试析火力发电厂电气运行中故障原因及措施

内蒙古京能双欣发电有限公司 李彦哲 赵海龙 谢亚军

火电厂电气系统包含的内容众多，如主接线、汽轮发电机、主变、配电设备、开关设备等，其主要功能是依照电能质量要求向电力系统或者负荷供电。火电厂在对电气系统进行设置的过程中，应该保证供电的安全性和可靠性、做到调度灵活，同时要求系统具备良好的操作性和调整性，促进供电质量的提高。对比水电、风电等发电形式，火电所需要用到的电气设备更加复杂繁琐，也需要投入更多的精力进行维护。火电厂发电量和发电效率会受到电气系统和电气设备运行的影响，一旦其出现故障会引发巨大的经济损失，威胁居民用电安全，而一个完善的电气系统设置需要经过采购、安装、运行、检修、维护等环节，每个环节都需要投入大量的时间和精力。做好火电厂电气系统的运行管理工作，对其中存在的隐患和故障进行处理，以确保系统的稳定可靠运行，促进经济效益的提高[1]。

1 火电厂电气运行中故障的原因

发电机温度过高。为了满足社会发展对于电力的需求，火电厂在运行中通常都是24小时不停歇，生产强度较大，在运行中很容易出现设备零部件磨损或者老化的问题，这些问题在铁线和铜线损伤方面表现的尤其明显。而当铁线和铜线损伤后，会导致发电机温度的快速升高，继而对周边设备产生不良影响，影响发电机组和电气系统的正常运行。而在温度无法及时降低的情况下，发电机的绝缘层也会受到很大影响，加速老化，长此以往会在发电机内部形成相应的高温环境，影响设备运行的稳定性。

设备接地问题。电气设备接地是避免触电事故的重要手段之一，不管是对于设备工作人员的人身安全，还是对于电气设备的运行安全，都有着不容忽视的作用。新的发展环境下，火电行业发展迅速，电厂用电负荷也在持续增长[2]，供电电压等级的提高，使得火电厂电气运行中存在着短路的问题，威胁着电力工作人员和电气设备的安全。作为一种常见的电气故障，接地问题可分为直流接地故障和交流接地故障。如果直流系统在运行中，出现了接地问题并不会导致系统短路或者断器熔断问题，但是若检修人员在对接地问题进行检修处理时，缺乏合理的操作则可能引发系统接地短路，给电厂造成巨大的经济损失。交流接地故障也称绕组接地故障，主要是绕组受潮或者绕组与电机外壳接触所致，会加快绝缘老化的速度，导致击穿接地，影响电气运行的稳定性和电力工作人员的安全性。

备用电源切换故障。火电厂电气设备运行中，需要设置相应的电源设备，对各种因素引发的发电机断电、失电以及损坏问题进行防范和控制，保证发电机的稳定可靠运行。火电厂发电机运行中设置的备用电源类型众多，一是柴油发电机[3]，其能在发电机出现故障引发机组断电时自行启动，确保发电机组可实现安全停运；二是厂用高压备用电源，在发电机组实现安全停运后，厂用高压备用电源能为火电厂运行提供电力支持；三是蓄电池，主要功能是在确保厂用电停电后针对DCS 系统进行紧急供电。发电厂电气设备运行中，虽然配备了完善的备用电源，但这些备用电源的性能对比初始电源存在较为明显的差距。而当火电厂母线切换到故障电机设备后，需确保备用电源的及时接入，在这个过程中发电厂电气设备的运行速度会有所下降，在面对电压升高问题时无法及时做出反应，从而导致发电机状态混乱，影响其运行安全。

电压值波动故障。火电厂发电设备在运行的过程中，需有稳定电压环境作为支撑，要求工作人员能将电压值的波动控制在一定范围内[4]，避免电压出现过于剧烈波动的情况。而在实际生产中，如电机电压值超出了其自身所能承受的电压波动范围则会导致发电机故障，影响发电的质量和效率。一般来讲，电压等级越高发电机能产生的转子电流越大，而当转子电流增加时电动机散发的热量会持续增大，一旦温度升高到可控范围之外很容易引发相应的故障和问题；电压等级越低发电机能产生的转速越低，同一时间内的发电量越少，并不利于发电效率的提高。

2 火电厂电气运行故障的解决措施

2.1 选择恰当冷却方法

火电厂工作人员在面对发电机过热问题时，应依照发电设备本身的类型和性能特点选择恰当的冷却方法，做好问题的防范和应对。火电厂发电设备在长期连续运行的情况下，容易出现温度过高的问题，要求能结合具体情况采取有效措施进行处理，确保发热量能被控制在可接受的范围内，保障设备的运行安全。

在火电长电气运行中较常见且有效的冷却方式有三种[5]，其有着各自的优点和适用范围，需要工作人员做好选择：一是水内冷却，水本身是中非常有效的冷却介质，吸热量大，可起到理想的降温效果，而且原材料易得、成本相对低廉，被很多火电厂用户发电机冷却处理；二是空气冷却，其基本原理是设置具备良好密封性的循环冷却系统，做好冷却介质的管理，避免其与空气直接接触，确保不会因为阻塞而引发电气设备运行故障。相比较水内冷却，空气冷却的成本较高，适用于对运行环境存在特殊要求的设备；三是氢气冷却，其基本原理是以氢气为介质，改善发电机通风消耗、提高电气设备供电效率。不过，氢气本身具有易燃易爆的特性，在实际应用中需要做好相应的安全管理，以免氢气泄漏引发安全问题。

2.2 做好接地设计工作

借助科学的接地设计，能最大限度地保障工作人员的生命财产安全。接地的基本原理是将人体电阻和接地电阻并联，这样在电气设备漏电的情况下，流向人体的电流和接地道题的电联会成反比，避免触电事故的发生。在火力发电厂中，电力工作人员在安装电气设备时可采用环路式接地线，这样即便是设备在运行过程中因为故障而无法正常运行，也可通过降低对地电压的方式来提高电气设备运行的可靠性，保障设备的运行安全。另外，也可引入先进的接地报警系统，确保在设备发生接地问题时[6]能迅速发出报警信息，向维修人员提示故障发生的位置，帮助其对故障进行分析和解决，该系统还可在电气系统日常运行维护中，对系统中存在的各种微小问题进行排查，及时对存在的隐患进行处理，以此来保证设备运行的安全性。

以某火电厂为例，在接地设计中选择的接地材料为扁钢带，规格为40mm×4mm，同时对土壤进行了检测，因为在土壤酸碱度过高的情况下可能引发接地线锈蚀的问题，影响设备的运行安全。从防腐的角度，可在接地线连接箱上涂刷防腐涂料，同时也应定期对接地线和周边环境进行检查，确保接地线能始终处于干燥通风的环境中，生锈的接地线需要及时更换，保障正常使用。

2.3 加强设备检修维护

火电厂运行中涉及的机械设备数量众多，从保障其稳定可靠运行的角度，需要做好设备的检修维护工作，这也是一项兼具系统性和复杂性的工作，需要电厂管理层的重视，结合电厂的实际情况，构建起完善的设备管理制度，采取有效的措施和方法为制度的执行提供可靠支撑。制度中应该强调权责分明，要求工作人员能定期对电气设备的运行情况进行检查，管理部门则需要组织专业技术人员进行检修维护，就一些关键设备如发电机组、汽水系统等进行排查，保障其运行安全，依照制度要求做好记录。另外，在针对计算机点验系统或者其他设备的电气运行状态进行检查时不能单纯的依赖自动检验结果，工作人员需要运用自身的实践经验进行分析和探究，提升对于问题把握的精准度，提出有效的解决办法，在保证电气维修效果的同时，促进维修效率的提高[7]。

2.4 防范电压不稳问题

对于发电机电压不稳的问题必须重视起来，因其会在一定程度上缩短发电机的使用寿命，影响其使用安全。从实践的角度可积极引入相应的监控设施，加强对发电机实际运行状态的监视，一旦发现其出现电压不稳的问题，需要做好发电机本身以及各个电气设备的检查工作，如必要可将部分负荷切断、确保电压能恢复稳定。从保证电气设备正常稳定运行的角度，还必须重视对于电气保护装置的检修工作，将保护装置的作用切实发挥出来，促进其运行可靠性的提高。

2.5 加强人员素质培训

专业的技术人员是确保火电厂设备安全稳定运行的关键，现阶段火电厂虽然引入了先进的信息技术手段，但是并没有实现完全的生产自动化，人员在生产过程中发挥着不容忽视的作用，工作人员操作的规范性以及问题处理的有效性，将会直接影响电气设备的运行效果。基于此，火电厂想要实现自身的长足发展，需切实做好对于工作人员的培训，提升人员的能力和素养，确保工作人员能掌握最新的设备运行维护知识和先进的技术手段，提高电气设备运行、管理、检修、维护的效果，实现设备运行效率和效果的提高，保障设备的使用安全[8]。

总之，火电厂电气运行的复杂程度较高，影响因素众多，稍有不慎及可能出现故障和问题。火电厂管理层需要重视电气运行管理，对电气运行中存在的故障和问题进行分析，明确其原因所在，采取有效的应对和改善措施，在保障生产安全的基础上促进生产效率的提高，为社会提供更加优质的电力能源。相关人员需时刻关注电气设备的实际运行状态，及时发现问题，做好数据信息的收集和反馈，为设备维修和电气运行管理提供可靠支撑，实现电厂的稳定运行。