發電廠電氣運行中常見故障問題分析

董昶

（蘭州西固熱電有限責任公司 甘肅蘭州 730060）

發電廠電氣運行中常見故障問題分析

董昶

（蘭州西固熱電有限責任公司 甘肅蘭州 730060）

火力發電是我國當前主要的發電形式，其運營狀況直接影響到電力的及時供應及社會經濟的發展，而發電廠的正常供電又在一定程度上取決于電氣運行質量。因此，重視發電廠電氣運行故障的研究具有重要作用。在本案，筆者結合工作經驗，淺析發電廠電氣運行故障的成因及其應對措施。

火力發電廠；電氣運行故障；成因；處理

引言

電力安全生產是發電企業管理水平的綜合體現，而電氣設備安全管理又是電力安全生產的重要內容，理應加以重視。發電廠的電氣設備數量龐大，一旦管理工作不到位，便會在運行中發生故障，并直接影響到電力企業的生產利益及正常供電。據此，為了實現電力企業的安全生產目標及正常供電，筆者首先分析火力發電廠電氣運行故障的成因，然后再進一步提出應對措施。

1 發電廠電氣運行故障的成因

火電廠電氣設備在長期運行中難免會發生故障，但一旦發生故障，便極易引起大面積停電及損毀設備，甚至危及生命財產安全。通常而言，可將火電廠電氣設備運行故障分為隱性和顯性兩種，其中顯性故障包括發電機發熱或冒煙、接觸點冒出火花、線圈變色、熔斷器斷開和斷路器跳閘等；隱性故障包括由電氣元件選型、調整或參數設定不當等所致的故障。針對上述方法，可先參考電氣原理圖來確定故障的范圍，并找出故障點，然后再結合故障的成因提出應對方案。據此，筆者針對以下幾種常見電氣運行故障的成因展開討論：

（1）電氣設備溫升過快。為了滿足社會經濟的供電需要，火力發電廠通常需要進行長時間且連續的工作。如此一來，電氣設備會有較大程度的銅鐵耗損，期間設備會產生大量的熱量，而受此影響，便會加快設備的溫升速度。另外，長期在這種高溫環境中工作，會加快設備絕緣體的老化程度，并進一步影響電氣設備的運行效果，甚至引發安全事故。調查發現，電氣設備溫升過快的原因如下：電氣設備在長時間的運行中，雖然銅鐵能將產生的熱量消耗，但設備的整體降溫和散熱性較差，同時電廠未制定科學的方案來管理電氣設備的運維，從而導致電氣設備溫升過快。

（2）備用電源自動切換。為了保證電氣設備在斷電或停電等條件下仍能正常運轉，一般需為發電機等設備配備備用電源。通常而言，火電廠電氣設備所設的備用電源分為高、低壓備用電源，其中備用電源的配備數量由發電機的容量、數量、接線盒控制方式等因素而定。一旦發電機在斷電或停電情況下停止工作，便會自行切換至備用電源，但在這一切換過程，電氣設備會在時間的推進中做遞減運動。因此，從停止工作到成功切換至備用電源的間隙，電氣設備的運行速度與工作常速間存在較大的差異。如此一來，在切換至備用電源以后，突然的電壓沖擊會危及電氣設備的安全。另外，一旦備用電源的切換耗時過長或切換無效，則不僅影響到電氣設備的正常運轉，甚至會引起電氣設備重啟困難等系列問題。

（3）發電機電壓超載。電壓是衡量供電質量的主要標準，一旦電壓不穩，便會對整個供電系統產生不利的影響。研究發現，發電機在電壓不穩定的狀態下，其電壓的變化幅值一般比額定值約大±5％。如此一來，過高的電壓會影響發電機運轉的穩定性，并使其勵磁或轉子電流增加，繼而加快轉子繞組的溫升速度及老化速度。另外，當高壓比額定值高時，鐵芯的溫升過快會使其加速損耗及危及定子絕緣的安全。反之，當電壓比額定電壓的90％低時，便會使發電機定子繞組的鐵芯運行在不飽和的狀態下，繼而引起失步或振蕩等問題，其中嚴重的低壓還應降低廠用機械設備的轉速和做功及引起定子繞組的溫度比允許值高。在這樣的情況下，電壓的再次升高還會引起定子繞組的溫度異常。

2 發電廠電氣運行故障的應對措施

為了保證火力發電廠電氣設備的安全運轉，筆者針對上述運行故障提出如下應對措施：

（1）優選冷卻手段，以防電氣設備過熱。發電機等電氣設備在長時間的運轉中會產生大量的熱量，從而引起自身溫度升高及絕緣層老化速度加快。針對這一問題，筆者認為可通過裝設高性能的散熱系統來及時排出電氣設備在運轉中產生的熱量，同時亦可采取合理的冷卻方法來冷卻發熱的電氣設備。目前，在發電廠中常用的電氣設備冷卻方法包括水內冷卻法、氫氣冷卻法和密閉式空氣冷卻法。其中，水內冷卻法利用了水的散熱能力好這一特征，冷卻效果非常理想且使用過程安全可靠，目前其在大型的火力發電廠中得到了廣泛的應用；針對氫氣冷卻法，由于氫氣的自然氣密度極低，則以氫氣為熱量的載體來冷卻電氣設備具有極佳的散熱效果及其投入成本也不高，但氫氣是一種可燃性氣體，因此在高溫環境下極易引發安全事故；密閉式空氣冷卻法可在冷卻中建立一個封閉的循環系統來防止冷卻介質接觸空氣而造成污染，從而避免了堵塞等問題對冷卻效果的不利影響，據此可將密閉式空氣冷卻法應用在發電環境惡劣的火力發電廠中。另外，火力發電廠在選擇冷卻方式時應結合自身綜合情況而定。

（2）定期檢修電氣設備，以保證設備的高效運轉。發電廠電氣設備在實際運行中極易發生接地線短路、備用電源自動跳閘等故障，這不僅會危及人員和設備的安全，同時還會增加電廠在電氣設備維修商的經濟投入。對此：①應制定責任制和操作制度，將責任具體到個人及在設備出現故障時，追究責任人的責任，同時要求全廠工作人員按流程操作設備；②定期維檢修電氣設備，并及時處理在檢查中發現的運行故障和安全隱患，同時詳細記錄下故障的檢修信息，注意針對暫時無法處理的故障和隱患，應采取措施防止其進一步擴大。比如，針對母線短路等非外部故障，可通過重啟主電源來予以升壓處理，而對外部故障而言，應對電氣設備進行隔離處理。綜上，在火電廠中，對電氣設備的定期檢修，可及時發現和防控可能存在的安全隱患和運行故障。

（3）密切監視發電機的電壓變化。研究發現，發電機的電壓一旦失穩，便會危及發電機的運行質量及使用壽命，因此應加以重視。引起發電機電壓失穩得原因很多，而在當前的技術條件下，發電機電壓失穩故障的處理是一項復雜而系統的工程。因此，在火力發電廠的電氣設備安全管理中，應嚴密監控發電機的運行狀況，一旦發現其電壓異常，應立即發電機及其關聯設備是否正常運轉，注意在必要時可通過切斷一些負電荷來恢復電壓，同時亦可在條件允許時，通過緊急拉閘來保證火力發電廠的安全生產。此外，通過安裝保護裝置亦可實現穩定發電機電壓的目的，注意嚴控保護裝置的啟動時間，以保證其作用的充分發揮。

3 結語

綜上，在電力技術不斷發展的今天，火電廠電氣系統的運行環境越來越復雜化，而在其運行中出現的故障也呈現出多樣化的特征。因此，為了保證火力發電廠電氣設備的安全運轉，應重視對常見運行故障的研討和處理，比如文中所述的電氣設備溫升過快、備用電源自動切換和發電機電壓超載等。對此，首先應積極開展定期維檢工作，以便及時發現問題及將故障造成的損失降至最低；其次是結合故障的成因提出針對性的解決方案；第三是做好預防工作，比如提高設備的技術含量、健全管理制度及加強電氣設備的安全管理等。

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