火力发电厂电气运行故障成因及应对措施

邓 飞

国电太原第一热电厂（山西 太原 030021）

0 引言

随着各行各业的迅速发展，对电能的需求量进一步加大。这一方面给火力发电厂带来更多的发展机遇，另一方面也要求火力发电厂引进更多的机组设备投入日常电能的生产过程中。除了要确保火力发电厂的日常发电能力，也要保证输出的电能能够稳定、持续，满足广大居民的日常生活需求和工业需要[1]。

目前，重机型和大功率的发电机器是火力发电厂的主要设备，时间一长，设备会出现老化等引起一系列故障。要想保证火力发电厂的大型机组能够安全生产，需要工作人员投入一定的时间和精力确保日常运行的稳定和安全[2-4]。

1 火力发电厂电气运行故障主要成因

1.1 允许电压值超标

火力发电厂在供电过程中需要将电压值合理地控制在一定范围内，既保证正常供电，日常工作量也在机器的承受范围之内[5]。一般规定电气设备的电压值可以在标准值的5%左右波动，也正因此，设备在运行时才会引发更多的故障。如果电压值不慎超出该范围，将会严重影响用电设施的正常运行。过高的电压值会导致电气设备温度迅速升高，发电机的容量不易稳定；如果电压值低于标准值并且超过一定的范围，会使得发电机在不饱和的状态下运行。长此以往，就会产生振荡或失步现象，严重影响工作效率。

1.2 发电机升温过快

大型机组的电气设备一旦投入使用，将会长时间处于工作状态。高负荷的运转，使得发电机温度升高，长期处于高温的状态，发电机中的绝缘材料容易出现熔断甚至老化的情况。老化部位在工作状态下会加速破损，对火力发电厂造成较大的安全隐患[6]。

1.3 备用电源异常切换

为了保证在故障或断电情况下生产的顺利进行，火力发电厂通常会配备备用电源。但是在具体对备用电源进行切换时，也会对电气设备的稳定性造成不利影响。

当高低压电源因为故障或断电而停止运转时，开始启用备用电源之前，电气设备会出现转速下降[7-8]。当备用电源运行之后，由于瞬时电压的迅速增加，会影响电气设备的稳定性。虽然短期内可能不会暴露问题，但是随着时间的延长，各种故障问题会频繁发生。

1.4 电气接地问题

为了保证设备安全运行，许多火电发电厂的电气设备都需要进行科学的接地处理。这不仅能够保证电气设备按照规定年限正常使用，同时也给场内工作人员的生命安全加上了一道防护符。

为了满足社会各行各业的用电需求，火力发电厂需要不断提升自身的电压级别和电流负荷量。许多引进的电机设备由于不能满足居民需求量，往往会盲目地调整机器，这样会对电气设备的正常使用造成恶劣影响，厂内员工的生命安全也难以得到保障。如果不幸发生接地故障，对设备和人员都是百害而无一利。

在接地故障中最常见的为直流和交流接地故障。在出现直流接地故障时，经检查没有短路情况，多数情况下可以判定为电容器没有熔断液。当交流接地故障出现时，多半是受潮绕组所致。这就需要场内员工及时发现问题并采取科学的解决方法，及时排除故障。

2 火力发电厂电气运行故障的应对措施

2.1 防止电压不稳

在设备运行时，切忌出现电压不稳定的问题。电压不稳定会极大地缩短电气设备的使用寿命。因此，火力发电厂在提升电能日产量的同时，可以采用先进的技术来提高机电设备的性能。只有电气设备处在良好的工作环境内，才能够有效减少电压不稳定情况的再次出现。

此外，采用先进的监控技术可以实时监测设备运行的情况，当发现有故障时能够第一时间排除障碍，为人员抢修带来更多的有利时机。不但减少了员工的工作量，而且提高了工作效率[9]。

2.2 正确冷却发电机

由于长期运行，发电设备的温度过高，因此需要定时对发动机组进行热量释放。如果大量的热能集聚而得不到释放，会对电机造成严重的损耗，绝缘系统也会出现老化。

目前，主要采用的冷却发电机的方式为水冷却、空气密闭冷却以及氢气冷却，具体选择时可以根据需求有针对性地进行。

（1）水冷却的方式一般可以在大型发动机组降温时使用。通过热传导，可以有效地将高温的发动机进行快速散热。

（2）空气密闭式的冷却方式更适用于火力发电厂，可以防止发电设备过度接触空气而造成零部件的阻塞。但是该种冷却方式的成本较高，应根据具体的情况选择。

（3）氢气的吸热性能比空气好，大功率发电机也可以选择氢气冷却的方式。由于发电机在运行时定子转子的线圈会产热，这部分热量可由内部的氢气吸收。吸收足够热量后的氢气被抽到氢气冷却器中，与水管中的冷水进行热交换，从而完成热传导。这与家用的冰箱是一个原理[10]。

2.3 及时处理电压波动

电压不稳定对电气设备会造成较为恶劣的影响，为了有效延长电气设备的使用寿命，需要在实践生产中时刻监测整个电气系统的各项指标。

例如，在运行中的过压和欠压都会严重影响到设备的日常运行，可通过严格的监控系统找出电压波动的原因，并且立即寻找有效的解决方法。当出现电路负荷过高时，可以采取切断部分负荷的方式进行缓解。如果遇到紧急情况却没有发现问题所在，可以采用紧急拉闸的保护方法，确保场内工作人员和机器设备的安全。

2.4 科学设计接地线路

接地线的目的是为了保护电场内工作人员的日常安全。接地线合理采用了人体电阻与接地电阻并联的物理原理，在电气设备工作带电时，流向人体的电流与流向接地导线的电流与电阻各自互为反比关系。

目前，电气设备的接地装置通常采用环路式接地线，其可靠性和安全性系数相对较高。一旦某一接地线出现故障不能正常工作，通过该种方式可以有效降低故障带来的损失。场内工作人员也应该注重在接地系统上安装报警装置。这些细小的问题能够做到及时发现，及时排查，避免引发更大的安全事故。

2.5 加强系统维修保养工作

火力发电厂的各种发电设备都需要24 h不停运转，这会造成线路短路电气设备故障等一系列问题，给电力企业造成难以承受的经济损失。因此，电厂除要对故障采取有效的解决措施之外，还需要及时预防，防患于未然。

每台设备都需要安排相应的负责人对其进行保养维修，在设备出现问题时，应及时联系其他工作人员，分析故障产生原因，设定抢修方法。此外，电厂也应该建立安全运行责任制度，规范安全操作的规程。只有员工在操作时符合标准，才能将机器出现故障的概率降至最低。

2.6 安装防误触设备

火力发电厂内部均配备高危型机器，且仍是采用人工操作的方式。从目前收集的数据发现，火力发电厂每年均会出现因高危型机器操作不当致使人员伤亡事故发生的情况。机器会按照预先设定的程序运行，工作人员必须掌握操作规范要求，一旦作业人员操作失误，设备不会根据现场情况停止，就会出现安全事故。

考虑高危险机器存在的隐患，可在设备中安置防误触碰设备，在人员出现违规操作时，可以在误触装置的作用下，及时停止系统运行，并发出报警信号，保障操作人员的人身安全。

当前，在火力发电厂的日常运行中，必须考虑设备运行故障对电能传输产生的影响，同时考虑设备自身存在的危险性。为了降低安全事故发生的概率，可采用多闸控制隔离的方式，避免电源并列情况出现。

3 结束语

火力发电厂系统和日常运行较为复杂，为确保日常稳定运行，需要及时发现问题，排除故障。电厂的维修部门需要建立完善的制度管理措施，把电厂电气设备的维护作为指导思想实施可行的方案；维修工作人员要及时了解并掌握场内新增设备的情况，方便后期的维修保养工作，并及时更换常见的易损零部件，避免影响火电厂设备的运行稳定性。同时也是对场内工作人员安全负责，为千家万户送去更多电能。