火電廠電氣設備維護管理與檢修技術探析

國家能源博興發電有限公司 孟德榮 張振興

本廠現有兩臺330MW 國產亞臨界抽氣供熱燃煤機組，設計機組的年利用小時數為5000h，年發電量約為35億kWh。本廠主要承擔冬季1500萬m2范圍內的居民供暖任務，上述兩臺機組于2009年正式投入使用，2016年進行第一次檢修，并在該期間落實國家政策要求對兩臺機組進行低排放量改造。設備改造結束后的NOx 排放量濃度＜40mg/Nm3，SO2排放濃度＜28mg/Nm3，粉塵排放量＜8mg/Nm3，各項排放指標均達到國家要求。

設備運行階段，監控人員發現發電機定子引出水線出水溫度為106℃和45.8℃，設備出現溫度異常狀況，機組負荷由330MV 下降至320MW，發電機內氫氣壓強為296kPa，機組發出發電機故障跳閘指令。機組跳閘后，現場調試人員第一時間進行安全停機操作并立即向上級匯報，第一時間聯系公司進行檢查。本次計劃對本廠停機機組進行C 級檢修，并按照相關設備檢修指導文件制定設備檢修標準。根據本廠設備上一周期的運行狀況，對機組設備進行全方位檢修，及時消除設備運行階段的安全隱患，保障設備的正常運轉。檢修周期計劃為20天[1]。

1 電氣設備檢修措施

火電廠的電氣設備檢修工作流程較為復雜，本廠為提高設備檢修效率，使用在線和離線兩種檢測系統同時運轉，實時掌握設備運行數據，隨后參考相關數據以及設備性能明確設備運行問題，評估設備的運轉性能。一旦發現異常狀況，應對檢測數據全面分析并制定設備維修計劃。

1.1 變壓器狀態檢修

本廠在對變壓器設備進行檢修工作中，主要采用以下幾種技術。

局部放電在線檢測。設備長期在環境惡劣的情況下運轉，且設備負荷壓力較大，極易出現局部異常放電情況。一旦出現該項問題不僅影響本設備的正常運轉，還會對周邊其他設備造成危害。為降低該問題對電氣設備的影響，本廠技術人員采用脈沖級鑒別法、定向耦合法和超聲波定位法進行檢測。上述方式抗干擾能力強，能夠最大程度保證檢測的準確性。

油氣在線分析技術。該種方式主要使用氣相色譜法對變壓器內部的汽油進行氣體成分分析和濃度檢測，針對檢測結果以判斷變壓器的運行狀態。但隨著當前科學技術水平的不斷發展進步，該種方式已經無法滿足現代的檢修要求。在線檢測技術逐漸得到廣泛應用，利用氣相色譜原理對變壓器中的溶解氣體進行處理，并使用計算機設備以及專業軟件系統進行分析，利用半導體傳感器轉化的電信號對設備狀態進行判斷。該種方式的檢測精準度較高，且能夠極大提高檢測效率。

紅外線測溫技術。該種設備具有精準度高、靈活性強的優勢條件。技術人員可通過紅外探測器接收部分所輻射的紅外信號，通過計算機技術的分析處理將信號轉化為標準信號，并將處理完成的數據傳送至管理平臺，建立局部紅外熱像圖。隨后，技術人員可針對圖像對設備進行檢修，以便于快速準確判斷設備故障部位，實現對設備的有效處理。

1.2 發電機狀態檢修

發電機作為電氣設備的重要組成部分，常見故障問題主要來自定子和轉子。針對上述問題，本廠在檢修工作中主要采取針對性的檢修方式。

在對定子檢修工作中主要使用在線檢測方式，以了解定子各項指標的變化情況。一旦在檢修過程中發現異常數據，可使用局部放電準確判斷故障發生位置，便于技術人員展開精準的檢修工作[2]；在轉子故障檢修方面，主要故障類型包含轉子橫向彎曲振動、護環應力腐蝕、轉子接地、匝間短路以及超負荷運行等問題。上述故障類型都會對發電機的正常運轉造成不利影響。因此，在該部位的故障檢測工作中本廠采用紅外線檢測技術、馬達檢測技術以及油液分析技術。同時在工作中適當引進現代化信息設備，并建立計算機管理系統以實現對故障問題的全面監測記錄，整合數據信息以為設備的正常運轉提供保障。

其中，發電機的差動保護定值如下：發動機差動啟動定值0.24、發動機差動速斷定值4、發動機差流報警定值0.2、發動機比率制動起始斜率0.2、發動機比率制動最大斜率0.5；發動機匝間保護定值如下：橫差電流定值45A、橫差電流高定值50A、橫差延時（轉于一點接地時）12s、縱向零序電壓定值3.5s、縱向零序電壓保護延時0.3s。

1.3 輔助系統狀態檢修

本廠電氣設備中，發電機輔助系統主要出現的故障包含漏氫量超標、氫爆和漏油問題，技術人員針對上述問題采取針對性的檢修方式。

漏氫量超標問題的處理。一旦出現該項問題，不僅會造成嚴重資源浪費現象，還會影響輔助系統的安全運行。對此，技術人員采用涂肥皂水、鹵素檢測儀和漏氫檢測儀進行監測以在短時間內找到故障問題，從而進行針對性處理；氫暴處理。為降低該類問題的發生概率，本廠采用具備防爆功能的設備元件強化硬件設備，以增強整體的防護水平。同時在內部安裝2個獨立的氫氣純度檢測裝置，以便于實時檢測內部的氫氣純度，以防止問題進一步擴大，造成更嚴重的經濟損失。

漏油處理。該種問題的危害性較強，不僅影響輔助系統的正常運轉，還會導致傳感器失效，無法開展檢測工作，難以了解各項電氣設備的運行狀況，使其面臨較大安全隱患。在該類問題的處理方面，本廠采用油液分析系統監測設備全面收集設備運行信息，以保證設備的安全運轉。

2 火電廠電氣設備故障處理

2.1 諧波處理

火電廠中電氣設備由多個零件共同組成，其中供電系統中變壓器在保障電力穩定供應方面具有重要作用。一旦在設備運行中諧波電流侵入到變壓器中，會導致變壓器零件損壞。內部如果存在高頻率的電流，會出現臨近和集膚效應，從而導致變壓器內部出現大量熱能，導致變壓器的自身結構受到損害。如果系統中長時間存在諧波電流，會對變壓器的絕緣系統造成不利影響。

本廠在對設備內部的諧波處理方面主要從幾方面展開：由于該項問題產生的原因在于使用非線性元件，因此在處理方面可從源頭著手改進。在連接變壓器方面應關注接線方式，以降低外界因素的影響，從而保障供電系統穩定運轉；采用諧波補償裝置并在合適位置安裝單調諧波濾波器，以實現對上述問題的有效預防，為大眾提供安全穩定的電力供應；在整流器選擇方面，應采用脈動數和整流相數多的整流器，以降低諧波數量。同時根據實際情況調整整流器數量，以保障供電系統的穩定運轉。

2.2 外觀檢查

本廠電氣設備的運行環境較為復雜，內部粉塵較多且外界環境潮濕。針對本次設備故障問題，技術人員應明確故障位置，重點檢查設備外觀以逐步排查故障問題。隨后拆除外殼，觀察內部的零件狀況，確定故障后判斷能否進行維修處理，如果情節嚴重可直接進行更換。設備檢測階段可以使用萬用表，明確設備內部的電壓和電流狀況，觀察保險絲情況，以此明確故障信息，從而開展針對性的故障處理方案[3]。

2.3 接地線設置

為保障本廠電氣設備的正常運轉，工作人員對接地線進行檢查，確保接地線設置合理。該項工作開展階段，相關人員運用環路式接地以降低設備內部的電壓狀況，確保保護裝置的正常運行。同時，加大對內部設備的檢查力度并制定周期性的檢修計劃，定期對設備進行維護，以保證電機的運行質量。相關人員還需全面掌握設備的主要材料、性能缺陷以及潛在安全隱患，提前做好防腐工作，避免出現設備接地不良的問題。日常檢修工作中，安排人員進行實地檢查，及時處理現存問題，以保障電廠的安全穩定運行[4]。

2.4 控制電機溫度

機電設備溫度過高會影響設備的正常運轉。因此，本廠在對設備日常維護過程中安排專門人員控制電機的運行溫度，并且做好冷卻控制工作。為了避免電動給水泵、凝結水泵、循環水泵等設備的溫度過高，可以采取以下措施進行冷卻處理：氫氣冷卻。主要利用氫氣以達到降低設備內部溫度的作用，該種方式對能源的消耗量較低，且能有效保障電廠發電效率；密閉空氣冷卻法。該種方式對于生產環境復雜的區域適用程度較高，降溫效果較好，但是在實際使用中所消耗的成本與能源相對較高；水內冷卻法。本廠在控制電機溫度工作中主要使用該種冷卻方式，由于該種方式使用過程中不會對設備造成負面影響且使用成本較低，對本廠工作的適用性較高。

2.5 加強導線處理

在對本廠電氣設備的導線處理工作中，技術人員主要從以下幾方面開展：根據本廠的工作環境提前設計線路鋪設位置，防止導線運行階段受到周邊環境影響造成導線腐蝕、受潮問題，從而引發導線短路，對設備的正常運轉造成不利影響。其中，在對短路電流計算方面，可使用以下公式進行計算[5]。

抗阻法。主要使用三相系統中任一點的短路電流。計算精準度較高,其中：U20為變壓器的二次測空載線電壓，Zk為故障點電源側每相總阻抗。RK和Xk為故障點和電源側每相總電阻和總電抗：

合成法。該種計算方式應用于不了解電源參數的情況下。計算公式如下所示，其中：IscA為上級短路電流，IscB為線路末端電流，ZC為回路阻抗，U為電壓：IscB=U/（U/IscA+ZC）=IscAU/（U+ZCIscA）。

設備運行階段，為防止出現長時間停電現象，本廠提前準備備用電源以防止造成較大經濟損失。同時，導線鋪設結束后設置保護裝置，并在合適位置安裝信號保護系統，實現對導線狀況的全面監管。一旦出現導線負荷壓力過大的情況立即啟動保護裝置，以降低導線短路的發生概率。同時，電氣設備檢修前期，本廠廣泛收集資料，并針對火電廠的實際運行狀況設置電源切換方案。為降低故障發生概率，本廠定期更換老舊設備，積極引進先進技術，以有效解決切換電源故障問題。

2.6 處理設備冒火

在發電器設備冒火的處理方面，本廠人員首先對發電機的碳刷位置進行檢查，并使用紅外線測溫儀、直流鉗等裝置測量碳刷的溫度以及電流狀況。如果設備所檢測到的電流較小，應安排專門人員進行調整，確保該部位正常運轉。同時，在檢測設備選擇方面盡可能使用同一型號設備，保障壓簧壓力合理，以實現對碳刷阻值的有效協調；定期對該部位展開檢查工作，一旦出現溫度升高或部分參數不符合規定的情況應第一時間進行處理，以防止發電機設備出現冒火問題。

此外，如果定子端部固件存在磨損問題，應對故障問題進行全面排查，及時更換老舊零件，并定期更換存在問題的緊固件，防止對設備的正常運轉造成影響[6]。

3 結語

火力發電廠中電氣設備的運行狀況直接影響電力供應的安全性和穩定性，日常維護與檢修工作的順利開展，能夠確保內部各項電力機組功能全面發揮，為后續工作的實施提供設備保障。對此，火力發電廠應定期組織內部人員進行設備養護和檢修工作，及時發現潛在的故障問題，并采用先進的設備檢測技術實現對設備運行狀態的全面監管，保障各項運行參數合理，以降低故障問題的發生概率，進一步增加發電廠的經濟效益。