關(guān)于火電廠電氣運(yùn)行中的故障原因及改善策略研究

李釗

摘 要：火力發(fā)電廠中電氣設(shè)備能否安全穩(wěn)定運(yùn)行，直接影響著發(fā)電機(jī)組運(yùn)行。本文結(jié)合工作實(shí)踐，首先分析了火電廠電氣運(yùn)行的常見故障及原因，然后指出相應(yīng)的改善策略，最后闡述了電氣設(shè)備的安全管理措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：火電廠；電氣運(yùn)行；故障原因；改善策略

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）05-0180-01

電氣設(shè)備是火電廠的重要組成部分，運(yùn)行安全和穩(wěn)定直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。隨著科技發(fā)展，大容量、高參數(shù)機(jī)組陸續(xù)投入使用，在提高發(fā)電能力的同時(shí)，也帶來了極大地運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。做好相關(guān)防護(hù)措施，減少電氣運(yùn)行故障，成為從業(yè)人員的重要研究課題。

1 火電廠電氣運(yùn)行常見故障及原因

1.1 發(fā)電機(jī)故障

一是發(fā)熱問題。引起發(fā)電機(jī)發(fā)熱的主要因素就是電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)換成熱能的損耗，分為以下三種：電路中的電阻損耗，即基本銅耗；磁路中的鐵心損耗，包括因磁場作用使磁疇不停轉(zhuǎn)動(dòng)，相互之間摩擦，產(chǎn)生的磁滯損耗，以及鐵磁材料在磁場作用下的感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流形成渦流，產(chǎn)生渦流損耗；各類機(jī)械摩擦損耗。一旦冷卻系統(tǒng)沒有及時(shí)帶走熱量，就會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)溫度升高。實(shí)踐證實(shí)，發(fā)電機(jī)長期處于高溫環(huán)境下，不僅會(huì)縮短使用壽命，還會(huì)引起安全故障，進(jìn)而影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。二是機(jī)端電壓波動(dòng)，其中過壓可能引起絕緣損壞導(dǎo)致短路，欠壓則會(huì)造成機(jī)組運(yùn)行部穩(wěn)定。分析其原因，過壓運(yùn)行會(huì)增加發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁，即增加轉(zhuǎn)子電流，此時(shí)轉(zhuǎn)子繞組就會(huì)發(fā)熱，導(dǎo)致絕緣老化；欠壓運(yùn)行時(shí)定子繞組不飽和，易出現(xiàn)振蕩、失步現(xiàn)象，降低了機(jī)組穩(wěn)定性。

1.2 電氣接地故障

隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，大容量發(fā)電機(jī)組不斷應(yīng)用，此時(shí)供電電壓等級(jí)提高、設(shè)備容量加大，相應(yīng)的安全風(fēng)險(xiǎn)也在增加。電氣設(shè)備運(yùn)行期間容易出現(xiàn)接地故障：一是交流接地故障，原因在于繞組和機(jī)殼接觸故障，或者繞組受潮，或者絕緣老化擊穿等；二是直流接地故障，原因主要是工作人員的操作不當(dāng)，或者運(yùn)行環(huán)境差發(fā)生受潮等，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1.3 滑環(huán)碳刷故障

發(fā)電機(jī)的使用具有一定年限，而且對(duì)環(huán)境、操作具有明確要求，惡劣環(huán)境、違規(guī)操作會(huì)嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)的壽命。以滑環(huán)碳刷故障為例，原因是壓簧壓力變動(dòng)，碳刷、滑環(huán)之間的阻力改變，在長期磨損、灰塵異物的作用下導(dǎo)致電流堵塞，此時(shí)碳盒、碳刷之間的摩擦加大，繼而溫度升高甚至冒火引起故障。此外，即使是型號(hào)相同的碳刷，經(jīng)過的電流、電阻不同，也會(huì)帶來壓簧變形、發(fā)熱等情況，形成安全隱患。

1.4 備用電源故障

備用電源一般在緊急情況下使用，例如主電源故障、電路斷電、線路分壓等，能保證母線上的電氣設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行。因電源故障停止供電后，此時(shí)母線上的電氣設(shè)備減速運(yùn)行；備用電源啟動(dòng)后，母線電壓突然增高，會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生沖擊力。如果備用電源的啟動(dòng)時(shí)間長，可能出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)掉閘的情況。

2 針對(duì)電氣運(yùn)行故障的改善策略

2.1 選擇冷卻系統(tǒng)

為了避免發(fā)電機(jī)發(fā)熱，應(yīng)該合理選擇冷卻系統(tǒng)，有效降低電機(jī)溫度，來降低內(nèi)部元件損耗，提高運(yùn)行質(zhì)量。目前而言，火電廠使用的冷卻系統(tǒng)，主要包括三種：一是密閉水冷卻，二是空氣冷卻，三是氫氣冷卻。其中，密閉水冷卻是利用水和電機(jī)之間的溫差實(shí)現(xiàn)降溫目標(biāo)，具有良好的冷卻效果，多用于大型電機(jī)中；空氣冷卻是利用風(fēng)機(jī)，將多余熱量及時(shí)帶走。相比之下，氫氣冷卻的應(yīng)用更為普遍，不僅冷卻效果好，還能減少設(shè)備損耗；但缺點(diǎn)是氫氣本身易燃易爆，使用成本高，存在一定安全隱患。對(duì)于火電廠而言，應(yīng)該分析電力生產(chǎn)特點(diǎn)，選擇最合適的冷卻方式，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

2.2 完善防護(hù)措施

一方面加強(qiáng)環(huán)境控制。電氣設(shè)備在停運(yùn)時(shí)或使用中，都要對(duì)外界環(huán)境進(jìn)行控制，包括通風(fēng)干燥、防雨防曬等，避免導(dǎo)線過水損壞；操作室內(nèi)保持干凈整潔，及時(shí)清理滑輪油污，防止灰塵異物進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部；還要從環(huán)境溫度入手，保證定子測溫元件正常運(yùn)行，一旦溫度升高及時(shí)報(bào)警。另一方面做好安全防護(hù)。設(shè)備使用過程中，發(fā)現(xiàn)隱患和問題要及時(shí)處理，避免影響系統(tǒng)內(nèi)其他設(shè)備的運(yùn)行。針對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)、元件進(jìn)行合理改造，能提高運(yùn)行性能，延長故障發(fā)生時(shí)間，例如：（1）包裹導(dǎo)線外層，對(duì)于接地設(shè)備擴(kuò)大鋼材接地面積，尤其做好防腐保護(hù)措施。（2）采用自動(dòng)化檢測流程，出現(xiàn)負(fù)電荷、定子繞組水路堵塞時(shí)，溫度升高達(dá)到上限值，就能自動(dòng)切斷設(shè)備電源，避免造成嚴(yán)重?fù)p害。（3）設(shè)備中的一些元件不能人為接觸，此時(shí)要利用自動(dòng)防護(hù)措施，通過壓力、溫度等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測調(diào)節(jié)，出現(xiàn)故障發(fā)出警報(bào)，提示工作人員進(jìn)行檢修。

2.3 實(shí)施規(guī)范操作

在電力生產(chǎn)期間，工作人員操作不當(dāng)，也是引起電氣故障的重要原因。對(duì)此，首先領(lǐng)導(dǎo)要加強(qiáng)重視程度，加大安全生產(chǎn)宣傳力度，組織員工接受培訓(xùn)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)業(yè)務(wù)知識(shí)，提高操作技能。然后以國家法律法規(guī)為依據(jù)，制定滿足企業(yè)發(fā)展需求的管理制度體系。以安全生產(chǎn)責(zé)任制為例，明確工作人員的職責(zé)，樹立高度責(zé)任心，避免違規(guī)操作；針對(duì)設(shè)備的使用、檢查、維修等，及時(shí)做好相關(guān)記錄。最后要實(shí)施獎(jiǎng)懲機(jī)制，落實(shí)績效考核，將考核結(jié)果和薪酬待遇、評(píng)優(yōu)晉升等相掛鉤。針對(duì)績效突出的員工，給予物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)和精神獎(jiǎng)勵(lì)，充分激發(fā)員工的積極性，提高對(duì)企業(yè)的歸屬感。

2.4 定期維修保養(yǎng)

電氣設(shè)備在使用過程中，定期進(jìn)行維修保養(yǎng)，能保證設(shè)備正常運(yùn)行，延長使用壽命，保護(hù)工作人員的安全。具體來說，要求檢修人員具備扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，依據(jù)豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)電壓、電流、壓力、溫度等進(jìn)行檢測，發(fā)生故障后及時(shí)找出故障原因，制定解決方案。針對(duì)無法解決的故障，要匯總資料信息上報(bào)，尋求專業(yè)修理或返廠大修，將故障帶來的損失降至最低。其中，電壓是控制重點(diǎn)，要保證電壓的穩(wěn)定性，以電路電壓超出限定值為例，可以切斷部分電荷，通過減少電路負(fù)載實(shí)現(xiàn)降壓目標(biāo)。

3 電氣設(shè)備安全管理措施

3.1 增強(qiáng)安全意識(shí)

在火電廠生產(chǎn)工作中，不論是工作人員還是維修人員，都要樹立安全意識(shí)，這是生產(chǎn)活動(dòng)開展的基礎(chǔ)和前提。針對(duì)工作人員，企業(yè)要加強(qiáng)安全宣傳教育，利用板報(bào)、宣傳欄、多媒體等，介紹安全防護(hù)知識(shí)，促使職工掌握基礎(chǔ)安全技能。針對(duì)維修人員，應(yīng)該從日常工作入手，加大巡視檢修力度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患、消除隱患，將故障扼殺在萌芽狀態(tài)。維修操作時(shí)，嚴(yán)格按照說明書和操作規(guī)范執(zhí)行，避免誤操作引起安全事故。

3.2 實(shí)行狀態(tài)檢測

電氣設(shè)備的狀態(tài)檢測，主要包括安全性、經(jīng)濟(jì)性兩個(gè)指標(biāo)。其中，安全性指的是設(shè)備正常運(yùn)行，分析故障的發(fā)生概率，延長設(shè)備的無故障運(yùn)行時(shí)間；經(jīng)濟(jì)性則是計(jì)算發(fā)電機(jī)組的熱耗、煤耗，發(fā)揮出最大節(jié)能潛力。狀態(tài)檢測的實(shí)施，可以在控制室進(jìn)行在線監(jiān)測，也可以輔助利用精密儀器軟件現(xiàn)場測試，從而獲得準(zhǔn)確的運(yùn)行數(shù)據(jù)，為制定檢修方案提供依據(jù)。

3.3 絕緣在線檢測

絕緣老化或損壞，是電氣設(shè)備運(yùn)行故障的重要影響因素，如果不能及時(shí)處理更換，會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率，造成安全事故。對(duì)此，以色譜分析法為例，檢測絕緣油中的氣體含量，能判斷設(shè)備內(nèi)部是否出現(xiàn)故障，保證設(shè)備安全運(yùn)行。此外，局部放電會(huì)降低絕緣強(qiáng)度，因此一旦局部放電超過限值，就要及時(shí)更換設(shè)備，避免引起嚴(yán)重故障。

4 結(jié)語

火電廠的安全生產(chǎn)得益于電氣設(shè)備穩(wěn)定可靠運(yùn)行，文中從發(fā)電機(jī)、電氣接地、滑環(huán)碳刷、備用電源四個(gè)方面，介紹了常見的故障類型和原因。針對(duì)這些故障，企業(yè)應(yīng)該合理選擇冷卻系統(tǒng)，完善防護(hù)措施，實(shí)施規(guī)范操作，并定期維修保養(yǎng)。此外，增強(qiáng)安全意識(shí)、實(shí)行狀態(tài)檢測和絕緣在線監(jiān)測，能提高安全管理水平，提高電力生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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