火电厂电气运行中常见故障分析及措施

张 晶

（古交兴能发电有限责任公司，山西太原 030200）

火电厂是电力系统的重要组成部分。电厂内的电气设备分布散落，高低压互相交错，形成了较为复杂的小型电网。为保障火电厂的正常运转，在日常工作中，运行人员应熟悉电气设备的各种工作状态，了解电气故障容易发生的危险点，并做好应对措施，如遇到电气故障，应当懂得如何及时处理，以免造成更大的危害甚至危害人身安全。

1 接地电流故障分析

1.1 工作接地的类型

电力系统中依据中性点的连接方式，分为大电流接地和小电流接地系统。中性点有效接地，比如直接接地或经小电阻接地，其故障时接地电流较大，称为大电流接地系统。中性点不接地或者经消弧线圈接地、高电阻接地，其故障时接地电流较小，称小电流接地系统。

1.2 接地故障简要分析

接地故障指导体与地面出现意外联接。当联接的特性阻抗小到能够忽视时，这类联接称为”彻底接地”。故障接地分成三种状况。

（1）单相不完全接地当。产生一相不彻底接地时，即经过高电阻或电孤接地，这时候故障相的电压减少，非故障相的电压上升，虽超过相电压，但达不上线电压。电压升高相为断线相。

（2）单相完全接地。假如产生A 相彻底接地，则故障相的电压降至零，非故障相的电压上升到线电压。电压为零的相为接地相。

（3）保险熔断电压互感器保险熔断，受电压二次回路负载的影响，熔断相电压降低，但不为0。此时互感器低压侧会出现零序电压，发出告警。

1.3 处理接地故障的方法

（1）产生单相电接地故障后，应立刻复归警报，做好纪录，快速汇报当值生产调度和相关负责人员，并按当值调度员的指令找寻接地故障，但实际搜索方式由现场检修工选择。

（2）有安装小电流接地选线装置或者故障录波装置的，可根据仪器报文判断哪趟线路，及时切断，通知检修。

（3）如没有查出，应详尽查验电网所属配电室内电气设备有没有显著的故障征兆，假如找不到故障点，再开展线路接地故障点的找寻。

（4）选用一拉一合的方法开展试拉件找寻故障点，当打开某条线路隔离开关接地状况消退，便可分辨它为故障线路，并立刻报告当值调度员听候处理，另外对故障线路的隔离开关、刀闸、穿墙套管等机器设备做进一步查验。

1.4 解决接地故障的注意事项

（1）找寻和解决单相电接地故障时，应做好安全防范措施，确保人身安全。当发生接地事故时，工作人员在配电室内不可贴近故障点2 m 之内，户外不可贴近故障点8 m 之内，如必要进到上述范围，务必穿绝缘靴，佩戴绝缘手套及常用防护工具。

（2）为减少停电带来的不良影响，在找寻单相电接地故障点时：先要试拉历年来故障多、负载轻及负载不涉及工业生产，有可能危及人身安全的线路；试拉线路长、分支多、负载类型复杂的线路；试拉件线路短、负载重、支系少、特殊用途的关键线路。双电源开关客户可先调换开关电源再试拉，专用型线路应优先通告。若有相关工作人员报告某条线路上有故障征兆时，可先试拉这一条线路。

（3）若电压互感器高压熔断器熔断时，应当核对损坏熔断器铭牌，用填装有石英沙的瓷管熔断器（一般额定电流为0.5 A）进行替换作业，这类熔断器有优良的灭弧特性和很大的断流容积，具备限制短路电流的能力。

2 发电机电气故障分析

2.1 发电机的主要特点

随着经济的发展，用电量的增加，发电机组的单机容量也不断增大，因此采用直接冷却技术的机组，其故障率也随之增大。

2.2 发电机失磁故障

失磁故障是指发电机励磁异常降低或者完全消失。励磁异常会导致励磁电流下降的程度超过静态稳定极限的允许值。常见的主要原因有：转子励磁绕组短接、励磁绕组回路断路、交流励磁电源消失、灭磁开关跳闸。失磁会导致发电机向系统输出的无功功率Q1变为向系统吸收无功功率Q2，造成总量为Q1+Q2的量差，进一步导致电压下降；另一方面会导致发电机失步，危害转子安全，甚至导致发热增加，引起更大电气事故。

2.3 定子接地故障

随着机组容量的增大，采用水冷技术后，发电机中性点附近的水汽渗漏会导致绝缘老化，进而可能击穿线槽导线，造成接地，此时中性点电压升高到相电压，甚至会引起两相接地短路。针对这种情况，一方面要避免接地电流过大，损坏定子绕组绝缘，另一方面要安装接地故障报警的继电保护装置，以便及时处理，防止事故扩大。

2.4 定子绕组短路

一般是指定子绕组的匝间短路或者两相短路，这种事故多由于机械损伤、电腐蚀、振动、金属疲劳而引起，事故发生时若不及时切除发电机，将严重损坏铁芯和绕组。若要避免此类事故发生，应定期拆开发电机外壳进行检修。

2.5 转子接地故障

是指转子的励磁绕组绝缘损坏或击穿，使励磁绕组与铁芯接触，这样就造成了两点接地，从而形成短路。绕组短接后磁通势减小，因此原有的磁通势平衡将打破，进而引发机组振动，带来更严重的事故灾难。

2.6 发电机碳刷冒火故障

此种故障的成因及表现如下：发电机在正常运行时，碳刷会在保护罩内高速摆动，长此以往会产生磨损，偏离环绕电磁的电阻丝，此时发电机碳刷附近就会发生冒火、放电事故。技术人员在检修发电机时，应加强对碳刷阻值情况的检查，尽量为发电机安装规格相同的碳刷，并对碳刷卡簧实施压力测试。同时也应准备一定量的碳刷备品并标明电阻值，在故障发生后第一时间为发电机换上备用碳刷，尽量控制事故发生时的停电时间。

2.7 备用电源自动切换故障

目前电厂备用电源的切换方式通常包括两种：手动慢速切换与自动切换。实际工作中，技术人员更多会使用第一种方式，在一定时间内对电源进行切换。但对此项工作的具体执行，却很易受到多种因素的影响，导致电源切换无法一次性成功，电机有可能无法承受转换电压的冲击，出现断电情况，若无法顺利转换备用电源，发电机就会发生故障。因此电厂有必要就这一问题展开研究，找到行之有效的应对措施，例如采用快速切换模式切换备用电源，但此种方式也具有一定的风险，在切换过程中常出现一些障碍，导致转换无法顺利完成。

2.8 发电机高温故障

电厂发电机长期处于高强度运行状态，很容易产生大量的热能，引发高温故障。因此在平时应坚持采用合适的冷却手段，控制发电机温度到正常范围内。例如，可为发电机的工作环境设置一些排风口，及时排出车间的热量。

3 电厂电气运行措施

为提升电气设备故障应对能力，建议电厂管理者结合电厂的实际情况，分析现存电气设备检修管理制度中存在的不足，制定行之有效的创新措施，提升设备检修管理水平，以不断降低故障的发生频率，防微杜渐，保障电气设备的正常运行。

3.1 革新电气设备检修管理理念

近年来，随着相关学科的不断发展，电气设备检修工作已来到了创新的关头。检修管理中，对电气设备运行状态的实时监控越发重要，加强对这一功能的建设，不仅可提升电气设备检修效率，还可在一定程度上，控制电气设备检修管理的成本。电厂的相关工作者应及时结合时代要求，制定更为科学、更为详尽的电气设备检修管理办法，形成自上而下“一级管一级”的体系，同时加强对各种自动化、智能化设备管理技术的引入，以实时监控电气设备的运行状态，及时发现故障，并采用行之有效的措施解决故障，为电气设备的持续稳定安全运营提供可靠的保障。

3.2 提升检修管理者素质水平

随着火电厂的发展，电厂电气设备检修管理工作体系已日趋成熟，各项巡视、排查、检修、分析的方法都已完善，但负责电气设备管理检修的技术人员依然是此项工作的主体。因此电厂在平时应当加强对技术人员的培训，全面提升其业务能力和综合素质，构建一支现代化的电气设备管理团队，以应对新挑战。实际工作中，技术人员需定期保养设备，在日常工作中，密切关注电气设备的运行状态，这要求他们对设备的构造、常见故障及检修方法有着足够的了解，电厂可从这一思路出发，加强对技术人员的培训，结合其学习需求，为其提供高质量的培训课程，对于技术人员普遍掌握得比较薄弱的知识与技能，可开展专项培训课程，对于实际检修中出现的疑难问题，也应举办专项会议讲座，进行逐一攻破，切实提高技术人员的专业素质水平。

3.3 科学划分检修管理责任

一般来讲，电厂中的电气设备，按重要程度可划分为：A 类主要发电设备、B 类主要辅助设备、C 类一般设备、D 类辅助设备。分别对应的是计划检修、定期检修、状态检修、故障检修四种检修方法。班组长在日常工作中应采取措施，将检修四类设备的责任细化落实到人，制定科学合理的设备管理目标，强化技术人员的岗位责任意识，督促其依据设备的结构部件易损程度，及故障发生频次，针对每一台设备，制定合理的点检标准，对于备品备件、检修作业指导书等也应准备齐全，保证设备健康安全可靠运行。此外，电厂在平时也应结合行业要求，以项目安全、质量、成本、进度控制为核心，加强对电气设备检修工作的标准化管理，不断提升这一工作的专业化水平。

3.4 完善检修管理规章制度

（1）电厂应加强对五级责任防护体系的设计，提升其完善性，将运行值班人、设备责任人、电气专工、总工及专家队伍的责任落实到位，督促其认真发挥自身的职能，及时排查、诊断设备的故障，以有效防治、整治故障；（2）电厂应加强对隐患排查管控管理制度的建设，坚决树立“隐患就是事故”的工作理念，严格开展隐患排查治理工作，从日常隐患排查、专项排查、定期排查等多角度出发，及时发现电气设备的故障隐患，按照“五定”原则全面落实整改，在月度安全分析会上汇报隐患整改情况，做到隐患“无死角，零漏洞”。

4 结语

电气系统是电厂生产的重要组成部分，涉及很多专业化的内容，构成较为复杂，运行环境也相对特殊，一旦发生故障，极易给电厂的正常运行带来多种不利的影响。因此电厂在平时应当加强对电气设备的运维管理，提升电气设备检修管理效率，保证电气设备的正常运转，为电厂的持续发展提供高效、安全、环保的技术支持。