火电厂电气设备维护管理与检修技术探析

国家能源博兴发电有限公司 孟德荣 张振兴

本厂现有两台330MW 国产亚临界抽气供热燃煤机组，设计机组的年利用小时数为5000h，年发电量约为35亿kWh。本厂主要承担冬季1500万m2范围内的居民供暖任务，上述两台机组于2009年正式投入使用，2016年进行第一次检修，并在该期间落实国家政策要求对两台机组进行低排放量改造。设备改造结束后的NOx 排放量浓度＜40mg/Nm3，SO2排放浓度＜28mg/Nm3，粉尘排放量＜8mg/Nm3，各项排放指标均达到国家要求。

设备运行阶段，监控人员发现发电机定子引出水线出水温度为106℃和45.8℃，设备出现温度异常状况，机组负荷由330MV 下降至320MW，发电机内氢气压强为296kPa，机组发出发电机故障跳闸指令。机组跳闸后，现场调试人员第一时间进行安全停机操作并立即向上级汇报，第一时间联系公司进行检查。本次计划对本厂停机机组进行C 级检修，并按照相关设备检修指导文件制定设备检修标准。根据本厂设备上一周期的运行状况，对机组设备进行全方位检修，及时消除设备运行阶段的安全隐患，保障设备的正常运转。检修周期计划为20天[1]。

1 电气设备检修措施

火电厂的电气设备检修工作流程较为复杂，本厂为提高设备检修效率，使用在线和离线两种检测系统同时运转，实时掌握设备运行数据，随后参考相关数据以及设备性能明确设备运行问题，评估设备的运转性能。一旦发现异常状况，应对检测数据全面分析并制定设备维修计划。

1.1 变压器状态检修

本厂在对变压器设备进行检修工作中，主要采用以下几种技术。

局部放电在线检测。设备长期在环境恶劣的情况下运转，且设备负荷压力较大，极易出现局部异常放电情况。一旦出现该项问题不仅影响本设备的正常运转，还会对周边其他设备造成危害。为降低该问题对电气设备的影响，本厂技术人员采用脉冲级鉴别法、定向耦合法和超声波定位法进行检测。上述方式抗干扰能力强，能够最大程度保证检测的准确性。

油气在线分析技术。该种方式主要使用气相色谱法对变压器内部的汽油进行气体成分分析和浓度检测，针对检测结果以判断变压器的运行状态。但随着当前科学技术水平的不断发展进步，该种方式已经无法满足现代的检修要求。在线检测技术逐渐得到广泛应用，利用气相色谱原理对变压器中的溶解气体进行处理，并使用计算机设备以及专业软件系统进行分析，利用半导体传感器转化的电信号对设备状态进行判断。该种方式的检测精准度较高，且能够极大提高检测效率。

红外线测温技术。该种设备具有精准度高、灵活性强的优势条件。技术人员可通过红外探测器接收部分所辐射的红外信号，通过计算机技术的分析处理将信号转化为标准信号，并将处理完成的数据传送至管理平台，建立局部红外热像图。随后，技术人员可针对图像对设备进行检修，以便于快速准确判断设备故障部位，实现对设备的有效处理。

1.2 发电机状态检修

发电机作为电气设备的重要组成部分，常见故障问题主要来自定子和转子。针对上述问题，本厂在检修工作中主要采取针对性的检修方式。

在对定子检修工作中主要使用在线检测方式，以了解定子各项指标的变化情况。一旦在检修过程中发现异常数据，可使用局部放电准确判断故障发生位置，便于技术人员展开精准的检修工作[2]；在转子故障检修方面，主要故障类型包含转子横向弯曲振动、护环应力腐蚀、转子接地、匝间短路以及超负荷运行等问题。上述故障类型都会对发电机的正常运转造成不利影响。因此，在该部位的故障检测工作中本厂采用红外线检测技术、马达检测技术以及油液分析技术。同时在工作中适当引进现代化信息设备，并建立计算机管理系统以实现对故障问题的全面监测记录，整合数据信息以为设备的正常运转提供保障。

其中，发电机的差动保护定值如下：发动机差动启动定值0.24、发动机差动速断定值4、发动机差流报警定值0.2、发动机比率制动起始斜率0.2、发动机比率制动最大斜率0.5；发动机匝间保护定值如下：横差电流定值45A、横差电流高定值50A、横差延时（转于一点接地时）12s、纵向零序电压定值3.5s、纵向零序电压保护延时0.3s。

1.3 辅助系统状态检修

本厂电气设备中，发电机辅助系统主要出现的故障包含漏氢量超标、氢爆和漏油问题，技术人员针对上述问题采取针对性的检修方式。

漏氢量超标问题的处理。一旦出现该项问题，不仅会造成严重资源浪费现象，还会影响辅助系统的安全运行。对此，技术人员采用涂肥皂水、卤素检测仪和漏氢检测仪进行监测以在短时间内找到故障问题，从而进行针对性处理；氢暴处理。为降低该类问题的发生概率，本厂采用具备防爆功能的设备元件强化硬件设备，以增强整体的防护水平。同时在内部安装2个独立的氢气纯度检测装置，以便于实时检测内部的氢气纯度，以防止问题进一步扩大，造成更严重的经济损失。

漏油处理。该种问题的危害性较强，不仅影响辅助系统的正常运转，还会导致传感器失效，无法开展检测工作，难以了解各项电气设备的运行状况，使其面临较大安全隐患。在该类问题的处理方面，本厂采用油液分析系统监测设备全面收集设备运行信息，以保证设备的安全运转。

2 火电厂电气设备故障处理

2.1 谐波处理

火电厂中电气设备由多个零件共同组成，其中供电系统中变压器在保障电力稳定供应方面具有重要作用。一旦在设备运行中谐波电流侵入到变压器中，会导致变压器零件损坏。内部如果存在高频率的电流，会出现临近和集肤效应，从而导致变压器内部出现大量热能，导致变压器的自身结构受到损害。如果系统中长时间存在谐波电流，会对变压器的绝缘系统造成不利影响。

本厂在对设备内部的谐波处理方面主要从几方面展开：由于该项问题产生的原因在于使用非线性元件，因此在处理方面可从源头着手改进。在连接变压器方面应关注接线方式，以降低外界因素的影响，从而保障供电系统稳定运转；采用谐波补偿装置并在合适位置安装单调谐波滤波器，以实现对上述问题的有效预防，为大众提供安全稳定的电力供应；在整流器选择方面，应采用脉动数和整流相数多的整流器，以降低谐波数量。同时根据实际情况调整整流器数量，以保障供电系统的稳定运转。

2.2 外观检查

本厂电气设备的运行环境较为复杂，内部粉尘较多且外界环境潮湿。针对本次设备故障问题，技术人员应明确故障位置，重点检查设备外观以逐步排查故障问题。随后拆除外壳，观察内部的零件状况，确定故障后判断能否进行维修处理，如果情节严重可直接进行更换。设备检测阶段可以使用万用表，明确设备内部的电压和电流状况，观察保险丝情况，以此明确故障信息，从而开展针对性的故障处理方案[3]。

2.3 接地线设置

为保障本厂电气设备的正常运转，工作人员对接地线进行检查，确保接地线设置合理。该项工作开展阶段，相关人员运用环路式接地以降低设备内部的电压状况，确保保护装置的正常运行。同时，加大对内部设备的检查力度并制定周期性的检修计划，定期对设备进行维护，以保证电机的运行质量。相关人员还需全面掌握设备的主要材料、性能缺陷以及潜在安全隐患，提前做好防腐工作，避免出现设备接地不良的问题。日常检修工作中，安排人员进行实地检查，及时处理现存问题，以保障电厂的安全稳定运行[4]。

2.4 控制电机温度

机电设备温度过高会影响设备的正常运转。因此，本厂在对设备日常维护过程中安排专门人员控制电机的运行温度，并且做好冷却控制工作。为了避免电动给水泵、凝结水泵、循环水泵等设备的温度过高，可以采取以下措施进行冷却处理：氢气冷却。主要利用氢气以达到降低设备内部温度的作用，该种方式对能源的消耗量较低，且能有效保障电厂发电效率；密闭空气冷却法。该种方式对于生产环境复杂的区域适用程度较高，降温效果较好，但是在实际使用中所消耗的成本与能源相对较高；水内冷却法。本厂在控制电机温度工作中主要使用该种冷却方式，由于该种方式使用过程中不会对设备造成负面影响且使用成本较低，对本厂工作的适用性较高。

2.5 加强导线处理

在对本厂电气设备的导线处理工作中，技术人员主要从以下几方面开展：根据本厂的工作环境提前设计线路铺设位置，防止导线运行阶段受到周边环境影响造成导线腐蚀、受潮问题，从而引发导线短路，对设备的正常运转造成不利影响。其中，在对短路电流计算方面，可使用以下公式进行计算[5]。

抗阻法。主要使用三相系统中任一点的短路电流。计算精准度较高,其中：U20为变压器的二次测空载线电压，Zk为故障点电源侧每相总阻抗。RK和Xk为故障点和电源侧每相总电阻和总电抗：

合成法。该种计算方式应用于不了解电源参数的情况下。计算公式如下所示，其中：IscA为上级短路电流，IscB为线路末端电流，ZC为回路阻抗，U为电压：IscB=U/（U/IscA+ZC）=IscAU/（U+ZCIscA）。

设备运行阶段，为防止出现长时间停电现象，本厂提前准备备用电源以防止造成较大经济损失。同时，导线铺设结束后设置保护装置，并在合适位置安装信号保护系统，实现对导线状况的全面监管。一旦出现导线负荷压力过大的情况立即启动保护装置，以降低导线短路的发生概率。同时，电气设备检修前期，本厂广泛收集资料，并针对火电厂的实际运行状况设置电源切换方案。为降低故障发生概率，本厂定期更换老旧设备，积极引进先进技术，以有效解决切换电源故障问题。

2.6 处理设备冒火

在发电器设备冒火的处理方面，本厂人员首先对发电机的碳刷位置进行检查，并使用红外线测温仪、直流钳等装置测量碳刷的温度以及电流状况。如果设备所检测到的电流较小，应安排专门人员进行调整，确保该部位正常运转。同时，在检测设备选择方面尽可能使用同一型号设备，保障压簧压力合理，以实现对碳刷阻值的有效协调；定期对该部位展开检查工作，一旦出现温度升高或部分参数不符合规定的情况应第一时间进行处理，以防止发电机设备出现冒火问题。

此外，如果定子端部固件存在磨损问题，应对故障问题进行全面排查，及时更换老旧零件，并定期更换存在问题的紧固件，防止对设备的正常运转造成影响[6]。

3 结语

火力发电厂中电气设备的运行状况直接影响电力供应的安全性和稳定性，日常维护与检修工作的顺利开展，能够确保内部各项电力机组功能全面发挥，为后续工作的实施提供设备保障。对此，火力发电厂应定期组织内部人员进行设备养护和检修工作，及时发现潜在的故障问题，并采用先进的设备检测技术实现对设备运行状态的全面监管，保障各项运行参数合理，以降低故障问题的发生概率，进一步增加发电厂的经济效益。