試析火力發電廠電氣運行中故障原因及措施

內蒙古京能雙欣發電有限公司 李彥哲 趙海龍 謝亞軍

火電廠電氣系統包含的內容眾多，如主接線、汽輪發電機、主變、配電設備、開關設備等，其主要功能是依照電能質量要求向電力系統或者負荷供電。火電廠在對電氣系統進行設置的過程中，應該保證供電的安全性和可靠性、做到調度靈活，同時要求系統具備良好的操作性和調整性，促進供電質量的提高。對比水電、風電等發電形式，火電所需要用到的電氣設備更加復雜繁瑣，也需要投入更多的精力進行維護。火電廠發電量和發電效率會受到電氣系統和電氣設備運行的影響，一旦其出現故障會引發巨大的經濟損失，威脅居民用電安全，而一個完善的電氣系統設置需要經過采購、安裝、運行、檢修、維護等環節，每個環節都需要投入大量的時間和精力。做好火電廠電氣系統的運行管理工作，對其中存在的隱患和故障進行處理，以確保系統的穩定可靠運行，促進經濟效益的提高[1]。

1 火電廠電氣運行中故障的原因

發電機溫度過高。為了滿足社會發展對于電力的需求，火電廠在運行中通常都是24小時不停歇，生產強度較大，在運行中很容易出現設備零部件磨損或者老化的問題，這些問題在鐵線和銅線損傷方面表現的尤其明顯。而當鐵線和銅線損傷后，會導致發電機溫度的快速升高，繼而對周邊設備產生不良影響，影響發電機組和電氣系統的正常運行。而在溫度無法及時降低的情況下，發電機的絕緣層也會受到很大影響，加速老化，長此以往會在發電機內部形成相應的高溫環境，影響設備運行的穩定性。

設備接地問題。電氣設備接地是避免觸電事故的重要手段之一，不管是對于設備工作人員的人身安全，還是對于電氣設備的運行安全，都有著不容忽視的作用。新的發展環境下，火電行業發展迅速，電廠用電負荷也在持續增長[2]，供電電壓等級的提高，使得火電廠電氣運行中存在著短路的問題，威脅著電力工作人員和電氣設備的安全。作為一種常見的電氣故障，接地問題可分為直流接地故障和交流接地故障。如果直流系統在運行中，出現了接地問題并不會導致系統短路或者斷器熔斷問題，但是若檢修人員在對接地問題進行檢修處理時，缺乏合理的操作則可能引發系統接地短路，給電廠造成巨大的經濟損失。交流接地故障也稱繞組接地故障，主要是繞組受潮或者繞組與電機外殼接觸所致，會加快絕緣老化的速度，導致擊穿接地，影響電氣運行的穩定性和電力工作人員的安全性。

備用電源切換故障。火電廠電氣設備運行中，需要設置相應的電源設備，對各種因素引發的發電機斷電、失電以及損壞問題進行防范和控制，保證發電機的穩定可靠運行。火電廠發電機運行中設置的備用電源類型眾多，一是柴油發電機[3]，其能在發電機出現故障引發機組斷電時自行啟動，確保發電機組可實現安全停運；二是廠用高壓備用電源，在發電機組實現安全停運后，廠用高壓備用電源能為火電廠運行提供電力支持；三是蓄電池，主要功能是在確保廠用電停電后針對DCS 系統進行緊急供電。發電廠電氣設備運行中，雖然配備了完善的備用電源，但這些備用電源的性能對比初始電源存在較為明顯的差距。而當火電廠母線切換到故障電機設備后，需確保備用電源的及時接入，在這個過程中發電廠電氣設備的運行速度會有所下降，在面對電壓升高問題時無法及時做出反應，從而導致發電機狀態混亂，影響其運行安全。

電壓值波動故障。火電廠發電設備在運行的過程中，需有穩定電壓環境作為支撐，要求工作人員能將電壓值的波動控制在一定范圍內[4]，避免電壓出現過于劇烈波動的情況。而在實際生產中，如電機電壓值超出了其自身所能承受的電壓波動范圍則會導致發電機故障，影響發電的質量和效率。一般來講，電壓等級越高發電機能產生的轉子電流越大，而當轉子電流增加時電動機散發的熱量會持續增大，一旦溫度升高到可控范圍之外很容易引發相應的故障和問題；電壓等級越低發電機能產生的轉速越低，同一時間內的發電量越少，并不利于發電效率的提高。

2 火電廠電氣運行故障的解決措施

2.1 選擇恰當冷卻方法

火電廠工作人員在面對發電機過熱問題時，應依照發電設備本身的類型和性能特點選擇恰當的冷卻方法，做好問題的防范和應對。火電廠發電設備在長期連續運行的情況下，容易出現溫度過高的問題，要求能結合具體情況采取有效措施進行處理，確保發熱量能被控制在可接受的范圍內，保障設備的運行安全。

在火電長電氣運行中較常見且有效的冷卻方式有三種[5]，其有著各自的優點和適用范圍，需要工作人員做好選擇：一是水內冷卻，水本身是中非常有效的冷卻介質，吸熱量大，可起到理想的降溫效果，而且原材料易得、成本相對低廉，被很多火電廠用戶發電機冷卻處理；二是空氣冷卻，其基本原理是設置具備良好密封性的循環冷卻系統，做好冷卻介質的管理，避免其與空氣直接接觸，確保不會因為阻塞而引發電氣設備運行故障。相比較水內冷卻，空氣冷卻的成本較高，適用于對運行環境存在特殊要求的設備；三是氫氣冷卻，其基本原理是以氫氣為介質，改善發電機通風消耗、提高電氣設備供電效率。不過，氫氣本身具有易燃易爆的特性，在實際應用中需要做好相應的安全管理，以免氫氣泄漏引發安全問題。

2.2 做好接地設計工作

借助科學的接地設計，能最大限度地保障工作人員的生命財產安全。接地的基本原理是將人體電阻和接地電阻并聯，這樣在電氣設備漏電的情況下，流向人體的電流和接地道題的電聯會成反比，避免觸電事故的發生。在火力發電廠中，電力工作人員在安裝電氣設備時可采用環路式接地線，這樣即便是設備在運行過程中因為故障而無法正常運行，也可通過降低對地電壓的方式來提高電氣設備運行的可靠性，保障設備的運行安全。另外，也可引入先進的接地報警系統，確保在設備發生接地問題時[6]能迅速發出報警信息，向維修人員提示故障發生的位置，幫助其對故障進行分析和解決，該系統還可在電氣系統日常運行維護中，對系統中存在的各種微小問題進行排查，及時對存在的隱患進行處理，以此來保證設備運行的安全性。

以某火電廠為例，在接地設計中選擇的接地材料為扁鋼帶，規格為40mm×4mm，同時對土壤進行了檢測，因為在土壤酸堿度過高的情況下可能引發接地線銹蝕的問題，影響設備的運行安全。從防腐的角度，可在接地線連接箱上涂刷防腐涂料，同時也應定期對接地線和周邊環境進行檢查，確保接地線能始終處于干燥通風的環境中，生銹的接地線需要及時更換，保障正常使用。

2.3 加強設備檢修維護

火電廠運行中涉及的機械設備數量眾多，從保障其穩定可靠運行的角度，需要做好設備的檢修維護工作，這也是一項兼具系統性和復雜性的工作，需要電廠管理層的重視，結合電廠的實際情況，構建起完善的設備管理制度，采取有效的措施和方法為制度的執行提供可靠支撐。制度中應該強調權責分明，要求工作人員能定期對電氣設備的運行情況進行檢查，管理部門則需要組織專業技術人員進行檢修維護，就一些關鍵設備如發電機組、汽水系統等進行排查，保障其運行安全，依照制度要求做好記錄。另外，在針對計算機點驗系統或者其他設備的電氣運行狀態進行檢查時不能單純的依賴自動檢驗結果，工作人員需要運用自身的實踐經驗進行分析和探究，提升對于問題把握的精準度，提出有效的解決辦法，在保證電氣維修效果的同時，促進維修效率的提高[7]。

2.4 防范電壓不穩問題

對于發電機電壓不穩的問題必須重視起來，因其會在一定程度上縮短發電機的使用壽命，影響其使用安全。從實踐的角度可積極引入相應的監控設施，加強對發電機實際運行狀態的監視，一旦發現其出現電壓不穩的問題，需要做好發電機本身以及各個電氣設備的檢查工作，如必要可將部分負荷切斷、確保電壓能恢復穩定。從保證電氣設備正常穩定運行的角度，還必須重視對于電氣保護裝置的檢修工作，將保護裝置的作用切實發揮出來，促進其運行可靠性的提高。

2.5 加強人員素質培訓

專業的技術人員是確保火電廠設備安全穩定運行的關鍵，現階段火電廠雖然引入了先進的信息技術手段，但是并沒有實現完全的生產自動化，人員在生產過程中發揮著不容忽視的作用，工作人員操作的規范性以及問題處理的有效性，將會直接影響電氣設備的運行效果。基于此，火電廠想要實現自身的長足發展，需切實做好對于工作人員的培訓，提升人員的能力和素養，確保工作人員能掌握最新的設備運行維護知識和先進的技術手段，提高電氣設備運行、管理、檢修、維護的效果，實現設備運行效率和效果的提高，保障設備的使用安全[8]。

總之，火電廠電氣運行的復雜程度較高，影響因素眾多，稍有不慎及可能出現故障和問題。火電廠管理層需要重視電氣運行管理，對電氣運行中存在的故障和問題進行分析，明確其原因所在，采取有效的應對和改善措施，在保障生產安全的基礎上促進生產效率的提高，為社會提供更加優質的電力能源。相關人員需時刻關注電氣設備的實際運行狀態，及時發現問題，做好數據信息的收集和反饋，為設備維修和電氣運行管理提供可靠支撐，實現電廠的穩定運行。