火力發電廠電氣設備檢修故障及對策

景萬里

（神華國能哈密電廠，新疆 哈密 839000）

0 引言

隨著時代不斷進步，人們日常生活以及經濟社會生產對電能需求量與日俱增，在促進我國火力發電廠建設規模不斷完善和改進的同時，也對供電安全性和穩定性提出更高要求。電氣設備作為火力發電廠建設中不可或缺的組成部分，其運行狀態直接影響供電安全性和穩定性，這也在一定程度上突出了電氣設備檢修管理的重要性[1]。然而，結合實際情況來看，我國目前在電氣設備檢修管理方面依然存在不足之處，包括檢修工作缺乏針對性、檢修管理現場混亂、檢修人員綜合素質參差不齊等，不僅降低電氣設備檢修管理效率，還不利于提高火力發電廠供電質量。由此可見，想要保證電氣設備穩定運行，就要盡可能規避各種問題，通過引進科學、合理的檢修技術和管理體制，促進火力發電廠穩定發展。

1 火力發電廠電氣設備主要特點

火力發電廠在電力生產過程中離不開變壓器、配電裝置、電氣主接線等電氣設備的支撐。尤其近年來，隨著社會各界用電需求的不斷增加，火電廠輸出的電壓和電流也隨之增加，這也對電氣設備安裝、管理提出更高要求。眾所周知，火力發電廠中的電氣設備需要長時間在復雜環境下運行，相對于低電壓電氣設備而言，故障發生率相對更高。不僅需要保證電氣設備具有較強的耐高溫性和絕緣性，還要保證所有接線和固定螺絲正確、牢固[2]。然而，由于電氣設備在運行過程中容易受環境、自身摩擦等多種因素影響，會產生各種問題，所以需要依靠科學檢修技術和管理方法來保證電氣設備穩定運行。

2 火力發電廠電氣設備檢修管理的必要性

火力發電廠在電力生產過程中需要消耗大量原料，占火電廠運營比重69%以上，并且這些原料普遍具有易燃的特點，在高溫環境下一旦出現操作失誤或設備運行故障等問題，將會引發各種安全事故，輕則降低火力發電廠供電效率和供電質量，重則對設備和人員造成不必要損害。而做好電氣設備日常檢修和管理工作，能夠及時發現電氣設備在運行過程中存在的潛在問題和隱患，有利于第一時間采取措施處理和解決，從而減少或避免安全事故發生。另外，雖然火力發電廠屬于我國傳統發展型企業，但隨著時代不斷進步，也逐漸向資金密集、人才密集、技術密集趨勢邁進，具有投入較高、風險較大的特點。如果火力發電廠在供電方面存在問題，不僅會直接影響企業自身經濟效益和社會影響力，還關系到社會群眾日常生活以及社會經濟穩定發展，而做好電氣設備檢修管理工作，能夠保證火力發電廠安全供電，從而保證火力發電廠社會效益和經濟效益[3]。

3 火力發電廠電氣設備檢修管理重點內容

由上文分析可以看出，電氣設備在火力發電廠供電方面發揮至關重要的作用，其運行狀態關系到供電安全性和穩定性。結合以往工作經驗總結分析，電氣設備在運行過程中較為常見的故障有接地、短路、放電、火災等，這些故障大多由電氣設備絕緣性較差引起。所以在檢修管理過程中，需要重點關注電氣設備絕緣效果，做好絕緣監督、管理工作。一旦發現電氣設備存在絕緣老化、損壞問題，需要及時采取措施處理，保證設備安全運行，具體可以從以下幾點分析。

3.1 做好電氣設備防短路檢修管理工作

針對火力發電廠電氣設備開展檢修工作，應當重視對短路故障的檢查和管理。電氣設備短路是當前火電廠運行常見的問題之一，因此在相關管理工作中可將其作為重點內容。首先，相關管理人員需要對整體電氣系統的運行情況進行檢查。然后對關鍵設備進行全面、詳細地巡查和記錄，注重檢查絕緣、線路老化、腐蝕、破損等狀況，如出現短路隱患，立即進行維修或者更換，保證設備的運行狀態良好。其次是對電氣設備的周圍環境進行檢查，及時發現溫度、濕度以及通風、靜電等指標不合理的問題，有效調節設備所處的各項環境參數，充分保證電氣設備的運行環境具有科學性，降低短路故障發生率。例如在日常維護過程中，針對電氣線路接頭，需要保證封口有足夠的絕緣性，對于新安裝線路要用兆歐表進行測試，而后防控記性送電。

3.2 做好電氣設備防接地檢修管理工作

由于火電廠的電力設備往往需要承載較大的負荷，為保障安全性，須做好接地檢修。在實際管理工作中，相關人員需要積極開展接地檢查。結合工作實踐經驗，電氣設備發生接地故障，大多集中在直流及二次控制回路中。當出現單相接地故障時，其通常會表現為電位下降、電壓不穩、保護拒動等。如發生這一現象，檢修人員必須開展電氣設備的接地檢修工作[4]。在檢修過程中需要遵循以下規范：接地線檢修最少2人進行，1人監護，1人檢修。人體不得觸碰未接地導線。確保設備無電壓后及時將設備接地，而后對電纜和電容器接地進行放電。針對厚度大于1mm的成套接地線需要設置保護套，接地面積大于25mm2。針對10m以上的母線需要在兩端設置接地線。在雙母線接線時，需要確定其適用范圍，如表1所示。

表1 雙母線適用范圍

3.3 做好電氣設備防放電檢修管理工作

電氣設備發生放電故障時，大多位于電纜頭頂端、斷路器觸頭、接線柱尖端等位置。長期放電容易導致電氣設備絕緣損壞，同時會出現接地故障、短路故障等，嚴重甚至會對設備及人身安全造成威脅。所以，在電氣設備檢修管理過程中，工作人員需要做好設備清理工作，保證設備表面干凈整潔，同時對運行環境進行改善，合理分布電場[5]。例如在驗電、放電、掛接地線過程中，檢修人員先停電閉鎖，而后檢查電器設備附近20m范圍內的瓦斯濃度，保證濃度低于1%后，可以打開接線腔展開相關工作，從而避免失爆事故發生。所以在實際的電氣設備檢修管理過程中，須避免放電故障的發生，應當進一步規范電氣設備的驗電和放電流程，保證設備清潔且環境參數適當，嚴格按照設備的放電特性以及靜電釋放規律布置電場，確保降低電氣設備的放電故障率。

3.4 做好電氣設備防火災檢修管理工作

電氣設備在火力發電廠供電過程中需要長時間在高溫環境下運行，一旦短路、放電等故障沒有及時解決，均容易引發火災事故。尤其電纜火災事故毀滅性極強，控制難度較大，會在短時間內擴大危害范圍，主要原因在于電纜絕緣層具有易燃特點，并且火力發電廠沒有針對電纜設置相應的保護系統，這也使電纜在運行過程中存在不可靠、不確定因素。新時期背景下，科學技術發展迅速，我國一些新建發電機組也廣泛應用阻燃電纜，在一定程度上降低了火災事故發生率。

4 火力發電廠電氣設備常見的故障原因及解決措施

4.1 發電機升溫快

為了滿足社會用電需求，火電廠電氣設備需要24h不間斷工作，受高負荷、高強度生產模式影響，使電氣設備老化、磨損問題層出不窮。尤其鐵線、銅線受損情況屢見不鮮。一旦材料受損，會導致電氣設備在短時間內快速升溫，并且熱量無法迅速消散，最終影響絕緣層，使絕緣層老化，零件異常。另外，發電機作為火電廠中的重要電氣設備，其會隨著電網負荷的高低而進行增減，當電網處于高負荷狀態下，會導致發電機在短時間內呈現過負荷運行。基于電網負荷大幅調整日益趨向常態化，導致發電機設備出現高損耗和升溫快的現象，一旦溫度超過相關標準，就會導致元件老化速度加快，進而引發運行故障。

針對發電機故障，需要采用以下3種方式解決：1）空氣冷卻法，火電廠需要構建空氣冷卻循環系統，將發電機運行溫度控制在合理范圍內，避免發電機與空氣接觸，同時組織空氣粉塵對發電機造成阻塞。2）水內冷卻，即采用水循環方式降低發電機運行溫度，這也是目前火電廠應用較廣的一種冷卻方法。3）氫氣冷卻。即利用氫氣改善發電器通風效果，提高電氣設備供電水平。但由于氫氣本身具有易燃易爆特征，所以增加了發電機冷卻危險系數。

4.2 備用電源存在故障

為了避免火電廠發生突發性斷電問題，需要配備備用電源。通常情況下，火電廠備用電源配置需要結合電機數量、電機容量進行分析，如果火電廠供電過程中受外界因素影響導致高壓設備或低壓設備出現驟停問題，需要發電機設備及時切換備用電源。由于備用電源啟動瞬間電壓會瞬間提升，所以會給電機設備穩定運行帶來不良影響。容易引發電氣設備故障問題。同時，火電廠的備用電源往往選擇安裝在運行系統中，電源類型包括備用電池、外部電網高壓電站以及柴油發電機等。雖然其能夠為系統運行提供一定的臨時用電，但其性能與原電源之間存在相對較大的差距。例如當消防電氣設備發生母線故障，需要啟動備用電源。但電氣設備運行速度較慢，如果再出現電壓過高的情況，則電機難以迅速調整，會導致電源切換出現異常。

針對備用電源故障問題，需要全面掌握火電廠運行狀況，進一步改善電源配置方案。具體來說，火電廠可以聘請專業人員設計電源切換裝置，保證電源在運行過程中發生故障后，電氣設備能夠快速切換備用電源，同時，火電廠應合理評估電源性能，將老化嚴重、性能較低的電源淘汰[6]。

4.3 電氣接地故障

接地故障是電氣設備運行中常見問題，在分析其引發原因前，需要先了解接地用途，也就是防止觸電。近年來，在社會各界電能需求不斷提升的背景下，火電廠生產水平也不斷提高，在一定程度上增加了電氣設備運行負荷。另外，為了滿足社會各界用電需求，火電廠在一定程度上提高了供電電壓，由此造成的電氣設備短路問題時有發生，可以將這種故障總結為電氣接地故障，包括直流接地、交流接地2種。而引發接地故障的原因一般是繞組受潮、絕緣老化或檢修人員操作不當等。此外因為火電廠的用電量越大，其用電負荷就會隨著升高，所以當電阻一定的條件下，為保證運行穩定性，須提高電流值。不過此時增大電流會對工作人員產生較大的安全威脅。例如發生直流接地故障時，電氣系統仍處于正常運行狀態，如檢修人員忽視直流接地，很容易因操作不當發生觸電事故。再例如發生交流接地故障時，主要是電機的繞組與電機外殼發生接觸，導致絕緣區發生嚴重老化，觸電安全危險系數較大。

針對接地故障問題，需要合理采用安全處理措施，科學設計接地線，保證接地線設計可以為技術人員操作提供安全保障。在設計過程中，可以通過電阻并聯方式，將人體電阻和接地電阻并聯，使人體電流、接地線與電阻成反比。這種設計方式下，如果電氣設備產生故障并帶電，流向人體的電流會降低，有利于保證人身安全。與此同時，還應提高直流電氣系統和交流電氣系統穩定性，結合接地報警系統，切實解決故障問題。

5 火力發電廠電氣設備檢修管理策略

5.1 落實電氣設備狀態檢修方法

上文提到，傳統電氣設備檢修管理大多采用計劃性檢修方法，由于設備種類多樣、結構復雜，因此無法及時發現其中存在的潛在隱患，在一定程度上增加了電氣設備故障發生率。針對這一問題，需要采用狀態檢修方法。在具體檢修過程中，相關管理人員需要充分把握各項電氣設備的初始狀態，在設計選型中可注重為帶電檢測和在線檢測提供便利條件，如盡量選擇現代自動化設備，并保證設備的質量符合規定。同時在檢修過程中，管理人員可采用先進的檢測技術，例如泄露電流、油色譜分析以及紅外診斷等帶電檢測方法，并借助計算機系統針對消防、發電機等重要電氣設備開展預防性在線檢測和定期在線檢測[7]。

另外，應當有效落實狀態檢修中的分析工作，即可在設備中安裝現代化監測裝置和系統，包括溫度、壓力監測系統；機組振擺度測量系統等。實時監督和反饋電氣設備運行狀態及參數，通過對參數進行合理分析，判斷電氣設備是否存在安全隱患和故障，如果存在故障，需要結合分析結果查找引發故障的原因，有利于提高故障檢修效率和質量[8]。相對于傳統計劃性檢修方式而言，這種方法能夠充分滿足預測為主檢修管理需求，能夠在故障發生前對電氣設備運行狀態進行判斷和預測，從而對存在問題的部位進行改造和優化，有利于提高電氣設備運行安全性和可靠性。例如發電機在運行過程中如果產生電磁故障或機械故障前，通常會有冷卻系統劣化、絕緣性降低等征兆。通過實時監測，能夠及時檢查出異常問題，從而將潛在隱患扼殺在搖籃中。

5.2 做好檢修現場管理工作

首先，火力發電廠需要構建電氣設備資產臺賬，并對電氣設備相關信息進行準確登記，實時跟蹤設備變更情況。在檢修管理過程中，檢修人員需要將拆卸部件編號并擺放在指定地點，避免各種零部件混放，尤其針對重要部件需要做好封存管理工作，針對現場一些存在安全隱患的位置需要張貼警示語，從而降低安全事故發生率。

其次，針對電氣設備檢修管理過程中使用的鋼絲繩、吊索等工具，需要提前做好試驗工作，保證滿足標準需求，即可展開后續工作。

最后，及時清理設備檢修管理現場，尤其針對廢油、紗布等易燃物品要格外注意，避免其與火源接觸引發火災事故。

5.3 做好電氣設備檢修管理質量驗收工作

在火電廠電氣設備檢修管理中，應當做好質量驗收工作，以此保證故障問題得到有效解決，實現電氣系統的穩定運行。具體開展措施如下：1）火力發電廠需要在現有基礎上，進一步完善電氣設備檢修質量管理制度。按照廠區實際情況和管理人員現狀等，明確劃分管理工作內容和職責，保證將檢修質量驗收責任落實到具體個人。例如建立檢修管理績效考核制度，分解和細化檢修工作業績指標，合理制定考核標準。同時，在檢修管理驗收過程中，驗收人員需要在驗收完畢后簽字確認[9]。2）嚴格按照規范進行驗收。一旦電氣設備檢修管理存在質量事故，應當建立事故調查小組，分析引發電氣設備故障及事故的原因，集中討論出可行的針對性處置方案。同時在設備安裝階段，可采用旁站制度進行監督管理，規范焊口、閥門及主設備安裝、二次澆灌等作業環節，并監督設備調試和試運行工作，實現全面質量驗收，盡可能降低故障發生率。如果驗收過程中發現問題需要及時責令安裝單位整改，直到驗收合格為止。

6 結語

綜上所述，火力發電廠在電力生產過程中需要應用到多種類型電氣設備，這些電氣種類多樣、結構復雜，在實際運行過程中受多種因素影響容易發生故障，輕則影響供電效率和水平，重則引發安全事故，為火電廠造成不必要損失。為了充分發揮電氣設備作用和功能，需要火力發電廠做好設備檢修管理工作，及時發現其中存在的問題，并有針對性地采取措施解決，從而提高供電質量和水平。