火電廠電氣運行故障與解決措施研究

雷中霖

（陜西德源府谷能源有限公司）

0 引言

火電廠電氣運行故障與解決措施的研究，是保證火電廠穩(wěn)定安全運行，充分發(fā)揮其在電力系統(tǒng)中組成價值的重要基礎。火電廠生產運行中，發(fā)電、輸送、使用等均同時進行，所有環(huán)節(jié)必須同時作業(yè)，若某一環(huán)節(jié)出現問題，火電廠生產便會面臨停產的可能。電氣系統(tǒng)作為火電廠運行系統(tǒng)關鍵組成，因為火電廠電氣設備組成復雜，加上高低交互分布，所以增加了電氣運行故障定位與檢修難度?；痣姀S的電能儲存比較難，對電氣設備容量要求嚴格，同時還需要做好備用準備，多機組聯合下形成復雜的電網運行框架，這種情況下，為火電廠電氣穩(wěn)定運行帶來更大壓力?；诖?，加大對火電廠電氣運行故障的研究力度，不斷提煉故障解決經驗，為電氣運行與隱患排除提供助力。

1 解決火電廠電氣運行故障的重要性

火電廠電氣運行故障的出現，威脅火電廠正常生產，影響火電廠社會效益。火電廠生產工序示意圖如圖1所示，電氣運行貫穿火電廠生產全過程，對火電廠安全生產有重要意義。

圖1 火電廠生產工序示意圖

火電廠電氣運行故障與供電效率有直接關系，若工作人員不能迅速定位處理，必然會導致火電廠發(fā)電成本增加，并影響供電效率。

電氣運行系統(tǒng)中涉及大量電氣設備，設備從選型、引入到運行等所有流程，都必須對質量嚴格要求。但是因為每個流程均涉及大量影響因素，如果不能及時排除電氣運行故障，不僅會增加電氣運行系統(tǒng)風險，還會帶來額外成本支出［1］。

正因為如此，火電廠必須要重視解決電氣運行故障，做好日常檢修與維護的同時，為電氣系統(tǒng)運行構筑安全屏障，做好隱患排查與風險預警工作，保證設備檢修與維護策略落地生效，做好電氣系統(tǒng)檢修與故障解決記錄工作，不斷提高電氣系統(tǒng)故障解決水平。

2 電氣運行故障分析及解決策略

2.1 電氣運行系統(tǒng)分析

電氣運行故障的解決，必須對電氣運行系統(tǒng)有全面了解。特別是火電廠電氣運行系統(tǒng)設計復雜，對電氣主接線的設計流程與電氣運行系統(tǒng)流程科學梳理，以此為電氣運行故障的分析與解決做好準備工作［2］。如圖2所示，為火電廠電氣主接線設計與電氣系統(tǒng)運行流程示意圖，結合圖2對電氣運行故障解決進行深層次分析。

圖2 火電廠電氣主接線設計與電氣系統(tǒng)運行流程示意圖

2.2 電氣系統(tǒng)故障與具體解決策略

2.2.1 導線故障與解決

電氣系統(tǒng)運行中，導線故障主要包括兩種類型，絕緣層短路、導線溫度異常。電氣系統(tǒng)的正常運行，需要導線連接支撐，因此導線是電氣系統(tǒng)的基礎組成。導線故障的出現，主要原因分為以下幾方面：

（1）導線故障

火電廠電氣系統(tǒng)設計復雜，火電廠地理位置特殊，內外部環(huán)境因素復雜。導線對應用環(huán)境的適應性不足，如過于潮濕環(huán)境下，會增加導線受潮風險，并且磨損問題加劇，必然會誘發(fā)導線絕緣層失效或脫落，繼而電氣系統(tǒng)出現短路［3］。如過于干燥環(huán)境下，導線絕緣層暴曬或過度風吹等，表層開裂，導線內芯外露，增加火災風險?；痣姀S電氣系統(tǒng)的長時間運行，導線承受負荷變大，溫度異常風險增加，必然會帶來不必要的問題。

（2）解決策略

通過對導線故障的分析可以看出，火電廠電氣系統(tǒng)運行中，導線的應用環(huán)境、日常檢查與故障監(jiān)測排查等非常重要。工作人員具體可從以下角度著手解決：

第一，導線鋪設與安裝之前，工作人員需對安裝區(qū)域展開實地勘察，整理導線安裝的環(huán)境影響因素，在導線安裝方案中對不利因素及時規(guī)避，并做好絕緣體保護與導線防腐蝕處理，以此達到延長導線使用壽命，增強導線性能的目的。

第二，根據導線鋪設方案，設置并安裝導線監(jiān)測與保護裝置，隨時觀察導線狀態(tài)，對異常處迅速定位并發(fā)送預警信號［4］。信號裝置依據導線運行負荷參數變化，靈活調整線路運行狀態(tài)，借此實現導線運行短路故障的有效預防。

2.2.2 電氣接地故障與解決

（1）電氣接地故障

電氣系統(tǒng)中電氣接地故障的出現，主要因為接地處理不合理，所以導致電氣系統(tǒng)運行發(fā)生短路故障。電氣系統(tǒng)接地主要為兩種方式，其一為直流系統(tǒng)；其二為交流系統(tǒng)。電氣系統(tǒng)會根據電阻參數，對電流適當調整，以此為電力系統(tǒng)運行提供支撐。電流值必須控制在合理范圍內，以此科學規(guī)避電氣接地故障。此外，電氣接地檢查不到位，日常維護不科學，電氣設備長時間運行而造成的部件老化等，都會引發(fā)電氣接地故障。

（2）解決策略

基于火電廠電氣系統(tǒng)接地故障實況，對接地線科學規(guī)劃設計。根據電氣設備不同階段，采取對應的設置方式：

其一，接地保護階段接地線的設置，需以環(huán)路式對設備接地線進行設置，有效調整電壓數值，以此保證電氣設備運行安全。

其二，設備接地階段接地線的設置，要求工作人員提前檢測電氣設備內部，對電氣系統(tǒng)實況進行勘察，確保所有部件檢查全面，科學排除安全風險。

其三，接地設計階段接地線的設置，提前做好接地材料檢查工作，及時更換接地材料中腐蝕、破損部分，在此基礎上，對接地不良問題科學規(guī)避。

其四，根據電氣接地設置與檢修規(guī)范，綜合考慮電氣設備接地設置影響因素，做好日常檢修基礎上，對熔斷、腐蝕等故障科學定位并及時解決，提高電氣接地故障解決效率［5］。

2.2.3 發(fā)電機發(fā)熱故障與具體解決策略

（1）發(fā)電機發(fā)熱故障

火電廠電氣系統(tǒng)的運行，發(fā)電機是關鍵組成。因為電氣系統(tǒng)的長時間工作，發(fā)電機負荷增加，不可避免會出現發(fā)熱現象。但是若不能及時處理，就會導致發(fā)電機發(fā)熱問題加劇，威脅到發(fā)電機的運行安全，縮短設備使用壽命。發(fā)電機發(fā)熱故障作為火電廠電氣系統(tǒng)常見問題，發(fā)電機發(fā)熱原因多元化。如發(fā)電機內部零部件在長期運作下磨損加劇，過大摩擦力的影響必然會引起發(fā)電機發(fā)熱。發(fā)電機處于發(fā)熱的情況下，鐵耗與銅耗明顯增加，電流隨之波動，持續(xù)增加發(fā)電機運行負荷。電流運轉期間產生熱能是必然過程，但是若不能對熱能及時疏散，就會加劇熱能發(fā)散速度，威脅發(fā)電機運行安全。發(fā)電機運行中除機械升溫之外，若軸承缺油同樣會引起發(fā)電機發(fā)熱，因此針對發(fā)電機發(fā)熱故障，必須客觀分析故障原因，隨后制定針對性解決方案。

（2）解決策略

發(fā)電機過度發(fā)熱故障的解決，需根據發(fā)電機發(fā)熱實況分析，選擇適配的降溫處理措施。目前發(fā)電機發(fā)熱冷卻常用措施包括三種，以下展開詳細研究：

①氫氣冷卻法

氫氣冷卻法的應用，主要從減少熱量角度出發(fā)，幫助發(fā)電機有效控制能量損耗。工作人員應用特殊處理方式，將冷卻介質進行調整，由氫氣替代空氣，并且在發(fā)動機內設置氫氣再冷卻器。但是氫氣冷卻法對操作要求極高，若操作不當必然會帶來一系列問題，威脅發(fā)動機的運行安全。

②密閉空氣冷卻

密閉空氣冷卻方法適用于大型火電廠，并且對環(huán)境適應性強。該方法借助封閉循環(huán)系統(tǒng)，有效控制冷卻介質，特別是與空氣接觸期間可能存在的污染，保證密閉式空氣循環(huán)流通，在此基礎上，達到科學預防堵塞問題的目的。但是密閉空氣冷卻方法的應用需要設備支持，因此會增加火電廠經濟壓力，這方面需要根據火電廠實際情況科學選擇。

③水冷卻

水冷卻方法在發(fā)電機發(fā)熱故障處理中的應用，主要通過構建水冷卻系統(tǒng)，將水作為發(fā)電機冷卻介質，協(xié)助發(fā)電機有效降溫。水冷卻方法包括兩種類型，其一是濕式冷卻，具體包括直流冷卻水系統(tǒng)、開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)；其二是干式冷卻，具體為閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。其中直流冷卻水系統(tǒng)并非循環(huán)應用，以人工、天然冷卻池交互應用，所有冷卻水均屬于單次應用，因此冷卻水消耗量比較大。開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)與閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的冷卻水則可重復循環(huán)利用。因為水冷卻方法的應用成本比較低，適用于各種類型的火電廠，所以是發(fā)電機發(fā)熱故障冷卻處理的首選方法，并且應用前景廣闊。

2.2.4 定子端部位置緊固件絕緣磨損故障與解決策略

火電廠電氣系統(tǒng)運行中，定子端部位置在設備長時間運行下，緊固件絕緣磨損嚴重，如果不能及時養(yǎng)護與處理，必然會引發(fā)絕緣磨損故障，影響發(fā)電機發(fā)電效果。尤其是汽輪發(fā)電機，定子繞組作為重要組成，必須提高對其絕緣磨損的重視。定子端部位置的緊固件受影響因素比較多，絕緣體磨損會嚴重縮短緊固件使用壽命，影響定子繞組功能，因此絕緣磨損故障的解決與科學預防至關重要。對于緊固件絕緣磨損故障的處理，首先分析故障出現的原因，隨后采取對應的解決措施。若緊固件絕緣磨損故障出現的原因為壓簧，及時選擇相同規(guī)格壓簧并更換；若緊固件絕緣磨損故障出現的原因為緊固件，則根據緊固件結構分析，積極優(yōu)化改造，以此去解決磨損故障，增強緊固件性能。

3 結束語

綜上所述，通過對火電廠電氣系統(tǒng)運行故障的分析與解決措施梳理，對火電廠電氣系統(tǒng)運行的重要性有更準確地理解?；痣姀S電氣運行中故障的解決必須對出現原因與影響因素等詳細分析，并采取對應的解決措施。如導線故障的解決，因為導線應用環(huán)境復雜，絕緣體失效、表層開裂等原因均會引發(fā)其故障，所以解決措施必須從保護絕緣體，科學規(guī)劃等方面展開。發(fā)電機發(fā)熱故障、定子端部位置緊固件絕緣磨損故障等，都需要以故障出現原因去明確解決方向，借此達到解決電氣系統(tǒng)運行故障，提高電氣系統(tǒng)運行安全的目的。