火力發電廠電氣運行故障成因及應對措施

鄧 飛

國電太原第一熱電廠（山西 太原 030021）

0 引言

隨著各行各業的迅速發展，對電能的需求量進一步加大。這一方面給火力發電廠帶來更多的發展機遇，另一方面也要求火力發電廠引進更多的機組設備投入日常電能的生產過程中。除了要確保火力發電廠的日常發電能力，也要保證輸出的電能能夠穩定、持續，滿足廣大居民的日常生活需求和工業需要[1]。

目前，重機型和大功率的發電機器是火力發電廠的主要設備，時間一長，設備會出現老化等引起一系列故障。要想保證火力發電廠的大型機組能夠安全生產，需要工作人員投入一定的時間和精力確保日常運行的穩定和安全[2-4]。

1 火力發電廠電氣運行故障主要成因

1.1 允許電壓值超標

火力發電廠在供電過程中需要將電壓值合理地控制在一定范圍內，既保證正常供電，日常工作量也在機器的承受范圍之內[5]。一般規定電氣設備的電壓值可以在標準值的5%左右波動，也正因此，設備在運行時才會引發更多的故障。如果電壓值不慎超出該范圍，將會嚴重影響用電設施的正常運行。過高的電壓值會導致電氣設備溫度迅速升高，發電機的容量不易穩定；如果電壓值低于標準值并且超過一定的范圍，會使得發電機在不飽和的狀態下運行。長此以往，就會產生振蕩或失步現象，嚴重影響工作效率。

1.2 發電機升溫過快

大型機組的電氣設備一旦投入使用，將會長時間處于工作狀態。高負荷的運轉，使得發電機溫度升高，長期處于高溫的狀態，發電機中的絕緣材料容易出現熔斷甚至老化的情況。老化部位在工作狀態下會加速破損，對火力發電廠造成較大的安全隱患[6]。

1.3 備用電源異常切換

為了保證在故障或斷電情況下生產的順利進行，火力發電廠通常會配備備用電源。但是在具體對備用電源進行切換時，也會對電氣設備的穩定性造成不利影響。

當高低壓電源因為故障或斷電而停止運轉時，開始啟用備用電源之前，電氣設備會出現轉速下降[7-8]。當備用電源運行之后，由于瞬時電壓的迅速增加，會影響電氣設備的穩定性。雖然短期內可能不會暴露問題，但是隨著時間的延長，各種故障問題會頻繁發生。

1.4 電氣接地問題

為了保證設備安全運行，許多火電發電廠的電氣設備都需要進行科學的接地處理。這不僅能夠保證電氣設備按照規定年限正常使用，同時也給場內工作人員的生命安全加上了一道防護符。

為了滿足社會各行各業的用電需求，火力發電廠需要不斷提升自身的電壓級別和電流負荷量。許多引進的電機設備由于不能滿足居民需求量，往往會盲目地調整機器，這樣會對電氣設備的正常使用造成惡劣影響，廠內員工的生命安全也難以得到保障。如果不幸發生接地故障，對設備和人員都是百害而無一利。

在接地故障中最常見的為直流和交流接地故障。在出現直流接地故障時，經檢查沒有短路情況，多數情況下可以判定為電容器沒有熔斷液。當交流接地故障出現時，多半是受潮繞組所致。這就需要場內員工及時發現問題并采取科學的解決方法，及時排除故障。

2 火力發電廠電氣運行故障的應對措施

2.1 防止電壓不穩

在設備運行時，切忌出現電壓不穩定的問題。電壓不穩定會極大地縮短電氣設備的使用壽命。因此，火力發電廠在提升電能日產量的同時，可以采用先進的技術來提高機電設備的性能。只有電氣設備處在良好的工作環境內，才能夠有效減少電壓不穩定情況的再次出現。

此外，采用先進的監控技術可以實時監測設備運行的情況，當發現有故障時能夠第一時間排除障礙，為人員搶修帶來更多的有利時機。不但減少了員工的工作量，而且提高了工作效率[9]。

2.2 正確冷卻發電機

由于長期運行，發電設備的溫度過高，因此需要定時對發動機組進行熱量釋放。如果大量的熱能集聚而得不到釋放，會對電機造成嚴重的損耗，絕緣系統也會出現老化。

目前，主要采用的冷卻發電機的方式為水冷卻、空氣密閉冷卻以及氫氣冷卻，具體選擇時可以根據需求有針對性地進行。

（1）水冷卻的方式一般可以在大型發動機組降溫時使用。通過熱傳導，可以有效地將高溫的發動機進行快速散熱。

（2）空氣密閉式的冷卻方式更適用于火力發電廠，可以防止發電設備過度接觸空氣而造成零部件的阻塞。但是該種冷卻方式的成本較高，應根據具體的情況選擇。

（3）氫氣的吸熱性能比空氣好，大功率發電機也可以選擇氫氣冷卻的方式。由于發電機在運行時定子轉子的線圈會產熱，這部分熱量可由內部的氫氣吸收。吸收足夠熱量后的氫氣被抽到氫氣冷卻器中，與水管中的冷水進行熱交換，從而完成熱傳導。這與家用的冰箱是一個原理[10]。

2.3 及時處理電壓波動

電壓不穩定對電氣設備會造成較為惡劣的影響，為了有效延長電氣設備的使用壽命，需要在實踐生產中時刻監測整個電氣系統的各項指標。

例如，在運行中的過壓和欠壓都會嚴重影響到設備的日常運行，可通過嚴格的監控系統找出電壓波動的原因，并且立即尋找有效的解決方法。當出現電路負荷過高時，可以采取切斷部分負荷的方式進行緩解。如果遇到緊急情況卻沒有發現問題所在，可以采用緊急拉閘的保護方法，確保場內工作人員和機器設備的安全。

2.4 科學設計接地線路

接地線的目的是為了保護電場內工作人員的日常安全。接地線合理采用了人體電阻與接地電阻并聯的物理原理，在電氣設備工作帶電時，流向人體的電流與流向接地導線的電流與電阻各自互為反比關系。

目前，電氣設備的接地裝置通常采用環路式接地線，其可靠性和安全性系數相對較高。一旦某一接地線出現故障不能正常工作，通過該種方式可以有效降低故障帶來的損失。場內工作人員也應該注重在接地系統上安裝報警裝置。這些細小的問題能夠做到及時發現，及時排查，避免引發更大的安全事故。

2.5 加強系統維修保養工作

火力發電廠的各種發電設備都需要24 h不停運轉，這會造成線路短路電氣設備故障等一系列問題，給電力企業造成難以承受的經濟損失。因此，電廠除要對故障采取有效的解決措施之外，還需要及時預防，防患于未然。

每臺設備都需要安排相應的負責人對其進行保養維修，在設備出現問題時，應及時聯系其他工作人員，分析故障產生原因，設定搶修方法。此外，電廠也應該建立安全運行責任制度，規范安全操作的規程。只有員工在操作時符合標準，才能將機器出現故障的概率降至最低。

2.6 安裝防誤觸設備

火力發電廠內部均配備高危型機器，且仍是采用人工操作的方式。從目前收集的數據發現，火力發電廠每年均會出現因高危型機器操作不當致使人員傷亡事故發生的情況。機器會按照預先設定的程序運行，工作人員必須掌握操作規范要求，一旦作業人員操作失誤，設備不會根據現場情況停止，就會出現安全事故。

考慮高危險機器存在的隱患，可在設備中安置防誤觸碰設備，在人員出現違規操作時，可以在誤觸裝置的作用下，及時停止系統運行，并發出報警信號，保障操作人員的人身安全。

當前，在火力發電廠的日常運行中，必須考慮設備運行故障對電能傳輸產生的影響，同時考慮設備自身存在的危險性。為了降低安全事故發生的概率，可采用多閘控制隔離的方式，避免電源并列情況出現。

3 結束語

火力發電廠系統和日常運行較為復雜，為確保日常穩定運行，需要及時發現問題，排除故障。電廠的維修部門需要建立完善的制度管理措施，把電廠電氣設備的維護作為指導思想實施可行的方案；維修工作人員要及時了解并掌握場內新增設備的情況，方便后期的維修保養工作，并及時更換常見的易損零部件，避免影響火電廠設備的運行穩定性。同時也是對場內工作人員安全負責，為千家萬戶送去更多電能。