火電廠電氣運行中常見故障分析及措施

張 晶

（古交興能發電有限責任公司，山西太原 030200）

火電廠是電力系統的重要組成部分。電廠內的電氣設備分布散落，高低壓互相交錯，形成了較為復雜的小型電網。為保障火電廠的正常運轉，在日常工作中，運行人員應熟悉電氣設備的各種工作狀態，了解電氣故障容易發生的危險點，并做好應對措施，如遇到電氣故障，應當懂得如何及時處理，以免造成更大的危害甚至危害人身安全。

1 接地電流故障分析

1.1 工作接地的類型

電力系統中依據中性點的連接方式，分為大電流接地和小電流接地系統。中性點有效接地，比如直接接地或經小電阻接地，其故障時接地電流較大，稱為大電流接地系統。中性點不接地或者經消弧線圈接地、高電阻接地，其故障時接地電流較小，稱小電流接地系統。

1.2 接地故障簡要分析

接地故障指導體與地面出現意外聯接。當聯接的特性阻抗小到能夠忽視時，這類聯接稱為”徹底接地”。故障接地分成三種狀況。

（1）單相不完全接地當。產生一相不徹底接地時，即經過高電阻或電孤接地，這時候故障相的電壓減少，非故障相的電壓上升，雖超過相電壓，但達不上線電壓。電壓升高相為斷線相。

（2）單相完全接地。假如產生A 相徹底接地，則故障相的電壓降至零，非故障相的電壓上升到線電壓。電壓為零的相為接地相。

（3）保險熔斷電壓互感器保險熔斷，受電壓二次回路負載的影響，熔斷相電壓降低，但不為0。此時互感器低壓側會出現零序電壓，發出告警。

1.3 處理接地故障的方法

（1）產生單相電接地故障后，應立刻復歸警報，做好紀錄，快速匯報當值生產調度和相關負責人員，并按當值調度員的指令找尋接地故障，但實際搜索方式由現場檢修工選擇。

（2）有安裝小電流接地選線裝置或者故障錄波裝置的，可根據儀器報文判斷哪趟線路，及時切斷，通知檢修。

（3）如沒有查出，應詳盡查驗電網所屬配電室內電氣設備有沒有顯著的故障征兆，假如找不到故障點，再開展線路接地故障點的找尋。

（4）選用一拉一合的方法開展試拉件找尋故障點，當打開某條線路隔離開關接地狀況消退，便可分辨它為故障線路，并立刻報告當值調度員聽候處理，另外對故障線路的隔離開關、刀閘、穿墻套管等機器設備做進一步查驗。

1.4 解決接地故障的注意事項

（1）找尋和解決單相電接地故障時，應做好安全防范措施，確保人身安全。當發生接地事故時，工作人員在配電室內不可貼近故障點2 m 之內，戶外不可貼近故障點8 m 之內，如必要進到上述范圍，務必穿絕緣靴，佩戴絕緣手套及常用防護工具。

（2）為減少停電帶來的不良影響，在找尋單相電接地故障點時：先要試拉歷年來故障多、負載輕及負載不涉及工業生產，有可能危及人身安全的線路；試拉線路長、分支多、負載類型復雜的線路；試拉件線路短、負載重、支系少、特殊用途的關鍵線路。雙電源開關客戶可先調換開關電源再試拉，專用型線路應優先通告。若有相關工作人員報告某條線路上有故障征兆時，可先試拉這一條線路。

（3）若電壓互感器高壓熔斷器熔斷時，應當核對損壞熔斷器銘牌，用填裝有石英沙的瓷管熔斷器（一般額定電流為0.5 A）進行替換作業，這類熔斷器有優良的滅弧特性和很大的斷流容積，具備限制短路電流的能力。

2 發電機電氣故障分析

2.1 發電機的主要特點

隨著經濟的發展，用電量的增加，發電機組的單機容量也不斷增大，因此采用直接冷卻技術的機組，其故障率也隨之增大。

2.2 發電機失磁故障

失磁故障是指發電機勵磁異常降低或者完全消失。勵磁異常會導致勵磁電流下降的程度超過靜態穩定極限的允許值。常見的主要原因有：轉子勵磁繞組短接、勵磁繞組回路斷路、交流勵磁電源消失、滅磁開關跳閘。失磁會導致發電機向系統輸出的無功功率Q1變為向系統吸收無功功率Q2，造成總量為Q1+Q2的量差，進一步導致電壓下降；另一方面會導致發電機失步，危害轉子安全，甚至導致發熱增加，引起更大電氣事故。

2.3 定子接地故障

隨著機組容量的增大，采用水冷技術后，發電機中性點附近的水汽滲漏會導致絕緣老化，進而可能擊穿線槽導線，造成接地，此時中性點電壓升高到相電壓，甚至會引起兩相接地短路。針對這種情況，一方面要避免接地電流過大，損壞定子繞組絕緣，另一方面要安裝接地故障報警的繼電保護裝置，以便及時處理，防止事故擴大。

2.4 定子繞組短路

一般是指定子繞組的匝間短路或者兩相短路，這種事故多由于機械損傷、電腐蝕、振動、金屬疲勞而引起，事故發生時若不及時切除發電機，將嚴重損壞鐵芯和繞組。若要避免此類事故發生，應定期拆開發電機外殼進行檢修。

2.5 轉子接地故障

是指轉子的勵磁繞組絕緣損壞或擊穿，使勵磁繞組與鐵芯接觸，這樣就造成了兩點接地，從而形成短路。繞組短接后磁通勢減小，因此原有的磁通勢平衡將打破，進而引發機組振動，帶來更嚴重的事故災難。

2.6 發電機碳刷冒火故障

此種故障的成因及表現如下：發電機在正常運行時，碳刷會在保護罩內高速擺動，長此以往會產生磨損，偏離環繞電磁的電阻絲，此時發電機碳刷附近就會發生冒火、放電事故。技術人員在檢修發電機時，應加強對碳刷阻值情況的檢查，盡量為發電機安裝規格相同的碳刷，并對碳刷卡簧實施壓力測試。同時也應準備一定量的碳刷備品并標明電阻值，在故障發生后第一時間為發電機換上備用碳刷，盡量控制事故發生時的停電時間。

2.7 備用電源自動切換故障

目前電廠備用電源的切換方式通常包括兩種：手動慢速切換與自動切換。實際工作中，技術人員更多會使用第一種方式，在一定時間內對電源進行切換。但對此項工作的具體執行，卻很易受到多種因素的影響，導致電源切換無法一次性成功，電機有可能無法承受轉換電壓的沖擊，出現斷電情況，若無法順利轉換備用電源，發電機就會發生故障。因此電廠有必要就這一問題展開研究，找到行之有效的應對措施，例如采用快速切換模式切換備用電源，但此種方式也具有一定的風險，在切換過程中常出現一些障礙，導致轉換無法順利完成。

2.8 發電機高溫故障

電廠發電機長期處于高強度運行狀態，很容易產生大量的熱能，引發高溫故障。因此在平時應堅持采用合適的冷卻手段，控制發電機溫度到正常范圍內。例如，可為發電機的工作環境設置一些排風口，及時排出車間的熱量。

3 電廠電氣運行措施

為提升電氣設備故障應對能力，建議電廠管理者結合電廠的實際情況，分析現存電氣設備檢修管理制度中存在的不足，制定行之有效的創新措施，提升設備檢修管理水平，以不斷降低故障的發生頻率，防微杜漸，保障電氣設備的正常運行。

3.1 革新電氣設備檢修管理理念

近年來，隨著相關學科的不斷發展，電氣設備檢修工作已來到了創新的關頭。檢修管理中，對電氣設備運行狀態的實時監控越發重要，加強對這一功能的建設，不僅可提升電氣設備檢修效率，還可在一定程度上，控制電氣設備檢修管理的成本。電廠的相關工作者應及時結合時代要求，制定更為科學、更為詳盡的電氣設備檢修管理辦法，形成自上而下“一級管一級”的體系，同時加強對各種自動化、智能化設備管理技術的引入，以實時監控電氣設備的運行狀態，及時發現故障，并采用行之有效的措施解決故障，為電氣設備的持續穩定安全運營提供可靠的保障。

3.2 提升檢修管理者素質水平

隨著火電廠的發展，電廠電氣設備檢修管理工作體系已日趨成熟，各項巡視、排查、檢修、分析的方法都已完善，但負責電氣設備管理檢修的技術人員依然是此項工作的主體。因此電廠在平時應當加強對技術人員的培訓，全面提升其業務能力和綜合素質，構建一支現代化的電氣設備管理團隊，以應對新挑戰。實際工作中，技術人員需定期保養設備，在日常工作中，密切關注電氣設備的運行狀態，這要求他們對設備的構造、常見故障及檢修方法有著足夠的了解，電廠可從這一思路出發，加強對技術人員的培訓，結合其學習需求，為其提供高質量的培訓課程，對于技術人員普遍掌握得比較薄弱的知識與技能，可開展專項培訓課程，對于實際檢修中出現的疑難問題，也應舉辦專項會議講座，進行逐一攻破，切實提高技術人員的專業素質水平。

3.3 科學劃分檢修管理責任

一般來講，電廠中的電氣設備，按重要程度可劃分為：A 類主要發電設備、B 類主要輔助設備、C 類一般設備、D 類輔助設備。分別對應的是計劃檢修、定期檢修、狀態檢修、故障檢修四種檢修方法。班組長在日常工作中應采取措施，將檢修四類設備的責任細化落實到人，制定科學合理的設備管理目標，強化技術人員的崗位責任意識，督促其依據設備的結構部件易損程度，及故障發生頻次，針對每一臺設備，制定合理的點檢標準，對于備品備件、檢修作業指導書等也應準備齊全，保證設備健康安全可靠運行。此外，電廠在平時也應結合行業要求，以項目安全、質量、成本、進度控制為核心，加強對電氣設備檢修工作的標準化管理，不斷提升這一工作的專業化水平。

3.4 完善檢修管理規章制度

（1）電廠應加強對五級責任防護體系的設計，提升其完善性，將運行值班人、設備責任人、電氣專工、總工及專家隊伍的責任落實到位，督促其認真發揮自身的職能，及時排查、診斷設備的故障，以有效防治、整治故障；（2）電廠應加強對隱患排查管控管理制度的建設，堅決樹立“隱患就是事故”的工作理念，嚴格開展隱患排查治理工作，從日常隱患排查、專項排查、定期排查等多角度出發，及時發現電氣設備的故障隱患，按照“五定”原則全面落實整改，在月度安全分析會上匯報隱患整改情況，做到隱患“無死角，零漏洞”。

4 結語

電氣系統是電廠生產的重要組成部分，涉及很多專業化的內容，構成較為復雜，運行環境也相對特殊，一旦發生故障，極易給電廠的正常運行帶來多種不利的影響。因此電廠在平時應當加強對電氣設備的運維管理，提升電氣設備檢修管理效率，保證電氣設備的正常運轉，為電廠的持續發展提供高效、安全、環保的技術支持。