电气运行设备在电气控制中的常见问题与对策分析

刘 纲

（北京国电电力有限公司上湾热电厂，内蒙古 鄂尔多斯 017209）

0 引 言

我国国民经济的发展越来越依赖电能，电气系统的安全运行对供电和电网的稳定具有至关重要的作用。发电厂的电气作业环境、设备以及流程比较复杂，特别是在用电高峰期，电网负荷较大。长时间的电气操作会出现各种各样的错误，影响电气系统的正常工作，降低发电能力，影响供电稳定性[1]。采用科学的方法找出电气故障的成因和检修方法，有助于针对性地解决电气故障，保证电气系统安全运行。

1 电站常见的电气系统故障类型

1.1 发电机的一般故障

发电机是电气系统中的基本设备，是保证电网稳定运行和持续供电的重要装置，能够把其他形式的能源转换成电能传输到电网中。电气系统运行中，发电机电压不稳定，易发生发热现象。发电机的电压过高，会导致发电机转子电流迅速上升，引起发电机老化问题，缩短发电机的使用寿命。过高的电压引起的高温会对发电机的工作造成不利影响。发电机在高温或电压条件下连续工作，会给电动机造成较大损耗，如滑环上炭刷着火的问题，严重影响发电机的正常工作，甚至会引发火灾[2]。滑环炭刷的燃烧会危害整个设备的正常运转，甚至导致发电厂的运转停顿，造成重大经济损失。常见电站电气设备如图1所示。

图1 常见电站电气设备

1.2 备用电源失效

备用电源是电气系统中的常用装置，用于处理电气系统中发生的故障。备用电源有高压供电和低压供电2大类。电器发生故障时，电厂要按实际情况选用备用电源。但是，在切换备用电源时，低压开关易发生故障，使母线的电气设备进入低速运转状态。开关故障的持续时间过长，将影响电器设备的正常工作，严重时会损坏电器设备。

1.3 电气接地的失效

为适应社会发展和经济发展的需要，电气系统长时间处于高负载运行状态时可能会出现短路现象，影响电气系统的正常工作。

2 电站电气系统的故障诊断

在高电压或大电流情况下，电气系统中的干扰因素较多，极易发生故障。维护人员要实时监控发电厂的电气设备，发现故障及时进行检修，并分析原因，制定相应的处理方法，以保证电气系统正常工作。

2.1 故障诊断原理

发电厂的发电机组和继电器组成比较复杂，设备精度较高。电气故障诊断应全面检查设备外部（接线与接头处）和内部，分析故障原因和产生的影响，缩小故障范围，排除故障，以免影响发电厂的正常运转[3]。

2.2 排除故障的方法

电厂电气故障的诊断有观察法、仪器检查法以及对比检测法等。

第一，观察法。通过观察、触摸以及环境气味等，检查电气设备是否有损坏、线路断裂以及接头松动等现象。开关损坏或电气设备周围有污迹等情况时，通常能用肉眼看到。电气设备工作异常会发出与正常工作时不一样的噪声，电器内部温度过高会有烧焦的气味，因此可通过听觉和嗅觉来观察电子设备的异常状况。当不能用肉眼观察故障时，可用手轻轻拉动或触摸等检查线路连接部位是否松动[4]。

第二，仪器检测法。利用电阻、压力仪以及电流计等仪器分析电器状态，观察其与正常工况下的数据有无差别。若有异常，则电器有问题，用仪表检测法找出故障位置。使用仪器时要严格遵守仪器操作规范，防止因电压过高或触电而损坏仪器或伤害检查人员。测量类型主要包括时间、风速、温度和湿度。红外技术对变电设备检测界面，如图2所示。

图2 红外技术对变电设备检测

第三，对比检测法。在不熟悉电气设备的情况下，分析研究同一类型设备正常工作状态下的电气参数，对比电路的不同，检查故障原因。

2.3 电站电气设备的维修与维护

电气系统故障会严重影响其运行安全性和供电稳定性，因此需要加强对电气系统的五防安全管理。五防管理是指防止带负载的拉合开关、防止断路器误分误合、防止带接地的断路器、防止误入带电间隔以及防止带电挂接地线。要加强对电气设备的故障诊断和维修管理，针对电气故障采取相应的对策，以保证电气设备的安全运行。电器维护现场如图3所示。

图3 电器维护现场

3 发电厂常用的电气故障处理方法

3.1 分级维护

火力发电厂对电气设备采取等级划分措施。通过对设备分级、设备运行参数的收集、评价、分级管理、危险事故防范以及处理等工作，按等级管理系统分级处理电气故障[5]。针对电厂电气设备的重要性、故障频率以及维修需求的优先级划分电气设备等级，优先诊断并维修等级较高的设备的故障，分类收集电气设备及其运行参数，分析设备故障状态下的电气参数，将其与设备正常运行参数对比，判断设备检查维修的安全性和可靠性，并基于判断制定相应的维修方案。

3.2 电气系统的联机监控

电气系统的在线监控功能是通过传感器全方位监控电气设备，掌握其工作状态下的各种参数，找出其内部故障及其成因，制定相应的解决措施。传感器实时检测设备的温度、湿度以及气敏等信息，分析故障发生的原因和处理办法，全面监控发电机和继电器等设备。发电机发生电磁机械故障会导致仪器的监控参数异常，需检测发电机的温度和电压等参数，判断故障设备的位置，从而进行有效的故障处理。电气设备的在线监控可以对相应的故障进行预警，根据参数变化判断潜在的故障，参照正常的电气参数制定相应的处理方法[6]。

3.3 特殊故障处理方法

第一，针对发电机供电电压不稳定的情况，应加强对发电机的电压监控，及时掌握其电压变化情况，分析故障原因并及时解决故障。第二，针对发电机滑环炭刷故障，鉴于发电机滑环炭刷压力不同，长时间使用会造成炭刷脱落、炭刷失效以及发生火灾等现象，应统一检修电器压簧和滑环炭刷，及时替换或维修故障部件。第三，针对备用电源故障，要严格控制备用电源的品质，保证其高电压与低电压的平稳切换，并实时监控备用电源，及时发现并解决问题。第四，针对接地故障，科学合理布置接线，采取环形接触型处理电气设备节点，降低设备的工作电压，提高电器的稳定性，并设置专用的检测系统实时掌握操作状况，确保接线稳定[7]。

现阶段，电气行业使用最广且最有效的电气设备在线检测技术是红外测温技术。作为设备状态检修的重要手段，红外测温诊断方法比较如表1所示。

表1 红外测温诊断方法比较

4 结 论

电气系统使用对电气设备损耗较大，会出现各种各样的故障。为降低电气设备老化损耗或选用不规范等客观原因导致的设备失效问题，需不断提高电气系统的供电稳定性，采取实时监控和分级管理的方式，有效减少电器故障的发生。