發電廠電氣設備運行常見故障及應對措施研究

華電濰坊發電有限公司 孟德凱

1 發電廠電氣設備運行常見故障

1.1 發電機升溫過快

在發電廠的電氣設備操作中，由于發電機的運行周期較長，只有當2臺或更多的設備同時工作時，才能正常工作，這可能導致設備過熱問題。當發電機在高速下工作時，其長時間的運行可能會使其溫度上升。當發電機分電壓上升到某一水平，發電機鐵芯帶的能量損失也會隨之增大。與此同時，繞組內的銅線也遭到了消耗，電流逐步上升，導致整個繞組明顯損失（如圖1所示）。同時，過多的灰塵累積導致通風管道被堵塞，也會降低其散熱性能，并引發溫度上升問題。

圖1 發電機繞組典型結構

1.2 發電機冒火

通常情況下，發動機在正常工作狀態下可能會因為多種原因出現點火故障。一是電氣設備中的滑環與碳刷的電阻可能有明顯的不同，這可能是其點火故障的原因。在電氣設備中，將采用一種名為壓力彈簧的特殊材料，當發電機電氣設備中的高壓彈簧或壓力彈簧使用壽命過長時，可能會造成滑環與碳刷之間的明顯區別，從而可能引發發電機的火災事件。

二是電氣設備長時間的使用，會導致設備內的滑環碳刷在長時間的使用中，產生明顯的表面摩擦現象。碳刷在工作時需要頻繁地移動，并且在操作過程中可能會承受一定的壓力，這可能會使碳刷與集電環產生偏移，進一步導致集電環的邊緣磨損，最終可能引發火災[1]。

三是因為相同電氣設備中所用的碳刷型號不同，因其碳刷電阻值差異而引起的電流大小值不一樣。在電刷發熱過大時，若不及時更換電刷，溫度過高則可能會引起冒火故障。所以，工作人員要注意碳刷溫度，如果發現碳刷的溫度超出了所能承受的極限，就必須進行更換處理，以免因為碳刷過熱而引起冒火故障，從而造成生產中斷[2]。

四是設備組件問題，如電機機組受損。所以，電機設備檢查人員在發現問題后要及時更換零件。另外，要將某些加固部件與頂部固件一起使用，以防意外事故。

1.3 備用電源在自動切換中出現的故障

發電廠電機設備平穩運行與多種因素有關，電源切換較為重要。備用電源有慢速和快速兩種切換方式，我國通常采用慢速切換方式。慢速切換方式的運行方式為每隔一段時間進行電源切換。但實現這一步所面臨的一個問題是設備不能確保一次性成功。同時，在切換過程中，電機也會因負載過大而失去控制，造成斷電。當備用電源不能順利進行這一步時，就會使發電機發生故障。為有效地解決此類轉換問題對電力設備的正常運行造成的危害，目前國內部分地區已開始采用快速切換方式，采用備用供電方式，但該方式也存在一定風險性。目前，發電廠所采用的斷路器存在著使用周期長、安全性能差等缺點，在切換過程中容易出現各種故障，從而影響了轉換的正常運行[3]。

2 發電廠電廠電氣運行常見故障的應對措施

2.1 應對發電機過熱措施

發電廠電氣設備安全可靠的運行是保障社會發展、改善人們生活水平的重要保障。發電廠電氣設備以其強勁的推動力和突出的優點，已成為電力企業進行電氣設備優化工作的一個新方向。因此，加強對機組的運行監測，及時了解機組的運行情況，防止機組過載，確保機組的定子電壓、電流在規定范圍之內，較為關鍵。如果有出現異常的地方，應立即做出調整，降低溫度。

對于定子線圈，要及時檢測溫度差值，以及定子線圈、鐵心等部位的溫度變化（如圖2所示），當逐步增大時，要及時減少設備所承受的載荷。如果需要，關閉發電機使其迅速冷卻。若發生內短路，必須馬上停機，更換受損繞組及其他零件，經嚴格試運轉后再繼續運轉，以免發生故障。在出現溫度異常的情況下，要對管道內的堵塞物質進行清除，以保證機組的正常運行。如須長時間清理，則必須降低發電機總負載，逐步降溫。清洗完畢后，要把發電機調節到原來的狀態。

圖2 發電機繞組結構

2.2 接地問題

根據電氣設備運行狀況，工作人員必須考慮周圍環境的影響，以確定合適的接地位置，并通過回路式接地結構來降低發電機故障的發生率，從而提高運行的安全性。通過優化接地線結構，即使在某個位置發生接地線故障，也不會對周圍線路的運行產生任何影響，這樣才能將故障對電氣設備的影響降到最低。為有效解決接地問題，企業還應在電氣設備上安裝接地線報警裝置，并對接地線的狀況進行全面監測。一旦出現異常情況，務必采取警報措施以引起工作人員的關注，并迅速確定故障點，從而降低由于接地線問題引發的安全事故。通過對電氣設備接地線結構進行調整，實現直流串聯和二次回路接地，以確保設備的正常運行和工人的安全，從而更好地為社會提供優質服務，提高了電廠企業經濟效益。

2.3 備用電源的自動切換故障排除

備用電源在電氣設備中的使用并不常見，只有當電廠供電出現問題時，這些備用電源才會被使用。然而，在故障排除過程中，備用電源起著至關重要的作用。如果電廠備用電源在切換過程中出現故障，可考慮以下兩個解決辦法。

方法一：首先要對發電廠的實際運行狀況進行調研，因地制宜，選用備用電源的切換方式。為確保該切換動作能及時、順利地完成，可邀請有關專家對其進行科學的設計，以保證切換動作能夠一次性成功。

方法二：備用電源在啟動期間，如果發生故障，則發電廠可減少備用電源切換時間設定，以便快速啟用先進的快切裝置，如此可在短時間內，把備用電源的切換步驟工作做好。同時，要每隔一段時間制定一份檢修計劃，并明確指定負責檢修的人員以及需要檢修的范圍。在維護計劃中明確指出容易出現意外區域，并進行詳細檢查，在檢修過程中，若發現問題，要及時派維護小組到現場，并對現場的設計以及維修和保養措施作出具體安排[4]。

2.4 發電設備冒火故障應對措施

2.4.1 統一電氣設備規格、參數

在發電廠電氣設備規范與參數統一的基礎上，確定螺旋彈簧標準、碳刷的壓強以及碳刷的阻值，從而為發電設備的火災故障提供了依據。如要把碳刷的磨損長度控制在1/3以內，如果發現超過1/3必須立即替換，且每次替換時，替換的碳刷數目不得多于整個電刷支架上所有碳刷總數的1/5。基于這一點，有關工作人員要嚴格遵守有關的標準和規定，對電氣設備進行定期的維護，確保在發現問題故障時能夠及時處理。

2.4.2 設置相應冷卻系統

為了應對發電設備發生火災問題，針對發電裝置的工作特點，可設置相對應的冷卻系統。發電設備在長時間運行過程中，會釋放出大量的熱能，使其與其他部件的工作運行溫度不斷升高，嚴重情況下可能加速絕緣老化，進而引發電氣運行故障。因此，要從冷卻散熱方面，為工作人員提供解決方案，例如為發電設備配備冷卻散熱裝置，采用了內水冷卻、氫冷卻以及密閉氣體冷卻等方法。電廠可根據自身條件，自行選擇最佳冷卻方案，以提高電氣設備運行質量，并減少甚至避免故障的發生。

2.5 建立健全電氣設備檢修制度

發電廠電氣設備檢修制度缺失，將對電氣設備在電廠運行期間的效率產生不良影響，進而對供電質量造成影響。電氣設備能夠保持穩定運行的先決條件是設備質量符合標準，但在現實中，一些發電廠都沒有給予足夠的關注，也沒有完善的電氣設備維修體系。在設備維護過程中，維護人員工作態度消極，造成故障檢測不及時。由于管理層對檢修學習、維護培訓等工作的計劃部署不夠完善，導致部分維護人員綜合專業素質長期得不到提升，因此在發電廠電氣設備運行中，經常發生故障，影響電力系統的電氣設備的使用壽命。

2.5.1 完善電氣設備檢修程序

為提高電氣設備檢修程序的有序性、科學性、專業性和規范性，需要加強對檢修程序的組織、研究、培訓和監督。在檢查某種設備前，必須了解其功能、結構及特點，以便選擇適合的維護方式。維修方案要結合具體的運行參數及運行狀況來確定。例如，如果電廠電氣設備有過熱的情況，傳統的仔細檢查方法并不適用，而是需要根據設備的具體信息，以及以往的故障發生頻率和內容等，快速分析設備發熱的原因，并逐個排查，以確定故障的具體位置，并盡快解決，避免對電廠電氣運行效率產生影響。

2.5.2 規范專業技術人員的操作

在電廠電氣運行過程中，需要派遣專業技術人員進行全面的監測和追蹤，包括對發電設備和電壓狀態等方面的監測。技術人員需要根據設備保護裝置、表計等運行信息，對可能出現故障的節點進行科學評估，并在此基礎上對設備進行全面地檢查。當發生異常情況時，必須了解故障原因，掌握故障位置，并迅速采取措施解決問題。必須嚴格遵守相關標準規范要求進行專業操作，切勿隨意行事、憑經驗操作。例如，當發電設備的電壓不穩時，應立即對設備進行實時檢查，并在發現問題后盡快解決，不能拖延。待電壓恢復到正常范圍后，需要在后續的檢修工作中，重點對之前的故障點進行查驗和維護，以提高電廠的電氣運行穩定性，并延長電氣設備的使用壽命。

3 結語

綜上所述，本文對發電廠電氣設備運行常見故障及其應對措施進行了詳細研究。通過對故障應對的重要性以及常見故障總結、改進措施等方面的探討，為發電廠電氣運行安全性和可靠性提供了有力的支持。但本文得探討仍存在一定的局限性，未能詳細涵蓋所有可能的故障情況和應對措施，同時對于最新技術的應用和發展也需要進一步關注。未來，隨著智能化控制、設備更新換代，以及人員配置等方面的不斷進步，發電廠電氣設備運行的安全性和可靠性將得到進一步提升。因此，要加強對發電廠電氣設備運行故障的研究，不斷完善應對措施，以適應電力行業的發展需求。