生氫氣泄漏問題。

同時(shí)，發(fā)電機(jī)內(nèi)部冷卻水質(zhì)量必須滿足國家相關(guān)法律法規(guī)與電力行業(yè)規(guī)范，不斷提高冷卻水的監(jiān)測頻率，進(jìn)而確保冷卻水的質(zhì)量。值得注意的是：發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部必須安裝管徑足夠大的冷卻水管道，盡量減少無先決條件的轉(zhuǎn)角，謹(jǐn)慎考慮是否增加節(jié)流閥或是管道，以防止發(fā)生冷卻水堵塞的情況。針對轉(zhuǎn)子匝之間短路問題的檢修，應(yīng)定期檢查發(fā)電機(jī)的密閉油系統(tǒng)內(nèi)部是否干凈整潔，及時(shí)處理其中存在的焊渣等金屬顆粒物，從而避免發(fā)電機(jī)由于處于連續(xù)低壓運(yùn)行狀態(tài)而發(fā)生不良回油現(xiàn)象，并避免雜質(zhì)進(jìn)入到電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)的空氣循環(huán)管。針對碳刷和滑環(huán)故障的檢修，檢修人員需要對發(fā)電機(jī)內(nèi)部的碳刷和滑環(huán)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并對進(jìn)氣口過濾器進(jìn)行定期清潔，做好滑環(huán)底部的防銹工作等。

2.4 變壓器故障檢修方法

針對變壓器的檢修工作，檢修人員可采用紅外測溫儀對變壓器是否存在安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行檢測，例如：變壓器外殼的端部屏蔽層與高低壓電線端子的溫度是否符合相關(guān)規(guī)范，若外殼過熱，則可能引發(fā)爆炸問題；箱式變壓器的手壓測是否保持安全距離，高壓線槽內(nèi)部是否存在雜物；變壓器的抽頭電源是否處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，檢修人員需要對變壓器的小彈簧進(jìn)行嚴(yán)格檢查，分接開關(guān)操作的接觸面圖層與接觸狀況，確認(rèn)分接線是否正常連接、緊固件是否緊固；定期檢修變壓器低壓側(cè)公共盒總線的接地導(dǎo)線支架、瓷瓶，避免濕氣或是灰塵大量覆蓋而引發(fā)短路放電情況；定期檢查伴熱電纜是否牢固固定，如果存在松動(dòng)問題，必須盡快進(jìn)行加固處理；認(rèn)真檢查變壓器的接線板長度，不可過長，并全面監(jiān)控箱式變壓器的油溫，避免油進(jìn)入到控制回路擋板，引發(fā)破裂問題。另外，檢修人員需要結(jié)合變壓器的實(shí)際運(yùn)行情況，謹(jǐn)慎使用金屬快速膨脹劑儲油柜，避免由于漏油與特殊變壓器的多點(diǎn)接地而造成變壓器無法正常運(yùn)行。

2.5 斷路器故障檢修方法

斷路器是保證火電廠各機(jī)組安全運(yùn)行、維護(hù)電源線路的電氣一次設(shè)備，若該設(shè)備出現(xiàn)短路故障，將會主動(dòng)堵截電路，從而引發(fā)諸多的安全隱患。同時(shí)，在火電廠各機(jī)組運(yùn)行期間，很多小細(xì)節(jié)的錯(cuò)誤都可能導(dǎo)致斷路器不能工作，針對部分維修代價(jià)高昂、檢修難度較大的高壓斷路器，建議加裝斷路器觸頭壽命評估軟件，以實(shí)時(shí)計(jì)算斷路器分閘次數(shù)與分閘電流，并對斷路器的觸頭壽命進(jìn)行準(zhǔn)確評估。另外，為能夠提高斷路器的狀態(tài)檢修質(zhì)量，可在上述基礎(chǔ)上，增加使用紅外成像與紫外成像方法，即通過光纖測溫或是紅外無線測溫與弧光保護(hù)相結(jié)合的方式，對真空開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行檢測，從而明確斷路器是否處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。

2.6 隔離開關(guān)故障檢修方法

在火電廠電氣設(shè)備運(yùn)行期間，隔離開關(guān)是使用次數(shù)最多的設(shè)備，且該設(shè)備的故障發(fā)生率也相對較高。通常而言，若隔離開關(guān)的安裝方法不準(zhǔn)確、安裝過程中沒有充分打磨接觸面或是未恰當(dāng)處理鋁筒接觸，均會在火電廠生產(chǎn)過程中造成隔離開關(guān)出現(xiàn)接觸不良的現(xiàn)象，這就導(dǎo)致觸電的溫度不正常?；诖?，在隔離開關(guān)的檢測與維修工作中，檢修人員先是收集相關(guān)資料，結(jié)合既往檢修經(jīng)驗(yàn)，對隔離開關(guān)常見的故障問題和頻繁發(fā)生故障的問題進(jìn)行總結(jié)，然后在此基礎(chǔ)上，充分掌握隔離開關(guān)的制造與安裝過程，采用先進(jìn)的工藝來對隔離開關(guān)的各部位進(jìn)行科學(xué)連接，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)隔離開關(guān)的構(gòu)造，進(jìn)而保證其運(yùn)行的安全性與可靠性。

3 優(yōu)化電氣一次設(shè)備檢修工作的措施

3.1 制定科學(xué)完善的檢修制度

在火電廠電氣一次設(shè)備檢修工作中，為能夠獲得更為理想的工作效果，火電廠應(yīng)制定科學(xué)完善的檢修制度，明確日常檢修、定期檢修工作的原則，始終遵循“安全第一”的原則，保證檢修人員的人身安全，針對已損壞或是超過使用壽命的電氣設(shè)備，必須及時(shí)更換處理，并加強(qiáng)對電氣一次設(shè)備的管理，在技術(shù)與設(shè)備上進(jìn)行不斷創(chuàng)新，從而大幅度降低電氣設(shè)備故障發(fā)生率。同時(shí)，火電廠可通過借鑒和學(xué)習(xí)國內(nèi)外優(yōu)秀的電氣一次設(shè)備檢修經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)、管理理念與制度，進(jìn)一步優(yōu)化自身的檢修管理工作。值得注意的是：這些新經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)等不可直接照搬照抄，必須結(jié)合自身實(shí)際生產(chǎn)情況，做到實(shí)事求是。其次，火電廠應(yīng)明確電氣設(shè)備檢修管理工作的責(zé)任人，加強(qiáng)對這些檢修管理人員的教育培訓(xùn)，有效提高其職業(yè)素養(yǎng)，從而確保電氣設(shè)備檢修工作的有序開展。另外，火電廠需要健全電氣一次設(shè)備的檢修策略，優(yōu)化檢修管理方法，在傳統(tǒng)單一的檢修管理方法上進(jìn)行創(chuàng)新，摒棄陳舊不合理的檢修管理反復(fù)，引入現(xiàn)代化檢修管理方法，制定規(guī)范的檢修管理制度，確保檢修管理工作的合理性、規(guī)范性與強(qiáng)制性，從而對檢修人員的行為進(jìn)行有效約束，保證電氣一次設(shè)備檢修工作高質(zhì)量開展。

3.2 強(qiáng)化對電氣一次設(shè)備的監(jiān)管

在電氣一次設(shè)備的檢修工作中，火電廠需要安排專業(yè)技術(shù)人員對檢修工作過程全流程進(jìn)行監(jiān)督，旨在實(shí)時(shí)掌握設(shè)備的檢修狀況，時(shí)刻監(jiān)控電氣設(shè)備的維修情況，進(jìn)而確保檢修人員嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范開展工作，確保檢修效果。

3.3 提高檢修人員的綜合素質(zhì)

火電廠應(yīng)重視對檢修人員的理論知識與技能培訓(xùn)，確保其有足夠的檢修技術(shù)能力，掌握當(dāng)下最新的檢修理論知識，并具備良好的責(zé)任心，能夠在檢修工作中嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)制度和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢修，工作態(tài)度認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，不敷衍了事，真正的將檢修工作做到位，從而確保檢修工作的快速有序開展，還能夠保證檢修工作的高質(zhì)量。

4 結(jié)語

綜上所述，在火電廠生產(chǎn)過程中，由于受到人員操作、外部環(huán)境、設(shè)備自身等多方面因素的影響，導(dǎo)致電氣一次設(shè)備極易出現(xiàn)各種故障問題，這些問題將會嚴(yán)重影響到火電廠的安全可靠生產(chǎn)，損害到火電廠的經(jīng)濟(jì)利益與社會利益?；诖耍痣姀S必須加強(qiáng)對電氣一次設(shè)備故障檢測與維修，采取對應(yīng)的檢測方法，找出各種故障問題發(fā)生的原因與位置，然后采取有效的維修措施，以盡快解決故障問題；同時(shí)需提高檢修人員的綜合素質(zhì)，制定完善的檢修制度，從而確保檢修工作的效果。