火力發(fā)電廠電氣運行故障成因及應(yīng)對措施

鄧 飛

國電太原第一熱電廠（山西 太原 030021）

0 引言

隨著各行各業(yè)的迅速發(fā)展，對電能的需求量進一步加大。這一方面給火力發(fā)電廠帶來更多的發(fā)展機遇，另一方面也要求火力發(fā)電廠引進更多的機組設(shè)備投入日常電能的生產(chǎn)過程中。除了要確?；鹆Πl(fā)電廠的日常發(fā)電能力，也要保證輸出的電能能夠穩(wěn)定、持續(xù)，滿足廣大居民的日常生活需求和工業(yè)需要[1]。

目前，重機型和大功率的發(fā)電機器是火力發(fā)電廠的主要設(shè)備，時間一長，設(shè)備會出現(xiàn)老化等引起一系列故障。要想保證火力發(fā)電廠的大型機組能夠安全生產(chǎn)，需要工作人員投入一定的時間和精力確保日常運行的穩(wěn)定和安全[2-4]。

1 火力發(fā)電廠電氣運行故障主要成因

1.1 允許電壓值超標

火力發(fā)電廠在供電過程中需要將電壓值合理地控制在一定范圍內(nèi)，既保證正常供電，日常工作量也在機器的承受范圍之內(nèi)[5]。一般規(guī)定電氣設(shè)備的電壓值可以在標準值的5%左右波動，也正因此，設(shè)備在運行時才會引發(fā)更多的故障。如果電壓值不慎超出該范圍，將會嚴重影響用電設(shè)施的正常運行。過高的電壓值會導致電氣設(shè)備溫度迅速升高，發(fā)電機的容量不易穩(wěn)定；如果電壓值低于標準值并且超過一定的范圍，會使得發(fā)電機在不飽和的狀態(tài)下運行。長此以往，就會產(chǎn)生振蕩或失步現(xiàn)象，嚴重影響工作效率。

1.2 發(fā)電機升溫過快

大型機組的電氣設(shè)備一旦投入使用，將會長時間處于工作狀態(tài)。高負荷的運轉(zhuǎn)，使得發(fā)電機溫度升高，長期處于高溫的狀態(tài)，發(fā)電機中的絕緣材料容易出現(xiàn)熔斷甚至老化的情況。老化部位在工作狀態(tài)下會加速破損，對火力發(fā)電廠造成較大的安全隱患[6]。

1.3 備用電源異常切換

為了保證在故障或斷電情況下生產(chǎn)的順利進行，火力發(fā)電廠通常會配備備用電源。但是在具體對備用電源進行切換時，也會對電氣設(shè)備的穩(wěn)定性造成不利影響。

當高低壓電源因為故障或斷電而停止運轉(zhuǎn)時，開始啟用備用電源之前，電氣設(shè)備會出現(xiàn)轉(zhuǎn)速下降[7-8]。當備用電源運行之后，由于瞬時電壓的迅速增加，會影響電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。雖然短期內(nèi)可能不會暴露問題，但是隨著時間的延長，各種故障問題會頻繁發(fā)生。

1.4 電氣接地問題

為了保證設(shè)備安全運行，許多火電發(fā)電廠的電氣設(shè)備都需要進行科學的接地處理。這不僅能夠保證電氣設(shè)備按照規(guī)定年限正常使用，同時也給場內(nèi)工作人員的生命安全加上了一道防護符。

為了滿足社會各行各業(yè)的用電需求，火力發(fā)電廠需要不斷提升自身的電壓級別和電流負荷量。許多引進的電機設(shè)備由于不能滿足居民需求量，往往會盲目地調(diào)整機器，這樣會對電氣設(shè)備的正常使用造成惡劣影響，廠內(nèi)員工的生命安全也難以得到保障。如果不幸發(fā)生接地故障，對設(shè)備和人員都是百害而無一利。

在接地故障中最常見的為直流和交流接地故障。在出現(xiàn)直流接地故障時，經(jīng)檢查沒有短路情況，多數(shù)情況下可以判定為電容器沒有熔斷液。當交流接地故障出現(xiàn)時，多半是受潮繞組所致。這就需要場內(nèi)員工及時發(fā)現(xiàn)問題并采取科學的解決方法，及時排除故障。

2 火力發(fā)電廠電氣運行故障的應(yīng)對措施

2.1 防止電壓不穩(wěn)

在設(shè)備運行時，切忌出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定的問題。電壓不穩(wěn)定會極大地縮短電氣設(shè)備的使用壽命。因此，火力發(fā)電廠在提升電能日產(chǎn)量的同時，可以采用先進的技術(shù)來提高機電設(shè)備的性能。只有電氣設(shè)備處在良好的工作環(huán)境內(nèi)，才能夠有效減少電壓不穩(wěn)定情況的再次出現(xiàn)。

此外，采用先進的監(jiān)控技術(shù)可以實時監(jiān)測設(shè)備運行的情況，當發(fā)現(xiàn)有故障時能夠第一時間排除障礙，為人員搶修帶來更多的有利時機。不但減少了員工的工作量，而且提高了工作效率[9]。

2.2 正確冷卻發(fā)電機

由于長期運行，發(fā)電設(shè)備的溫度過高，因此需要定時對發(fā)動機組進行熱量釋放。如果大量的熱能集聚而得不到釋放，會對電機造成嚴重的損耗，絕緣系統(tǒng)也會出現(xiàn)老化。

目前，主要采用的冷卻發(fā)電機的方式為水冷卻、空氣密閉冷卻以及氫氣冷卻，具體選擇時可以根據(jù)需求有針對性地進行。

（1）水冷卻的方式一般可以在大型發(fā)動機組降溫時使用。通過熱傳導，可以有效地將高溫的發(fā)動機進行快速散熱。

（2）空氣密閉式的冷卻方式更適用于火力發(fā)電廠，可以防止發(fā)電設(shè)備過度接觸空氣而造成零部件的阻塞。但是該種冷卻方式的成本較高，應(yīng)根據(jù)具體的情況選擇。

（3）氫氣的吸熱性能比空氣好，大功率發(fā)電機也可以選擇氫氣冷卻的方式。由于發(fā)電機在運行時定子轉(zhuǎn)子的線圈會產(chǎn)熱，這部分熱量可由內(nèi)部的氫氣吸收。吸收足夠熱量后的氫氣被抽到氫氣冷卻器中，與水管中的冷水進行熱交換，從而完成熱傳導。這與家用的冰箱是一個原理[10]。

2.3 及時處理電壓波動

電壓不穩(wěn)定對電氣設(shè)備會造成較為惡劣的影響，為了有效延長電氣設(shè)備的使用壽命，需要在實踐生產(chǎn)中時刻監(jiān)測整個電氣系統(tǒng)的各項指標。

例如，在運行中的過壓和欠壓都會嚴重影響到設(shè)備的日常運行，可通過嚴格的監(jiān)控系統(tǒng)找出電壓波動的原因，并且立即尋找有效的解決方法。當出現(xiàn)電路負荷過高時，可以采取切斷部分負荷的方式進行緩解。如果遇到緊急情況卻沒有發(fā)現(xiàn)問題所在，可以采用緊急拉閘的保護方法，確保場內(nèi)工作人員和機器設(shè)備的安全。

2.4 科學設(shè)計接地線路

接地線的目的是為了保護電場內(nèi)工作人員的日常安全。接地線合理采用了人體電阻與接地電阻并聯(lián)的物理原理，在電氣設(shè)備工作帶電時，流向人體的電流與流向接地導線的電流與電阻各自互為反比關(guān)系。

目前，電氣設(shè)備的接地裝置通常采用環(huán)路式接地線，其可靠性和安全性系數(shù)相對較高。一旦某一接地線出現(xiàn)故障不能正常工作，通過該種方式可以有效降低故障帶來的損失。場內(nèi)工作人員也應(yīng)該注重在接地系統(tǒng)上安裝報警裝置。這些細小的問題能夠做到及時發(fā)現(xiàn)，及時排查，避免引發(fā)更大的安全事故。

2.5 加強系統(tǒng)維修保養(yǎng)工作

火力發(fā)電廠的各種發(fā)電設(shè)備都需要24 h不停運轉(zhuǎn)，這會造成線路短路電氣設(shè)備故障等一系列問題，給電力企業(yè)造成難以承受的經(jīng)濟損失。因此，電廠除要對故障采取有效的解決措施之外，還需要及時預(yù)防，防患于未然。

每臺設(shè)備都需要安排相應(yīng)的負責人對其進行保養(yǎng)維修，在設(shè)備出現(xiàn)問題時，應(yīng)及時聯(lián)系其他工作人員，分析故障產(chǎn)生原因，設(shè)定搶修方法。此外，電廠也應(yīng)該建立安全運行責任制度，規(guī)范安全操作的規(guī)程。只有員工在操作時符合標準，才能將機器出現(xiàn)故障的概率降至最低。

2.6 安裝防誤觸設(shè)備

火力發(fā)電廠內(nèi)部均配備高危型機器，且仍是采用人工操作的方式。從目前收集的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，火力發(fā)電廠每年均會出現(xiàn)因高危型機器操作不當致使人員傷亡事故發(fā)生的情況。機器會按照預(yù)先設(shè)定的程序運行，工作人員必須掌握操作規(guī)范要求，一旦作業(yè)人員操作失誤，設(shè)備不會根據(jù)現(xiàn)場情況停止，就會出現(xiàn)安全事故。

考慮高危險機器存在的隱患，可在設(shè)備中安置防誤觸碰設(shè)備，在人員出現(xiàn)違規(guī)操作時，可以在誤觸裝置的作用下，及時停止系統(tǒng)運行，并發(fā)出報警信號，保障操作人員的人身安全。

當前，在火力發(fā)電廠的日常運行中，必須考慮設(shè)備運行故障對電能傳輸產(chǎn)生的影響，同時考慮設(shè)備自身存在的危險性。為了降低安全事故發(fā)生的概率，可采用多閘控制隔離的方式，避免電源并列情況出現(xiàn)。

3 結(jié)束語

火力發(fā)電廠系統(tǒng)和日常運行較為復雜，為確保日常穩(wěn)定運行，需要及時發(fā)現(xiàn)問題，排除故障。電廠的維修部門需要建立完善的制度管理措施，把電廠電氣設(shè)備的維護作為指導思想實施可行的方案；維修工作人員要及時了解并掌握場內(nèi)新增設(shè)備的情況，方便后期的維修保養(yǎng)工作，并及時更換常見的易損零部件，避免影響火電廠設(shè)備的運行穩(wěn)定性。同時也是對場內(nèi)工作人員安全負責，為千家萬戶送去更多電能。