關于火電廠電氣運行中的故障原因及改善策略研究

李釗

摘 要：火力發電廠中電氣設備能否安全穩定運行，直接影響著發電機組運行。本文結合工作實踐，首先分析了火電廠電氣運行的常見故障及原因，然后指出相應的改善策略，最后闡述了電氣設備的安全管理措施，以供參考。

關鍵詞：火電廠；電氣運行；故障原因；改善策略

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）05-0180-01

電氣設備是火電廠的重要組成部分，運行安全和穩定直接影響企業的經濟效益。隨著科技發展，大容量、高參數機組陸續投入使用，在提高發電能力的同時，也帶來了極大地運行風險。做好相關防護措施，減少電氣運行故障，成為從業人員的重要研究課題。

1 火電廠電氣運行常見故障及原因

1.1 發電機故障

一是發熱問題。引起發電機發熱的主要因素就是電機內轉換成熱能的損耗，分為以下三種：電路中的電阻損耗，即基本銅耗；磁路中的鐵心損耗，包括因磁場作用使磁疇不停轉動，相互之間摩擦，產生的磁滯損耗，以及鐵磁材料在磁場作用下的感應電動勢和感應電流形成渦流，產生渦流損耗；各類機械摩擦損耗。一旦冷卻系統沒有及時帶走熱量，就會導致發電機溫度升高。實踐證實，發電機長期處于高溫環境下，不僅會縮短使用壽命，還會引起安全故障，進而影響整個系統的運行。二是機端電壓波動，其中過壓可能引起絕緣損壞導致短路，欠壓則會造成機組運行部穩定。分析其原因，過壓運行會增加發電機的勵磁，即增加轉子電流，此時轉子繞組就會發熱，導致絕緣老化；欠壓運行時定子繞組不飽和，易出現振蕩、失步現象，降低了機組穩定性。

1.2 電氣接地故障

隨著生產規模的擴大，大容量發電機組不斷應用，此時供電電壓等級提高、設備容量加大，相應的安全風險也在增加。電氣設備運行期間容易出現接地故障：一是交流接地故障，原因在于繞組和機殼接觸故障，或者繞組受潮，或者絕緣老化擊穿等；二是直流接地故障，原因主要是工作人員的操作不當，或者運行環境差發生受潮等，影響系統的正常運行。

1.3 滑環碳刷故障

發電機的使用具有一定年限，而且對環境、操作具有明確要求，惡劣環境、違規操作會嚴重影響發電機的壽命。以滑環碳刷故障為例，原因是壓簧壓力變動，碳刷、滑環之間的阻力改變，在長期磨損、灰塵異物的作用下導致電流堵塞，此時碳盒、碳刷之間的摩擦加大，繼而溫度升高甚至冒火引起故障。此外，即使是型號相同的碳刷，經過的電流、電阻不同，也會帶來壓簧變形、發熱等情況，形成安全隱患。

1.4 備用電源故障

備用電源一般在緊急情況下使用，例如主電源故障、電路斷電、線路分壓等，能保證母線上的電氣設備繼續運行。因電源故障停止供電后，此時母線上的電氣設備減速運行；備用電源啟動后，母線電壓突然增高，會對電動機產生沖擊力。如果備用電源的啟動時間長，可能出現電動機掉閘的情況。

2 針對電氣運行故障的改善策略

2.1 選擇冷卻系統

為了避免發電機發熱，應該合理選擇冷卻系統，有效降低電機溫度，來降低內部元件損耗，提高運行質量。目前而言，火電廠使用的冷卻系統，主要包括三種：一是密閉水冷卻，二是空氣冷卻，三是氫氣冷卻。其中，密閉水冷卻是利用水和電機之間的溫差實現降溫目標，具有良好的冷卻效果，多用于大型電機中；空氣冷卻是利用風機，將多余熱量及時帶走。相比之下，氫氣冷卻的應用更為普遍，不僅冷卻效果好，還能減少設備損耗；但缺點是氫氣本身易燃易爆，使用成本高，存在一定安全隱患。對于火電廠而言，應該分析電力生產特點，選擇最合適的冷卻方式，實現經濟效益的最大化。

2.2 完善防護措施

一方面加強環境控制。電氣設備在停運時或使用中，都要對外界環境進行控制，包括通風干燥、防雨防曬等，避免導線過水損壞；操作室內保持干凈整潔，及時清理滑輪油污，防止灰塵異物進入設備內部；還要從環境溫度入手，保證定子測溫元件正常運行，一旦溫度升高及時報警。另一方面做好安全防護。設備使用過程中，發現隱患和問題要及時處理，避免影響系統內其他設備的運行。針對設備結構、元件進行合理改造，能提高運行性能，延長故障發生時間，例如：（1）包裹導線外層，對于接地設備擴大鋼材接地面積，尤其做好防腐保護措施。（2）采用自動化檢測流程，出現負電荷、定子繞組水路堵塞時，溫度升高達到上限值，就能自動切斷設備電源，避免造成嚴重損害。（3）設備中的一些元件不能人為接觸，此時要利用自動防護措施，通過壓力、溫度等指標進行監測調節，出現故障發出警報，提示工作人員進行檢修。

2.3 實施規范操作

在電力生產期間，工作人員操作不當，也是引起電氣故障的重要原因。對此，首先領導要加強重視程度，加大安全生產宣傳力度，組織員工接受培訓學習，學習業務知識，提高操作技能。然后以國家法律法規為依據，制定滿足企業發展需求的管理制度體系。以安全生產責任制為例，明確工作人員的職責，樹立高度責任心，避免違規操作；針對設備的使用、檢查、維修等，及時做好相關記錄。最后要實施獎懲機制，落實績效考核，將考核結果和薪酬待遇、評優晉升等相掛鉤。針對績效突出的員工，給予物質獎勵和精神獎勵，充分激發員工的積極性，提高對企業的歸屬感。

2.4 定期維修保養

電氣設備在使用過程中，定期進行維修保養，能保證設備正常運行，延長使用壽命，保護工作人員的安全。具體來說，要求檢修人員具備扎實的專業知識，依據豐富的工作經驗，針對電壓、電流、壓力、溫度等進行檢測，發生故障后及時找出故障原因，制定解決方案。針對無法解決的故障，要匯總資料信息上報，尋求專業修理或返廠大修，將故障帶來的損失降至最低。其中，電壓是控制重點，要保證電壓的穩定性，以電路電壓超出限定值為例，可以切斷部分電荷，通過減少電路負載實現降壓目標。

3 電氣設備安全管理措施

3.1 增強安全意識

在火電廠生產工作中，不論是工作人員還是維修人員，都要樹立安全意識，這是生產活動開展的基礎和前提。針對工作人員，企業要加強安全宣傳教育，利用板報、宣傳欄、多媒體等，介紹安全防護知識，促使職工掌握基礎安全技能。針對維修人員，應該從日常工作入手，加大巡視檢修力度，及時發現隱患、消除隱患，將故障扼殺在萌芽狀態。維修操作時，嚴格按照說明書和操作規范執行，避免誤操作引起安全事故。

3.2 實行狀態檢測

電氣設備的狀態檢測，主要包括安全性、經濟性兩個指標。其中，安全性指的是設備正常運行，分析故障的發生概率，延長設備的無故障運行時間；經濟性則是計算發電機組的熱耗、煤耗，發揮出最大節能潛力。狀態檢測的實施，可以在控制室進行在線監測，也可以輔助利用精密儀器軟件現場測試，從而獲得準確的運行數據，為制定檢修方案提供依據。

3.3 絕緣在線檢測

絕緣老化或損壞，是電氣設備運行故障的重要影響因素，如果不能及時處理更換，會嚴重影響生產效率，造成安全事故。對此，以色譜分析法為例，檢測絕緣油中的氣體含量，能判斷設備內部是否出現故障，保證設備安全運行。此外，局部放電會降低絕緣強度，因此一旦局部放電超過限值，就要及時更換設備，避免引起嚴重故障。

4 結語

火電廠的安全生產得益于電氣設備穩定可靠運行，文中從發電機、電氣接地、滑環碳刷、備用電源四個方面，介紹了常見的故障類型和原因。針對這些故障，企業應該合理選擇冷卻系統，完善防護措施，實施規范操作，并定期維修保養。此外，增強安全意識、實行狀態檢測和絕緣在線監測，能提高安全管理水平，提高電力生產效率和質量。

參考文獻

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