發電廠電氣設備常見故障及應對策略

彭立忠

（國電電力大同發電有限責任公司，山西大同 037043）

0 引言

隨著經濟的快速發展，我國各行業對電力資源的需求逐步增加，雖然發電廠不斷更新發電技術與設備，但電氣設備在運行中仍會出現各種故障，影響電氣設備的正常運行，甚至引發安全事故，因此，積極研究電氣設備常見故障的處理策略，確保發電廠電氣設備的正常運轉至關重要。

1 電氣設備及故障概述

發電廠的電氣設備主要包括配電設施、發電機、變壓器及其他配套設施，這些設備的穩定運行，對于發電廠的生產經營意義重大。評價某一電氣設備的運行質量，主要看其運轉是否穩定、操作性能是否良好，如果這兩個方面出現問題則說明電氣設備出現了故障。隨著電力技術的升級，一些性能良好的電氣設備被廣泛應用到發電廠中，大大提高了發電效率，但是也增大了電氣故障發生的概率。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效率，更好地保證電氣設備的正常運行。

2 發電廠電氣設備常見故障

2.1 電機故障

電機為整個發電設備提供驅動力，對主輔機組的設備運行具有重要影響，但也極易發生故障，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、聯軸器間隙發生改變及鍵槽損壞等；電氣故障一般是內部短路、電機過熱及控制測量回路故障等。

2.2 開關設備故障

發電廠的電氣開關設備起到電力切換的重要作用，但是也是頻繁發生故障的設備之一。一般來說，電氣開關設備的故障包括控制回路故障、介質損壞、導電回路過熱、電氣設備觸頭接觸不良等，這些故障會對電氣設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，我國現有電力設備系統無論在內部功能還是在內部結構上都有一定的缺陷，所以在電力的輸送過程中，仍然需要把接地處理當作保護電力設備的基本技術手段。對部分電氣設備進行接地處理，一方面可以確保電氣設備的正常運行，另一方面也有利于保護工作人員的人身安全，但是近年來隨著用電量的持續增加，供電負荷急劇增加，電氣設備發生接地故障的概率也相應增加。接地故障主要有兩種：一是交流接地故障，多數為電機接地故障；二是直接接地故障，這種故障并不總是引起短路，相應地熔斷器也不會發生斷熔現象，這會造成一種發電設備運行正常的假象，因此該類故障往往不能在第一時間被發現，從而導致故障進一步升級。

2.4 電壓故障

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

2.5 備用電源故障

在電廠運行過程中，為保障電氣設備的正常運轉，一旦發生斷電、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，這會導致母線內的設備轉速下降，啟動時間越長、轉速下降的情況也越嚴重。當啟動時間大于額定值時，由于電氣設備減速過多，將導致鍋爐等設備無法正常工作，甚至會使發電機停轉。

3 發電廠電氣設備常見故障的應對

3.1 電機故障的排除

確保電機的安全運行對于發電廠其他設備的穩定運行至關重要，因此，要對不同原因造成的電機故障進行逐一排除，對具體問題進行具體分析，制定科學有效的處理措施。當電機不能正常啟動時，首先應檢查電機外觀、軸承及電源是否正常，并利用搖表檢測電機內部的絕緣層，排除電機掉相、短路等故障。同時，發電廠要實行定期維修制度，定期對發動機等設備進行監測與維護，減少故障的發生，還應針對不同電氣設備制定相應的操作流程與維修責任，確保維修人員根據流程進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，建立設備維護檔案，以提高電機設備的故障維護效率與質量。

3.2 加強開關設備維護

開關設備故障的發生與設備質量及后期維護有直接關系，因此，發電廠檢修部門一方面要從源頭上把好關，采購合格的開關設備，盡量在正規廠家購買成熟的產品，提高設備質量。另一方面要遵守開關設備的相關使用規定，嚴格執行開關設備的停送電操作流程，并于機組定期維護期間對開關設備的一、二次回路進行檢修。根據設備可承載的最大負荷，每年對開關設備安裝地點的斷流容量進行重新核算，并采取有效防護措施，避免斷流容量不夠而造成的開關設備爆炸或燒毀。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保護失靈等問題。斷路器設備尤其是聯絡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，不然應使用防污涂料或采取清掃措施。此外，應定期清掃氣動機構的空氣過濾器、防塵罩，排出儲氣罐內的積水，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要采取相應的處理措施，還應定期檢查液壓機回路，看是否存在滲油現象，并記錄油泵的累計啟動時間。

3.3 合理進行地線布設

為電氣設備鋪設接地線的主要目的是保護工作人員與設備的安全，但是受線路短路等因素的影響，鋪設接地線后很容易引發設備接地故障。為避免此類故障，應當優化接地線結構，如采用環路式接地結構取代傳統接地方式，該結構能夠有效提高設備運行的穩定性與安全性，可以有效降低對地電壓，即便某處接地線發生故障，其他線路的運轉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，還要為電氣設備配備相應的報警系統，一旦線路發生異?？梢粤⒓窗l出警報，并且報警系統還可以協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 加強設備運行監控

在電氣設備的運行過程中，發電廠要實時監控設備的溫度、電流及電壓等數據，及早發現異常情況，提高電氣設備運行的可靠性與安全性。在負載條件一定的情況下，電氣設備的運行數據要基本保持在平衡或穩定的范圍內，如果出現溫度突然升高或電流大幅度增加等問題，就要立即關掉電氣設備，安排維修人員查找原因并及時處理，以避免發生大的安全事故，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。因為電網系統的發電機勵磁系統或無功調整等方面的原因，機端電壓往往會發生小幅度的波動，尤其是在發電機進相運行時，可能發生廠用電壓小于電氣設備額定電壓的情況，導致電流增大、溫度升高直至跳閘。此外，當設備出現交流接地時，如果保護拒動，那么電流就會快速增大，可能造成設備燒毀，所以必須強化對電氣設備運行數據的監視，以避免發生重大事故。

3.5 合理選擇冷卻手段

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

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

（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，可以減少發電廠在通風設備上的資金投入。但是該方法也存在一定的缺點，由于氫氣是可燃氣體，在發電廠這樣的高溫工作環境中有很大安全隱患，稍有不慎就會發生爆炸。

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

發電廠可以根據企業的實際情況，選擇合適的冷卻方法，從而提高發電廠經濟效益。

4 結論

發電廠電氣設備的正常運轉對于電力企業意義重大，一旦發生設備故障將造成嚴重的安全隱患，不僅會導致電氣設備不能正常工作，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，電力企業要高度重視電氣設備的故障檢測與維護，及時排查安全隱患，保障電氣設備的正常運行。