电厂电气运行中的故障、诊断与应对之策

苏彦坤

摘 要：电气设备运行的可靠性与电力生产的稳定性有直接的关联，也影响电厂的发电效益，所以必须加强电气设备的运行维护管理，减少故障发生率。因此本文对电厂电气运行中的故障、诊断与应对之策进行了分析。

关键词：火电厂；电气设备；运行；故障；诊断；对策

电厂电气设备相当于电厂的中枢神经与动脉系统，一旦出现故障对电厂的整体运行会造成很大影响，甚至可能导致电厂瘫痪，给电厂生产带来巨大损失，所以电气设备的运行维护是电厂的重要工作。电气设备在长期运行过程中受到内外因素的影响，功能退化到一定程度就形成了故障。如果在故障发生前通过诊断预知故障来临，然后采取有效的维修措施，那么故障是可以避免的，从而使电厂免遭损失，从这个意义上说，电气运行中的故障诊断及采取的应对措施是非常重要的环节，因此本文对相关内容进行了分析。

一、电厂电气运行中的故障与诊断方法

1.故障类型

目前，电厂电气设备的故障并没有形成统一的分类方法，但大致可按故障影响特征分为使用故障和性能故障，按故障发生部位分为内部故障和外部故障。使用故障是指不满足使用要求的故障，例如发电机输出电压、频率达不到电网要求，即使发电机仍能运转，也是一种故障。性能故障不影响使用，但对设备性能造成一定影响，例如变压器空载损耗增加导致变压器性能劣化、发热增加，此时变压器输出电压可能是正常的，但已对设备造成不良影响。内部故障是由设备内部因素引起的故障，例如设备内的电磁力、电弧、发热会造成结构损坏、绝缘击穿。外部故障是由外部因素引起的，例如电源电压、频率不符合要求及三相电压不平衡、环境因素影响等造成的故障。如果按故障机理分类，可分为温升故障、超限变动故障、电源切换故障等。电气设备温升过快，会导致绝缘迅速老化，造成温升故障。电气设备都有一定的允许运行范围，例如电压超过额定值的5%，或低于额定电压的90%，都会造成设备不正常，温升过高或震荡、失步。一般要求备用电源在主电源不正常时自动切换，但如果备用电源没有正常启动、启动时间延长或启动失败会影响发动机运行。按故障发生频次，有发电机电刷冒火故障、绝缘老化故障、导线故障等常见故障类型[1]。

2.故障诊断

故障诊断技术与维修制度的发展有很大的关系。维修制度经历了事后维修、预防维修到状态维修的过程。事后维修是在设备出现严重故障、无法继续工作时采取的维修策略，这种策略对诊断技术要求不高，因为设备解体后故障性质比较容易判别。预防维修是根据计划定期维修和更换易损元器件，主要采取预防性试验方法判断是否需要修理，例如春检常安排在雷雨季节来临前，如果预防性试验结果超出规范要求就需要安排停电检修。也采取包括电气分析法、绝缘诊断法、温度检测法、振动与噪声振动法、化学诊断法等进行诊断决策。预防维修的不足有以下这些：一是停电影响生产，而且停电后的试验条件与运行条件总会存在差别，难以发现一些潜在的绝缘性故障；二是检测周期内无法完全避免故障，即在下次试验前仍可能出现了未预知的故障；三是定期试验和维修造成很大的人力、物力的浪费，而且还存在过度维修的问题。状态维修是根据设备状态信息及相关诊断技术，判断、预测故障并安排维修的策略[2]。与预防维修相比，状态维修更加关注设备状态，而状态的判断又是通过状态监测和故障诊断技术实现的。状态监测通常是在线监测，通过对运行中的电气设备进行连续的监测，获取反映电气性能变化的信息。电气设备形成故障有一定的规律，在达到潜在故障点和故障发生点之前有一定的时间，状态检修就是在这两点之间完成故障检测、诊断和处理，在线监测可以捕捉这两点的过程并采取相应的措施。由于状态监测的诊断技术发展很快，并形成了基于信号变换、解析模型、人工神经网络、模糊诊断、小波分析、专家系统等原理的诊断技术。例如基于信号变换的诊断技术，就是通过数学变换的方法将监测信号解调出来，找出局部突变点来诊断。人工神经网络则是利用传感器获得的设备故障信息，通过傅立叶变换处理后，再经神经网络判断故障类型，由于神经网络具有自主学习能力，经过训练后能对电气故障进行诊断。

二、应对电厂电气运行故障的对策

1.加强电气设备维护，提高设备运行稳定性

如前所述，电气设备故障会对发电生产造成很大影响，所以必须加强日常维护保养工作，减少故障发生率。例如为了预防发电机滑环碳刷冒火故障，应定期检查碳刷、滑环、压簧工作状态，及时更换达不到要求的碳刷。再如加强电气绝缘层的维护，做好防晒、防腐、防尘工作。如果可能发生碰撞或外力打击，应安装金属防护罩。同时按相关标准规范要求，对裸露的导线、金属外壳做好接地或接零。

2.采取分级检修方法，提高检修管理效率

电气设备应该采用分级检修管理方法，这样可以提高设备检修的效率。所谓分级检修方法，就是以故障发生频率、破坏程度及电气设备重要性进行分级，然后根据故障的级别采取相应的检修策略。在分级管理过程中，应通过典型故障的分析总结，制定检修管理标准和预案，这样遇到故障时可以快速处理，减少故障对生产造成的影响。

3.采取合理检修方法，提高检修工作质量

电厂电气故障点多面广，故障类型也较为复杂，如果检修方法不合理势必影响检修质量和效率。从检修技术的发展态势来看，状态检修无疑是最好的选择，但就目前技术水平来看，要达到完全的状态检修还有一个过程。目前关键设备一般配置了在线监测系统，有条件实现状态检修，对于没有安装在线监测系统的电气设备可结合预防性试验进行预防检修，但也尽量采用先进的仪器进行检测，例如红外测温设备等。

三、结语

电厂电气系统不仅复杂，而且元器件数量庞大，运行过程中产生的故障类型多，所以更需要科学合理的故障诊断与管理方法。故障诊断与检修策略关系密切，越是先进的检修制度越要求先进的故障诊断技术，因此不仅要重视监测设备的安装应用，更需要有先进的故障诊断技术作为支撑，这样才能发挥监测设备的优势。

参考文献：

[1]李阿利.电厂电气设备故障及处理分析[J].能源与节能，2015（11）：19-20.

[2]陈剑.火力发电厂电气设备状态检修实例分析[J].电气技术，2014（10）：134-136.

（作者单位：廣东粤电云河发电有限公司）