火力发电厂电气运行故障的原因及应对策略

朱鹏超

摘要：现阶段，在我国电力能源供应中火力发电厂占据重要地位，而大型机组设备的应用促进了火电厂发电效率显著提升。但在多方面因素的影响下，电气设备运行不可避免地出现故障异常，要及时采取有效措施加强运行故障防控，降低电气运行故障对火电厂发电质量、效率的影响。本文从火电厂电气运行故障的原因分析入手，阐明电气设备运行故障预防的具体策略，以供参考。

关键词：火力发电厂；电气设备；运行故障

DOI：10.12433/zgkjtz.20232840

我国电网运行水平受到火电厂电气运行是否可靠、稳定的直接影响，而在火电厂机组容量逐年增长的背景下，受到运行环境、设备自身、操作行为等影响，导致电气设备在运行阶段频繁出现故障问题。为避免故障频发威胁到火电厂的可持续运行，需要采用科学的策略提升火电厂电气设备的维护水平，为我国电网事业的高质量发展提供支撑。

一、火电厂电气设备概述

作为我国电网稳定运行的关键基础，火电厂电气设备组成具有多样化、复杂化的特征，具体电气构成包括电抗器、引出线、发电机、电源、配电设备、电池、厂用接线、主接线、通信设备等。在火电厂实际运行过程中，电气系统不仅是相关设备稳定使用的基础保障，也在提升电能供应稳定性中发挥着重要作用。通常情况下，火电厂发电要经过较复杂的工艺流程，先通过化学能转换将燃料转化为热能，汽轮机在蒸汽压力的推动下实现电能转换。火电厂发电流程较复杂，相关电气设备极易在运行阶段出现故障异常，进而影响电能正常转换。

二、火电厂电气运行故障成因

（一）发电机温度异常

通常情况下，火电厂在供电期间发电机需维持连续运行状态，在长期高负荷运行状态下，电气系统中铁铜线路在损耗期间会产生高热量。如果升温过程较快，极易对发电机的稳定运行产生影响。同时，发电机绝缘层在持续高温下损耗、老化速度加快，如果未做到定期检修维护，会增大发电机出现故障异常的概率。另外，发电机长时间运行期间受到高温的持续影响，会影响其他构件的稳定运行。

（二）电气接地问题

现阶段火电厂运行是否安全，与电气接地设施的管控直接相关。而在用电需求持续增高的背景下，火电厂面临更高的电压与负荷要求，其中，短路故障的出现不仅会影响火电厂电气系统的稳定运行，还会威胁人们的生命财产安全。以接地类型为基准，将故障划分为交流接地与直流接地故障。对于交流接地故障的形成，主要是绕阻出现异常或在运行阶段发电机机壳在某些因素的影响下存在受潮问题，再加上绝缘层老化严重现象的存在，导致电气系统出现故障的概率增加。

（三）备用电源切换问题

为保证火电厂设备稳定运行，需依据发电需求合理设置备用电源，确保发电机组不受电源断电等问题影响。一般情况下，大部分火电厂以自动切换为备用电源主要切换方案，而在实际切换处理过程中，备用电源会在自动切换时形成时间差，成为电气运行故障的导火索。以火电厂断电为前提，即使发电机在断电状态下仍会保持高转速状态。

（四）电压数据超出限定范围

火电厂电能供应质量与发电设备电压值控制之间存在密切关联，如果运行阶段出现电压过高、过低情况，均会对火电厂供电质量以及用户体验度产生负面影响。当电压值超出标准值后，发电机容量会在长期高压的影响下无法保持稳定控制，在励磁装置的增设前提下，转子绕组因电流增大导致温度持续增高，造成电气运行受燃组老化影响而出现故障。同时，铁芯在运行期间会受温度增加的影响导致损耗增大，继而增加出现运行故障的概率。如果发电机组电压处于额定电压范围下，会影响火电厂发电机组的稳定性控制，如果发电机组运行不稳定，发电机定子绕组与铁芯极易出现震荡现象，其并列运行会在电压过低的情况下出现异常。

三、火力发电厂电气运行故障的应对策略

（一）加强发电机冷却处理

为避免高温状态下发电机绝缘系统受到较大影响，要结合发电机运行情况，采取有效措施控制发电机热量，确保发电机绝缘系统不受持续高温的影响。同时结合对发电厂运行情况的分析，选择合适的发电机冷却方法。目前，常用冷却技术包括：

1.水内冷却工艺

水内冷却在发动机降温处理中可发挥强散热、高冷却的作用，实现对发电机温度的有效控制。但需要注意的是，该冷却工艺存在水资源浪费、能耗过大等问题。对此，可采取基于中水的循环冷却水技术，在保证发电机冷却效果的前提下，通过中水处理提升资源利用率。以某火电厂为例，为进一步体现节能环保目标，采取MBR膜处理冷却水循环工艺，即利用膜分离来取代火电厂以往生化工艺，利用生化反应池与超滤单元实现对中水的有效净化处理，进而为发电机冷水系统的有效应用提供保障。

2.密闭式空气冷却

该技术的应用主要借助封闭循环系统降低温度，避免绝缘系统受到高温的影响过度老化。

3.氢气冷却

该方法是对发电机通风利用氢气控制损耗，进而在加强供电效率控制的同时，避免发电机持续高温导致故障概率增大。通常情况下，氢气系统组成涉及供氢系统、氢气干燥装置、供二氧化碳装置、漏油漏水检测装置等。

通常情况下，发电机能否稳定运行受氢气含水量的直接影响，可借助氢气干燥器的应用，将水分控制在一定范围内。对于氢气循环风机的应用，是在发电机冷凝式氢气去湿装置中安装循环风机。为避免氢气泄漏威胁到现场安全，要将氢气浓度检测装置安设于冷水、氢冷水、发电机等位置，以期在运行阶段及时报告氢气泄漏的情况。

（二）电气接地有效控制

为避免电力故障出现威胁到人员安全，需通过对接地故障的有效预防、处理促使火电厂电气系统的可靠运行。鉴于此，在电气系统维护管理过程中，要结合以下方面防止接地故障发生：

第一，结合实际运行需求进行线路的科学布设，在明确各电气设备接地标准的前提下，以相关制度规定为参照，进行接地的规范化处理。

第二，在电气运行期间定期测量接地电阻，判断接地是否在火电厂发电过程中出现异常情况，通过加强对接地质量的控制，有效规避电气故障。

第三，以交流、直流接地的有效区分为前提，根据电气设备应用要求、运行工况等进行接地设置，避免由于直流、交流电设置不合理导致故障发生概率增加。

第四，要求维护人员定期检查接地质量，密切观察接地连接是否始终处于牢固、严密的状态，通过提升接地保护性能促进火电厂电气系统可靠运行。

第五，加强接地保护处理，结合对防腐锈材料的应用保障安全使用。以某火电厂为例，通过对接地电线的科学设计为电气设备营造安全运行环境，并结合对设备运行要求的分析，接地材料选择以扁钢为主，规格控制在40×4mm。在接地处理时，要求相关人员开展土壤检测作业，依据酸碱度检测结果判断接地锈蚀问题的出现概率，并在布设时结合对防腐蚀材料的涂抹提升接地装置的运行稳定性，避免接地锈蚀过于严重影响电气设备的可靠运行。在火电厂电气运行期间，维护人员要密切关注接地生锈情况，及时更换生锈接地线，保障电气设备安全运行。

（三）加强设备检修管理

火电厂电气运行故障发生与检修维护管理之间存在密切关联，要从检修维护的优化开展入手，分析电气检修维护的重要性，结合对完善设备检修制度的构建，要求相关人员以制度规定为参照，定期检查电气设备。为避免出现人员态度不端正、不负责的情况，应重视对电气设备检修维护职责的明确划分与落实。在实际电气检修维护中，结合设备运行情况，设置专业队伍，要求人员全面记录检修、维护过程，进而为后续管理与维护工作的有效开展提供支撑。如果条件允许，火电厂可积极引进先进技术构建设备点检系统，并借助专用辅检设备精准、客观掌握设备运行情况，依托计算机管理系统采集与分析电气设备参数，并依据分析结果判断火电厂是否存在电气运行故障，进而加强故障诊断精准性控制，及时发现和处理电气运行故障，减少运行故障对火电厂安全运行的影响。

（四）强化电气设备电压稳定控制

火电厂电气系统运行期间，电压稳定控制是抑制电气设备热量增高的主要手段，避免电气元件在持续高温下老化、损耗过快。鉴于此，可借助计算机系统对电气设备电压进行全过程、动态化监控，结合传感器的增设实现对电压情况的全过程监控，帮助管理人员全面掌握电压变化情况。如果运行期间发现电压报警，要第一时间分析成因并定位故障位置，采取针对性措施排除故障，避免因电压异常时间过长影响电气设备稳定运行。

（五）强化人员专业素养培养

维护人员素质水平会直接关系火电厂电气设备维护水平，在电气设备检修维护工作复杂、流程繁琐、设备较多等因素的影响下，对设备维护人员的配备提出更高要求，为确保维护队伍的建设符合电气维护要求，避免人为因素发生电气运行故障，要在检修维护工作期间落实以下策略：

第一，加强人员素质培养。在明确掌握管护人员素质基础的前提下，积极开展关于电气检修知识、理论、技巧等培训，帮助管护人员加深对设备构造、原理、特点等的掌握。同时，针对设备典型故障案例进行模拟讲解，让管护人员掌握更多管护故障预防、处理的经验。

第二，在队伍建设时，加强对准入门槛的把控，除具备扎实知识基础、丰富经验，还需重视对人员职业道德、专业素养等方面的考核，通过高素质队伍建设提升火电厂电气运行稳定性，更好地预防电气运行故障。

（六）完善电气运维体系

尽管大部分电气故障为突发性，但多由于长期积累导致。鉴于此，火电厂可构建预防性维护体系，以预防性维护手段取代以往事后预防模式。在实际电气维护过程中，明确维护部门职责，根据电气系统运行现状制定预防性检修计划、流程，要求人员以相关制度为参照，在运行阶段定期检修、检测。同时，结合不定期问题检修的开展加强电气故障预防，将电气运行故障发生概率控制在预期范围内。此外，要求人员提高对备用电源检查维修的重视度，通过定期保养维护延长备用电源运行年限。如果情况允许，火电厂需视情况设置独立检修部门，并在人员配备时，严控专业能力、综合素养等。在完善制定维护体系的前提下，要求人员在电气运行期间定期开展大范围、全方位、整体性检查工作，并将检查阶段发现的设备问题、故障上报处理，结合针对性运维方案的制定促使电气设备稳定运行。

（七）提高智能化程度与专业技术

火电厂要想有效规避与解决运行故障，除了加强运维工作开展外，还要重视对火电厂运行管理的智能化、自动化建设，在转变传统发电方式的前提下，积极借助云技术、人工智能、互联网技术等优化火电厂管理模式，依托互联网智能管理系统实现对火电厂设备故障异常的在线检测与监管，进一步提升运维管理效率。同时，结合运维管理要求，借助大数据、数字化等技术构建运行故障管理数据库，并做到在运行期间自动采集与存储设备故障检修数据，为后续设备运行管理提供支撑。通过利用智能化管理系统取代人工管控模式，在实现减少成本资源投入的同时，避免因管理期间频繁出现人为失误问题导致火电厂电气设备出现故障的概率增大。

四、结语

综上所述，火电厂稳定、可靠运行不仅是保障民众安全用电的基础前提，也是提升电网运行稳定性的关键。电气运行故障的出现，轻则因设备停机、瘫痪影响发电质量，重则威胁现场人员的生命安全。基于此，为有效预防与消除故障，要对电气运行故障防控必要性有正确认知，深度剖析火电厂电气故障的形成原因，通过加强冷却处理、完善预防性维修体系、强化维护队伍建设、加强电气设备电压控制、优化电气接地控制、全面开展设备检修工作等措施的实施，实现对电气运行故障的有效规避，并为火电厂电气系统的可靠运行提供支撑。

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