分析電廠電氣設備故障的解決對策

劉獻超

（國網石家莊供電公司）

1 診斷電廠電氣運行故障的重要性

由于電力系統中存在著許多影響因素和條件的制約，導致一些突發事故發生，對于電廠來說突發情況影響到整個機組的安全穩定運轉以及供電質量等一系列重要問題，甚至導致整個機組停運。故障診斷是指對電氣設備進行全面的監測，發現問題并及時處理，采取相應措施以解決這些難題。電氣設備要滿足供配電的需求，為企業生產及居民生活提供電力需求。當發生發電機突然停止、線路短路或者其他不確定因素引起電力故障時，迅速對故障狀態做出判斷并采取一定有效處理手段排除問題，保證電廠電氣設備運行安全性以及可靠性，減少不必要損失并提高其經濟效益。電廠電氣設備的診斷工作是一項綜合性、系統性，技術性非常強的系統工程，對電氣設備進行及時有效分析，在日常運行中不斷總結經驗教訓，能夠為后續處理提供依據，幫助技術人員快速找到故障所在，通過分析可以找出電廠發生短路時的原因并制定出相應對策和保護方案等相關工作，采取相應措施更好更快解決該問題［1］。

2 電廠電氣設備運行的主要故障及原因分析

2.1 發電機故障

電機作為電廠的核心驅動，是整個系統的心臟，常見的故障主要有電機不能啟動、啟動時熔斷器熔斷或者繼電器斷開，主要原因為繞組有兩相或三相出現的斷路現象。進行故障分析時，首先判斷是因為電路故障還是電機故障，通過測量三相電源電壓來判斷，若檢測三相電壓正常，說明電機出現故障。如果電機發出嗡嗡聲且不轉動，通過測量電機三相電壓判斷是否出現過載的運行工況，通過斷開負荷觀察電機運行聲音以及轉速，如果都正常可以判定為過載，如果情況沒有改善，則有可能出現電機缺油、軸承損壞、軸頸損壞、轉子和內膛相碰等機械故障，同時聽到電機周期性的“嚓嚓”聲。造成電機掃膛故障可能是由于軸承內外圈間隙太大，軸承長期磨損形成的。實際運行中發現，通常在電動機繞組接頭、引線等接口位置會發生斷路故障［2］。故障情況如圖1和圖2所示。

圖1 電動機缺相燒機

圖2 電機過載過熱

2.2 開關設備故障

開關設備一般含高壓開關設備以及低壓開關設備，主要包含隔離開關、負荷開關以及斷路器等元器件，如果發生故障直接會導致電氣設施停運。開關故障原因主要是由于載流接觸面不滿足設計要求，開關接觸點接觸不良等，造成開關設備在實際運行合閘失效，接線處過熱故障。斷路器常見的故障為開關拒動、誤動作，以及運行中出現的異響。斷路器故障還有可能是由于合閘接觸器動作限值偏差產生誤動現象。開關在環境中受到污染，導致銹蝕現象，也會造成動作不良，開關卡澀問題。斷路器發生異常跳閘通常是由于內部元器件故障，內部電路系統故障導致判斷錯誤，運維不及時導致問題積累。開關出現不合格通常是由于產品自身的問題，比如制造工藝不合規，產品檢驗不符合標準，材料選擇不合理等均可導致開關設備運行故障。另外，開關設備在安裝過程中安裝人員的技術水平、施工質量也會對其運行產生重要的影響，觸頭、接線結合處安裝的穩固性，會影響開關接觸［3］。

2.3 接地故障

目前很多電廠的電力系統還存在一些缺陷，在發電配電的過程中，設備接地作為一種必備的保護措施得到廣泛應用，不僅可以保護電氣設備，還可以保護人員安全。電廠電氣設備的接地故障通常有兩種情況，一種是由于電力系統中存在大量電流導致其在運行過程中會產生巨大壓力進而使電壓降低。另外一種就是由外部環境因素而造成內部導體與外部電路接觸不良會產生一定程度上的電流。隨著電廠電氣設備數量的增大，接地故障發生的概率及頻率也逐漸上升，電機交流接地故障發生的概率最多。在發生接地故障時，由于電氣設備的外部結構以及內部構造，引起電流超過正常值，由于非故障相對地電壓升高，系統中在絕緣薄弱點可能造成擊穿，造成電氣設備發生短路，甚至會由于高電壓導致電壓互感器燒壞。接地故障點產生的電弧，會直接導致設備燒壞。

2.4 發電機碳刷冒火故障

在電廠的電氣設備中，由于發電機自身結構復雜、工作環境惡劣等，其內部絕緣受到嚴重侵蝕和破壞。電壓及電流過高，發電機又很少停機，導致整個發電機組運行環境溫度不斷升高，自身發熱，長期處于滿負荷運載。運行過程電流變化導致碳刷的卡簧變形，造成接觸不良引起碳刷冒火故障，另外除了定子線圈之外，線圈管也會出現故障，導致線圈管無法滿足正常功能。

2.5 備用電源故障

在實際的運行過程中，由于電廠電氣設備自身存在一些問題，導致電力系統無法正常運轉，所以備用電源是非常重要并且必不可少，是電廠電氣設備安全運行的保障，當發電機突然出現故障等緊急停電、斷電時，能夠及時提供電源，另外提高電網穩定性也非常重要。備用電源故障時，在緊急情況不能直接啟動，或者出現延遲啟動，進而導致電廠關鍵設備不能良好地運行［4］。

3 火力發電廠電氣運行中的故障解決對策

3.1 電機故障解決對策

首先要對設備故障原因進行診斷，從而制定科學高效的處理對策。當電機啟動異常，應檢查發電機外觀是否正常，電流表指示上升或為零電動機缺相運行現象，再進行絕緣測量，排除電機缺相、短路等故障。防止電動機缺相運行解決對策，最直接的方法就是運維人員巡檢，一旦出現問題及時排除，另外一個有效的技術手段在電動機回路中增加缺相保護裝置，在實踐中運行中證明是有效的。日常維護對于電機重點檢查接頭位置，出現接觸不牢固需及時穩固，對于接觸點變形的位置或者材料進行更換。對于電機長時間高溫腐蝕情況，為減少設備老化，應該采取必要的隔熱處理，延長設備使用壽命。

3.2 隔離開關與斷路器的維護檢修

對于隔離開關的維護與檢修，需要注意以下幾點。

1）要檢查隔離開關的絕緣部件是否完整，有無異常放電情況。

2）檢查傳動和機械部件接觸是否良好，檢查隔離開關時要緩慢操作開合閘，觀察觸刀的接合狀態，如觸刀發生側片卡撞情況要及時進行調整，確保觸刀正確接觸到絕緣子。

3）隔離開關一旦發生卡澀，應先檢查開關安裝是否符合負載標準，對于開關自身出現的質量問題應及時進行更換。

4）對于松動、銹蝕的部件及時進行處理，對于程度較輕的銹蝕可以進行除銹處理，如重度損害則必須更換部件。

5）相關人員要加強斷路器的維護，加強斷路器鏈路中的電氣設備監控，確保電流電壓等參數在正常標準范圍內，避免超負荷運行［5］。

3.3 發電機碳刷冒火故障解決措施

發動機碳刷冒火一般是機械故障導致，主要可以從以下幾個方向入手：

1）檢查用于固定發動機碳刷的螺絲是否松動、損壞，及時加固。

2）檢查發動機碳刷卡簧是否發生形變，對于已經形變的卡簧進行更換。

3）檢查離環繞電磁電阻絲是否發生位置偏移，長時間的摩擦運轉有可能導致離環繞電磁電阻絲偏移，對已偏移的進行復位。

4）在日常運維中，及時清理發電機內的污垢，防止污垢滲入影響發動機運行和壽命。

5）加強電氣設備維護人員的素質培養，提高責任感和專業性，以便在發生問題后第一時間解決。

3.4 滑環碳刷冒火故障的應對策略

電廠的發電機在運行的過程中，滑環碳刷冒火是經常發生的現象，可以通過以下措施來預防滑環碳刷冒火的現象，保障電廠的經濟效益，促進可持續發展。

1）統一配置各電氣設備的壓簧，采購相同規格參數的壓簧并統一對壓簧的壓力進行配置。

2）定期對發電機滑環的濾網進行拆卸清理，確保進風量正常。

3）選用與刷握匹配度較高的碳刷，碳刷和刷握中間留1～2mm的間隙，檢查碳刷活動情況。

4）運維班組加強對發電機滑環、碳刷和壓簧的全面檢查，每周進行除灰和吹掃并做好巡檢記錄。

5）使用測溫儀對發電機滑環進行測溫，頻率至少保證2h一次，當溫度過高時，及時檢查發熱源并采取有效措施［6］。

4 培養專業的設備維修人員

電廠電氣設備的維修工作是一項專業性很強、技術要求高且難度大的工作，一定要由專業人員來處理故障，就必須對相關技術人員進行培訓。首先可以由定期開展一些知識和技能等方面有關內容講座，其次在日常運行中也應該多組織經驗交流會，或者請專家來現場指導檢修人員如何保養維修工作，最后還應當加強對于電氣設備故障處理流程的專業性人才培養，并建立專門的技術檔案庫，建立專門機構負責維護檢修工作。通過對相關工作人員定期進行技術學習與考核，不斷更新維修理念及方法，培養一批具有較強操作能力、技術水平較高、責任心強且能夠熟練掌握相關技能和知識的工作人員。在實際操作過程中要嚴格按照要求規范化程序來執行和實施維修標準，從增加實踐能力與操作熟練程度等方面來提升檢修工作效率，從而保證設備在正常運行狀態下可以保持穩定可靠的運轉狀態。

5 結束語

隨著社會經濟的發展，能源消耗量也在增加，電廠電氣設備在保障生產安全和提高電能質量等方面起到至關重要作用。故障問題一直以來都是制約發電企業生存與發展最為重要因素之一，通過對設備工作條件進行分析，及時排查隱患，實現安全穩定運行以及高效節能環保運轉。