電廠電氣運(yùn)行中的故障、診斷與應(yīng)對(duì)之策

蘇彥坤

摘 要：電氣設(shè)備運(yùn)行的可靠性與電力生產(chǎn)的穩(wěn)定性有直接的關(guān)聯(lián)，也影響電廠的發(fā)電效益，所以必須加強(qiáng)電氣設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)管理，減少故障發(fā)生率。因此本文對(duì)電廠電氣運(yùn)行中的故障、診斷與應(yīng)對(duì)之策進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：火電廠；電氣設(shè)備；運(yùn)行；故障；診斷；對(duì)策

電廠電氣設(shè)備相當(dāng)于電廠的中樞神經(jīng)與動(dòng)脈系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)故障對(duì)電廠的整體運(yùn)行會(huì)造成很大影響，甚至可能導(dǎo)致電廠癱瘓，給電廠生產(chǎn)帶來(lái)巨大損失，所以電氣設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)是電廠的重要工作。電氣設(shè)備在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中受到內(nèi)外因素的影響，功能退化到一定程度就形成了故障。如果在故障發(fā)生前通過(guò)診斷預(yù)知故障來(lái)臨，然后采取有效的維修措施，那么故障是可以避免的，從而使電廠免遭損失，從這個(gè)意義上說(shuō)，電氣運(yùn)行中的故障診斷及采取的應(yīng)對(duì)措施是非常重要的環(huán)節(jié)，因此本文對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了分析。

一、電廠電氣運(yùn)行中的故障與診斷方法

1.故障類型

目前，電廠電氣設(shè)備的故障并沒(méi)有形成統(tǒng)一的分類方法，但大致可按故障影響特征分為使用故障和性能故障，按故障發(fā)生部位分為內(nèi)部故障和外部故障。使用故障是指不滿足使用要求的故障，例如發(fā)電機(jī)輸出電壓、頻率達(dá)不到電網(wǎng)要求，即使發(fā)電機(jī)仍能運(yùn)轉(zhuǎn)，也是一種故障。性能故障不影響使用，但對(duì)設(shè)備性能造成一定影響，例如變壓器空載損耗增加導(dǎo)致變壓器性能劣化、發(fā)熱增加，此時(shí)變壓器輸出電壓可能是正常的，但已對(duì)設(shè)備造成不良影響。內(nèi)部故障是由設(shè)備內(nèi)部因素引起的故障，例如設(shè)備內(nèi)的電磁力、電弧、發(fā)熱會(huì)造成結(jié)構(gòu)損壞、絕緣擊穿。外部故障是由外部因素引起的，例如電源電壓、頻率不符合要求及三相電壓不平衡、環(huán)境因素影響等造成的故障。如果按故障機(jī)理分類，可分為溫升故障、超限變動(dòng)故障、電源切換故障等。電氣設(shè)備溫升過(guò)快，會(huì)導(dǎo)致絕緣迅速老化，造成溫升故障。電氣設(shè)備都有一定的允許運(yùn)行范圍，例如電壓超過(guò)額定值的5%，或低于額定電壓的90%，都會(huì)造成設(shè)備不正常，溫升過(guò)高或震蕩、失步。一般要求備用電源在主電源不正常時(shí)自動(dòng)切換，但如果備用電源沒(méi)有正常啟動(dòng)、啟動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)或啟動(dòng)失敗會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。按故障發(fā)生頻次，有發(fā)電機(jī)電刷冒火故障、絕緣老化故障、導(dǎo)線故障等常見(jiàn)故障類型[1]。

2.故障診斷

故障診斷技術(shù)與維修制度的發(fā)展有很大的關(guān)系。維修制度經(jīng)歷了事后維修、預(yù)防維修到狀態(tài)維修的過(guò)程。事后維修是在設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重故障、無(wú)法繼續(xù)工作時(shí)采取的維修策略，這種策略對(duì)診斷技術(shù)要求不高，因?yàn)樵O(shè)備解體后故障性質(zhì)比較容易判別。預(yù)防維修是根據(jù)計(jì)劃定期維修和更換易損元器件，主要采取預(yù)防性試驗(yàn)方法判斷是否需要修理，例如春檢常安排在雷雨季節(jié)來(lái)臨前，如果預(yù)防性試驗(yàn)結(jié)果超出規(guī)范要求就需要安排停電檢修。也采取包括電氣分析法、絕緣診斷法、溫度檢測(cè)法、振動(dòng)與噪聲振動(dòng)法、化學(xué)診斷法等進(jìn)行診斷決策。預(yù)防維修的不足有以下這些：一是停電影響生產(chǎn)，而且停電后的試驗(yàn)條件與運(yùn)行條件總會(huì)存在差別，難以發(fā)現(xiàn)一些潛在的絕緣性故障；二是檢測(cè)周期內(nèi)無(wú)法完全避免故障，即在下次試驗(yàn)前仍可能出現(xiàn)了未預(yù)知的故障；三是定期試驗(yàn)和維修造成很大的人力、物力的浪費(fèi)，而且還存在過(guò)度維修的問(wèn)題。狀態(tài)維修是根據(jù)設(shè)備狀態(tài)信息及相關(guān)診斷技術(shù)，判斷、預(yù)測(cè)故障并安排維修的策略[2]。與預(yù)防維修相比，狀態(tài)維修更加關(guān)注設(shè)備狀態(tài)，而狀態(tài)的判斷又是通過(guò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。狀態(tài)監(jiān)測(cè)通常是在線監(jiān)測(cè)，通過(guò)對(duì)運(yùn)行中的電氣設(shè)備進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)測(cè)，獲取反映電氣性能變化的信息。電氣設(shè)備形成故障有一定的規(guī)律，在達(dá)到潛在故障點(diǎn)和故障發(fā)生點(diǎn)之前有一定的時(shí)間，狀態(tài)檢修就是在這兩點(diǎn)之間完成故障檢測(cè)、診斷和處理，在線監(jiān)測(cè)可以捕捉這兩點(diǎn)的過(guò)程并采取相應(yīng)的措施。由于狀態(tài)監(jiān)測(cè)的診斷技術(shù)發(fā)展很快，并形成了基于信號(hào)變換、解析模型、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊診斷、小波分析、專家系統(tǒng)等原理的診斷技術(shù)。例如基于信號(hào)變換的診斷技術(shù)，就是通過(guò)數(shù)學(xué)變換的方法將監(jiān)測(cè)信號(hào)解調(diào)出來(lái)，找出局部突變點(diǎn)來(lái)診斷。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則是利用傳感器獲得的設(shè)備故障信息，通過(guò)傅立葉變換處理后，再經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)判斷故障類型，由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有自主學(xué)習(xí)能力，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練后能對(duì)電氣故障進(jìn)行診斷。

二、應(yīng)對(duì)電廠電氣運(yùn)行故障的對(duì)策

1.加強(qiáng)電氣設(shè)備維護(hù)，提高設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性

如前所述，電氣設(shè)備故障會(huì)對(duì)發(fā)電生產(chǎn)造成很大影響，所以必須加強(qiáng)日常維護(hù)保養(yǎng)工作，減少故障發(fā)生率。例如為了預(yù)防發(fā)電機(jī)滑環(huán)碳刷冒火故障，應(yīng)定期檢查碳刷、滑環(huán)、壓簧工作狀態(tài)，及時(shí)更換達(dá)不到要求的碳刷。再如加強(qiáng)電氣絕緣層的維護(hù)，做好防曬、防腐、防塵工作。如果可能發(fā)生碰撞或外力打擊，應(yīng)安裝金屬防護(hù)罩。同時(shí)按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，對(duì)裸露的導(dǎo)線、金屬外殼做好接地或接零。

2.采取分級(jí)檢修方法，提高檢修管理效率

電氣設(shè)備應(yīng)該采用分級(jí)檢修管理方法，這樣可以提高設(shè)備檢修的效率。所謂分級(jí)檢修方法，就是以故障發(fā)生頻率、破壞程度及電氣設(shè)備重要性進(jìn)行分級(jí)，然后根據(jù)故障的級(jí)別采取相應(yīng)的檢修策略。在分級(jí)管理過(guò)程中，應(yīng)通過(guò)典型故障的分析總結(jié)，制定檢修管理標(biāo)準(zhǔn)和預(yù)案，這樣遇到故障時(shí)可以快速處理，減少故障對(duì)生產(chǎn)造成的影響。

3.采取合理檢修方法，提高檢修工作質(zhì)量

電廠電氣故障點(diǎn)多面廣，故障類型也較為復(fù)雜，如果檢修方法不合理勢(shì)必影響檢修質(zhì)量和效率。從檢修技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢(shì)來(lái)看，狀態(tài)檢修無(wú)疑是最好的選擇，但就目前技術(shù)水平來(lái)看，要達(dá)到完全的狀態(tài)檢修還有一個(gè)過(guò)程。目前關(guān)鍵設(shè)備一般配置了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，有條件實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修，對(duì)于沒(méi)有安裝在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電氣設(shè)備可結(jié)合預(yù)防性試驗(yàn)進(jìn)行預(yù)防檢修，但也盡量采用先進(jìn)的儀器進(jìn)行檢測(cè)，例如紅外測(cè)溫設(shè)備等。

三、結(jié)語(yǔ)

電廠電氣系統(tǒng)不僅復(fù)雜，而且元器件數(shù)量龐大，運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的故障類型多，所以更需要科學(xué)合理的故障診斷與管理方法。故障診斷與檢修策略關(guān)系密切，越是先進(jìn)的檢修制度越要求先進(jìn)的故障診斷技術(shù)，因此不僅要重視監(jiān)測(cè)設(shè)備的安裝應(yīng)用，更需要有先進(jìn)的故障診斷技術(shù)作為支撐，這樣才能發(fā)揮監(jiān)測(cè)設(shè)備的優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李阿利.電廠電氣設(shè)備故障及處理分析[J].能源與節(jié)能，2015（11）：19-20.

[2]陳劍.火力發(fā)電廠電氣設(shè)備狀態(tài)檢修實(shí)例分析[J].電氣技術(shù)，2014（10）：134-136.

（作者單位：廣東粵電云河發(fā)電有限公司）