電氣運行設備在電氣控制中的常見問題與對策分析

劉 綱

（北京國電電力有限公司上灣熱電廠，內蒙古 鄂爾多斯 017209）

0 引 言

我國國民經濟的發展越來越依賴電能，電氣系統的安全運行對供電和電網的穩定具有至關重要的作用。發電廠的電氣作業環境、設備以及流程比較復雜，特別是在用電高峰期，電網負荷較大。長時間的電氣操作會出現各種各樣的錯誤，影響電氣系統的正常工作，降低發電能力，影響供電穩定性[1]。采用科學的方法找出電氣故障的成因和檢修方法，有助于針對性地解決電氣故障，保證電氣系統安全運行。

1 電站常見的電氣系統故障類型

1.1 發電機的一般故障

發電機是電氣系統中的基本設備，是保證電網穩定運行和持續供電的重要裝置，能夠把其他形式的能源轉換成電能傳輸到電網中。電氣系統運行中，發電機電壓不穩定，易發生發熱現象。發電機的電壓過高，會導致發電機轉子電流迅速上升，引起發電機老化問題，縮短發電機的使用壽命。過高的電壓引起的高溫會對發電機的工作造成不利影響。發電機在高溫或電壓條件下連續工作，會給電動機造成較大損耗，如滑環上炭刷著火的問題，嚴重影響發電機的正常工作，甚至會引發火災[2]。滑環炭刷的燃燒會危害整個設備的正常運轉，甚至導致發電廠的運轉停頓，造成重大經濟損失。常見電站電氣設備如圖1所示。

圖1 常見電站電氣設備

1.2 備用電源失效

備用電源是電氣系統中的常用裝置，用于處理電氣系統中發生的故障。備用電源有高壓供電和低壓供電2大類。電器發生故障時，電廠要按實際情況選用備用電源。但是，在切換備用電源時，低壓開關易發生故障，使母線的電氣設備進入低速運轉狀態。開關故障的持續時間過長，將影響電器設備的正常工作，嚴重時會損壞電器設備。

1.3 電氣接地的失效

為適應社會發展和經濟發展的需要，電氣系統長時間處于高負載運行狀態時可能會出現短路現象，影響電氣系統的正常工作。

2 電站電氣系統的故障診斷

在高電壓或大電流情況下，電氣系統中的干擾因素較多，極易發生故障。維護人員要實時監控發電廠的電氣設備，發現故障及時進行檢修，并分析原因，制定相應的處理方法，以保證電氣系統正常工作。

2.1 故障診斷原理

發電廠的發電機組和繼電器組成比較復雜，設備精度較高。電氣故障診斷應全面檢查設備外部（接線與接頭處）和內部，分析故障原因和產生的影響，縮小故障范圍，排除故障，以免影響發電廠的正常運轉[3]。

2.2 排除故障的方法

電廠電氣故障的診斷有觀察法、儀器檢查法以及對比檢測法等。

第一，觀察法。通過觀察、觸摸以及環境氣味等，檢查電氣設備是否有損壞、線路斷裂以及接頭松動等現象。開關損壞或電氣設備周圍有污跡等情況時，通常能用肉眼看到。電氣設備工作異常會發出與正常工作時不一樣的噪聲，電器內部溫度過高會有燒焦的氣味，因此可通過聽覺和嗅覺來觀察電子設備的異常狀況。當不能用肉眼觀察故障時，可用手輕輕拉動或觸摸等檢查線路連接部位是否松動[4]。

第二，儀器檢測法。利用電阻、壓力儀以及電流計等儀器分析電器狀態，觀察其與正常工況下的數據有無差別。若有異常，則電器有問題，用儀表檢測法找出故障位置。使用儀器時要嚴格遵守儀器操作規范，防止因電壓過高或觸電而損壞儀器或傷害檢查人員。測量類型主要包括時間、風速、溫度和濕度。紅外技術對變電設備檢測界面，如圖2所示。

圖2 紅外技術對變電設備檢測

第三，對比檢測法。在不熟悉電氣設備的情況下，分析研究同一類型設備正常工作狀態下的電氣參數，對比電路的不同，檢查故障原因。

2.3 電站電氣設備的維修與維護

電氣系統故障會嚴重影響其運行安全性和供電穩定性，因此需要加強對電氣系統的五防安全管理。五防管理是指防止帶負載的拉合開關、防止斷路器誤分誤合、防止帶接地的斷路器、防止誤入帶電間隔以及防止帶電掛接地線。要加強對電氣設備的故障診斷和維修管理，針對電氣故障采取相應的對策，以保證電氣設備的安全運行。電器維護現場如圖3所示。

圖3 電器維護現場

3 發電廠常用的電氣故障處理方法

3.1 分級維護

火力發電廠對電氣設備采取等級劃分措施。通過對設備分級、設備運行參數的收集、評價、分級管理、危險事故防范以及處理等工作，按等級管理系統分級處理電氣故障[5]。針對電廠電氣設備的重要性、故障頻率以及維修需求的優先級劃分電氣設備等級，優先診斷并維修等級較高的設備的故障，分類收集電氣設備及其運行參數，分析設備故障狀態下的電氣參數，將其與設備正常運行參數對比，判斷設備檢查維修的安全性和可靠性，并基于判斷制定相應的維修方案。

3.2 電氣系統的聯機監控

電氣系統的在線監控功能是通過傳感器全方位監控電氣設備，掌握其工作狀態下的各種參數，找出其內部故障及其成因，制定相應的解決措施。傳感器實時檢測設備的溫度、濕度以及氣敏等信息，分析故障發生的原因和處理辦法，全面監控發電機和繼電器等設備。發電機發生電磁機械故障會導致儀器的監控參數異常，需檢測發電機的溫度和電壓等參數，判斷故障設備的位置，從而進行有效的故障處理。電氣設備的在線監控可以對相應的故障進行預警，根據參數變化判斷潛在的故障，參照正常的電氣參數制定相應的處理方法[6]。

3.3 特殊故障處理方法

第一，針對發電機供電電壓不穩定的情況，應加強對發電機的電壓監控，及時掌握其電壓變化情況，分析故障原因并及時解決故障。第二，針對發電機滑環炭刷故障，鑒于發電機滑環炭刷壓力不同，長時間使用會造成炭刷脫落、炭刷失效以及發生火災等現象，應統一檢修電器壓簧和滑環炭刷，及時替換或維修故障部件。第三，針對備用電源故障，要嚴格控制備用電源的品質，保證其高電壓與低電壓的平穩切換，并實時監控備用電源，及時發現并解決問題。第四，針對接地故障，科學合理布置接線，采取環形接觸型處理電氣設備節點，降低設備的工作電壓，提高電器的穩定性，并設置專用的檢測系統實時掌握操作狀況，確保接線穩定[7]。

現階段，電氣行業使用最廣且最有效的電氣設備在線檢測技術是紅外測溫技術。作為設備狀態檢修的重要手段，紅外測溫診斷方法比較如表1所示。

表1 紅外測溫診斷方法比較

4 結 論

電氣系統使用對電氣設備損耗較大，會出現各種各樣的故障。為降低電氣設備老化損耗或選用不規范等客觀原因導致的設備失效問題，需不斷提高電氣系統的供電穩定性，采取實時監控和分級管理的方式，有效減少電器故障的發生。