火電廠電氣設(shè)備維護(hù)管理與檢修技術(shù)探析

國(guó)家能源博興發(fā)電有限公司 孟德榮 張振興

本廠現(xiàn)有兩臺(tái)330MW 國(guó)產(chǎn)亞臨界抽氣供熱燃煤機(jī)組，設(shè)計(jì)機(jī)組的年利用小時(shí)數(shù)為5000h，年發(fā)電量約為35億kWh。本廠主要承擔(dān)冬季1500萬m2范圍內(nèi)的居民供暖任務(wù)，上述兩臺(tái)機(jī)組于2009年正式投入使用，2016年進(jìn)行第一次檢修，并在該期間落實(shí)國(guó)家政策要求對(duì)兩臺(tái)機(jī)組進(jìn)行低排放量改造。設(shè)備改造結(jié)束后的NOx 排放量濃度＜40mg/Nm3，SO2排放濃度＜28mg/Nm3，粉塵排放量＜8mg/Nm3，各項(xiàng)排放指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家要求。

設(shè)備運(yùn)行階段，監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)定子引出水線出水溫度為106℃和45.8℃，設(shè)備出現(xiàn)溫度異常狀況，機(jī)組負(fù)荷由330MV 下降至320MW，發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣壓強(qiáng)為296kPa，機(jī)組發(fā)出發(fā)電機(jī)故障跳閘指令。機(jī)組跳閘后，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員第一時(shí)間進(jìn)行安全停機(jī)操作并立即向上級(jí)匯報(bào)，第一時(shí)間聯(lián)系公司進(jìn)行檢查。本次計(jì)劃對(duì)本廠停機(jī)機(jī)組進(jìn)行C 級(jí)檢修，并按照相關(guān)設(shè)備檢修指導(dǎo)文件制定設(shè)備檢修標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)本廠設(shè)備上一周期的運(yùn)行狀況，對(duì)機(jī)組設(shè)備進(jìn)行全方位檢修，及時(shí)消除設(shè)備運(yùn)行階段的安全隱患，保障設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。檢修周期計(jì)劃為20天[1]。

1 電氣設(shè)備檢修措施

火電廠的電氣設(shè)備檢修工作流程較為復(fù)雜，本廠為提高設(shè)備檢修效率，使用在線和離線兩種檢測(cè)系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，隨后參考相關(guān)數(shù)據(jù)以及設(shè)備性能明確設(shè)備運(yùn)行問題，評(píng)估設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)性能。一旦發(fā)現(xiàn)異常狀況，應(yīng)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)全面分析并制定設(shè)備維修計(jì)劃。

1.1 變壓器狀態(tài)檢修

本廠在對(duì)變壓器設(shè)備進(jìn)行檢修工作中，主要采用以下幾種技術(shù)。

局部放電在線檢測(cè)。設(shè)備長(zhǎng)期在環(huán)境惡劣的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，且設(shè)備負(fù)荷壓力較大，極易出現(xiàn)局部異常放電情況。一旦出現(xiàn)該項(xiàng)問題不僅影響本設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，還會(huì)對(duì)周邊其他設(shè)備造成危害。為降低該問題對(duì)電氣設(shè)備的影響，本廠技術(shù)人員采用脈沖級(jí)鑒別法、定向耦合法和超聲波定位法進(jìn)行檢測(cè)。上述方式抗干擾能力強(qiáng)，能夠最大程度保證檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

油氣在線分析技術(shù)。該種方式主要使用氣相色譜法對(duì)變壓器內(nèi)部的汽油進(jìn)行氣體成分分析和濃度檢測(cè)，針對(duì)檢測(cè)結(jié)果以判斷變壓器的運(yùn)行狀態(tài)。但隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展進(jìn)步，該種方式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代的檢修要求。在線檢測(cè)技術(shù)逐漸得到廣泛應(yīng)用，利用氣相色譜原理對(duì)變壓器中的溶解氣體進(jìn)行處理，并使用計(jì)算機(jī)設(shè)備以及專業(yè)軟件系統(tǒng)進(jìn)行分析，利用半導(dǎo)體傳感器轉(zhuǎn)化的電信號(hào)對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行判斷。該種方式的檢測(cè)精準(zhǔn)度較高，且能夠極大提高檢測(cè)效率。

紅外線測(cè)溫技術(shù)。該種設(shè)備具有精準(zhǔn)度高、靈活性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)條件。技術(shù)人員可通過紅外探測(cè)器接收部分所輻射的紅外信號(hào)，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)的分析處理將信號(hào)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，并將處理完成的數(shù)據(jù)傳送至管理平臺(tái)，建立局部紅外熱像圖。隨后，技術(shù)人員可針對(duì)圖像對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修，以便于快速準(zhǔn)確判斷設(shè)備故障部位，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的有效處理。

1.2 發(fā)電機(jī)狀態(tài)檢修

發(fā)電機(jī)作為電氣設(shè)備的重要組成部分，常見故障問題主要來自定子和轉(zhuǎn)子。針對(duì)上述問題，本廠在檢修工作中主要采取針對(duì)性的檢修方式。

在對(duì)定子檢修工作中主要使用在線檢測(cè)方式，以了解定子各項(xiàng)指標(biāo)的變化情況。一旦在檢修過程中發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，可使用局部放電準(zhǔn)確判斷故障發(fā)生位置，便于技術(shù)人員展開精準(zhǔn)的檢修工作[2]；在轉(zhuǎn)子故障檢修方面，主要故障類型包含轉(zhuǎn)子橫向彎曲振動(dòng)、護(hù)環(huán)應(yīng)力腐蝕、轉(zhuǎn)子接地、匝間短路以及超負(fù)荷運(yùn)行等問題。上述故障類型都會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成不利影響。因此，在該部位的故障檢測(cè)工作中本廠采用紅外線檢測(cè)技術(shù)、馬達(dá)檢測(cè)技術(shù)以及油液分析技術(shù)。同時(shí)在工作中適當(dāng)引進(jìn)現(xiàn)代化信息設(shè)備，并建立計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)對(duì)故障問題的全面監(jiān)測(cè)記錄，整合數(shù)據(jù)信息以為設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供保障。

其中，發(fā)電機(jī)的差動(dòng)保護(hù)定值如下：發(fā)動(dòng)機(jī)差動(dòng)啟動(dòng)定值0.24、發(fā)動(dòng)機(jī)差動(dòng)速斷定值4、發(fā)動(dòng)機(jī)差流報(bào)警定值0.2、發(fā)動(dòng)機(jī)比率制動(dòng)起始斜率0.2、發(fā)動(dòng)機(jī)比率制動(dòng)最大斜率0.5；發(fā)動(dòng)機(jī)匝間保護(hù)定值如下：橫差電流定值45A、橫差電流高定值50A、橫差延時(shí)（轉(zhuǎn)于一點(diǎn)接地時(shí)）12s、縱向零序電壓定值3.5s、縱向零序電壓保護(hù)延時(shí)0.3s。

1.3 輔助系統(tǒng)狀態(tài)檢修

本廠電氣設(shè)備中，發(fā)電機(jī)輔助系統(tǒng)主要出現(xiàn)的故障包含漏氫量超標(biāo)、氫爆和漏油問題，技術(shù)人員針對(duì)上述問題采取針對(duì)性的檢修方式。

漏氫量超標(biāo)問題的處理。一旦出現(xiàn)該項(xiàng)問題，不僅會(huì)造成嚴(yán)重資源浪費(fèi)現(xiàn)象，還會(huì)影響輔助系統(tǒng)的安全運(yùn)行。對(duì)此，技術(shù)人員采用涂肥皂水、鹵素檢測(cè)儀和漏氫檢測(cè)儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)以在短時(shí)間內(nèi)找到故障問題，從而進(jìn)行針對(duì)性處理；氫暴處理。為降低該類問題的發(fā)生概率，本廠采用具備防爆功能的設(shè)備元件強(qiáng)化硬件設(shè)備，以增強(qiáng)整體的防護(hù)水平。同時(shí)在內(nèi)部安裝2個(gè)獨(dú)立的氫氣純度檢測(cè)裝置，以便于實(shí)時(shí)檢測(cè)內(nèi)部的氫氣純度，以防止問題進(jìn)一步擴(kuò)大，造成更嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

漏油處理。該種問題的危害性較強(qiáng)，不僅影響輔助系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，還會(huì)導(dǎo)致傳感器失效，無法開展檢測(cè)工作，難以了解各項(xiàng)電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況，使其面臨較大安全隱患。在該類問題的處理方面，本廠采用油液分析系統(tǒng)監(jiān)測(cè)設(shè)備全面收集設(shè)備運(yùn)行信息，以保證設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 火電廠電氣設(shè)備故障處理

2.1 諧波處理

火電廠中電氣設(shè)備由多個(gè)零件共同組成，其中供電系統(tǒng)中變壓器在保障電力穩(wěn)定供應(yīng)方面具有重要作用。一旦在設(shè)備運(yùn)行中諧波電流侵入到變壓器中，會(huì)導(dǎo)致變壓器零件損壞。內(nèi)部如果存在高頻率的電流，會(huì)出現(xiàn)臨近和集膚效應(yīng)，從而導(dǎo)致變壓器內(nèi)部出現(xiàn)大量熱能，導(dǎo)致變壓器的自身結(jié)構(gòu)受到損害。如果系統(tǒng)中長(zhǎng)時(shí)間存在諧波電流，會(huì)對(duì)變壓器的絕緣系統(tǒng)造成不利影響。

本廠在對(duì)設(shè)備內(nèi)部的諧波處理方面主要從幾方面展開：由于該項(xiàng)問題產(chǎn)生的原因在于使用非線性元件，因此在處理方面可從源頭著手改進(jìn)。在連接變壓器方面應(yīng)關(guān)注接線方式，以降低外界因素的影響，從而保障供電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)；采用諧波補(bǔ)償裝置并在合適位置安裝單調(diào)諧波濾波器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)上述問題的有效預(yù)防，為大眾提供安全穩(wěn)定的電力供應(yīng)；在整流器選擇方面，應(yīng)采用脈動(dòng)數(shù)和整流相數(shù)多的整流器，以降低諧波數(shù)量。同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整整流器數(shù)量，以保障供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2 外觀檢查

本廠電氣設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境較為復(fù)雜，內(nèi)部粉塵較多且外界環(huán)境潮濕。針對(duì)本次設(shè)備故障問題，技術(shù)人員應(yīng)明確故障位置，重點(diǎn)檢查設(shè)備外觀以逐步排查故障問題。隨后拆除外殼，觀察內(nèi)部的零件狀況，確定故障后判斷能否進(jìn)行維修處理，如果情節(jié)嚴(yán)重可直接進(jìn)行更換。設(shè)備檢測(cè)階段可以使用萬用表，明確設(shè)備內(nèi)部的電壓和電流狀況，觀察保險(xiǎn)絲情況，以此明確故障信息，從而開展針對(duì)性的故障處理方案[3]。

2.3 接地線設(shè)置

為保障本廠電氣設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，工作人員對(duì)接地線進(jìn)行檢查，確保接地線設(shè)置合理。該項(xiàng)工作開展階段，相關(guān)人員運(yùn)用環(huán)路式接地以降低設(shè)備內(nèi)部的電壓狀況，確保保護(hù)裝置的正常運(yùn)行。同時(shí)，加大對(duì)內(nèi)部設(shè)備的檢查力度并制定周期性的檢修計(jì)劃，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，以保證電機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量。相關(guān)人員還需全面掌握設(shè)備的主要材料、性能缺陷以及潛在安全隱患，提前做好防腐工作，避免出現(xiàn)設(shè)備接地不良的問題。日常檢修工作中，安排人員進(jìn)行實(shí)地檢查，及時(shí)處理現(xiàn)存問題，以保障電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行[4]。

2.4 控制電機(jī)溫度

機(jī)電設(shè)備溫度過高會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，本廠在對(duì)設(shè)備日常維護(hù)過程中安排專門人員控制電機(jī)的運(yùn)行溫度，并且做好冷卻控制工作。為了避免電動(dòng)給水泵、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵等設(shè)備的溫度過高，可以采取以下措施進(jìn)行冷卻處理：氫氣冷卻。主要利用氫氣以達(dá)到降低設(shè)備內(nèi)部溫度的作用，該種方式對(duì)能源的消耗量較低，且能有效保障電廠發(fā)電效率；密閉空氣冷卻法。該種方式對(duì)于生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜的區(qū)域適用程度較高，降溫效果較好，但是在實(shí)際使用中所消耗的成本與能源相對(duì)較高；水內(nèi)冷卻法。本廠在控制電機(jī)溫度工作中主要使用該種冷卻方式，由于該種方式使用過程中不會(huì)對(duì)設(shè)備造成負(fù)面影響且使用成本較低，對(duì)本廠工作的適用性較高。

2.5 加強(qiáng)導(dǎo)線處理

在對(duì)本廠電氣設(shè)備的導(dǎo)線處理工作中，技術(shù)人員主要從以下幾方面開展：根據(jù)本廠的工作環(huán)境提前設(shè)計(jì)線路鋪設(shè)位置，防止導(dǎo)線運(yùn)行階段受到周邊環(huán)境影響造成導(dǎo)線腐蝕、受潮問題，從而引發(fā)導(dǎo)線短路，對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成不利影響。其中，在對(duì)短路電流計(jì)算方面，可使用以下公式進(jìn)行計(jì)算[5]。

抗阻法。主要使用三相系統(tǒng)中任一點(diǎn)的短路電流。計(jì)算精準(zhǔn)度較高,其中：U20為變壓器的二次測(cè)空載線電壓，Zk為故障點(diǎn)電源側(cè)每相總阻抗。RK和Xk為故障點(diǎn)和電源側(cè)每相總電阻和總電抗：

合成法。該種計(jì)算方式應(yīng)用于不了解電源參數(shù)的情況下。計(jì)算公式如下所示，其中：IscA為上級(jí)短路電流，IscB為線路末端電流，ZC為回路阻抗，U為電壓：IscB=U/（U/IscA+ZC）=IscAU/（U+ZCIscA）。

設(shè)備運(yùn)行階段，為防止出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間停電現(xiàn)象，本廠提前準(zhǔn)備備用電源以防止造成較大經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)，導(dǎo)線鋪設(shè)結(jié)束后設(shè)置保護(hù)裝置，并在合適位置安裝信號(hào)保護(hù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)線狀況的全面監(jiān)管。一旦出現(xiàn)導(dǎo)線負(fù)荷壓力過大的情況立即啟動(dòng)保護(hù)裝置，以降低導(dǎo)線短路的發(fā)生概率。同時(shí)，電氣設(shè)備檢修前期，本廠廣泛收集資料，并針對(duì)火電廠的實(shí)際運(yùn)行狀況設(shè)置電源切換方案。為降低故障發(fā)生概率，本廠定期更換老舊設(shè)備，積極引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，以有效解決切換電源故障問題。

2.6 處理設(shè)備冒火

在發(fā)電器設(shè)備冒火的處理方面，本廠人員首先對(duì)發(fā)電機(jī)的碳刷位置進(jìn)行檢查，并使用紅外線測(cè)溫儀、直流鉗等裝置測(cè)量碳刷的溫度以及電流狀況。如果設(shè)備所檢測(cè)到的電流較小，應(yīng)安排專門人員進(jìn)行調(diào)整，確保該部位正常運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，在檢測(cè)設(shè)備選擇方面盡可能使用同一型號(hào)設(shè)備，保障壓簧壓力合理，以實(shí)現(xiàn)對(duì)碳刷阻值的有效協(xié)調(diào)；定期對(duì)該部位展開檢查工作，一旦出現(xiàn)溫度升高或部分參數(shù)不符合規(guī)定的情況應(yīng)第一時(shí)間進(jìn)行處理，以防止發(fā)電機(jī)設(shè)備出現(xiàn)冒火問題。

此外，如果定子端部固件存在磨損問題，應(yīng)對(duì)故障問題進(jìn)行全面排查，及時(shí)更換老舊零件，并定期更換存在問題的緊固件，防止對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成影響[6]。

3 結(jié)語

火力發(fā)電廠中電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況直接影響電力供應(yīng)的安全性和穩(wěn)定性，日常維護(hù)與檢修工作的順利開展，能夠確保內(nèi)部各項(xiàng)電力機(jī)組功能全面發(fā)揮，為后續(xù)工作的實(shí)施提供設(shè)備保障。對(duì)此，火力發(fā)電廠應(yīng)定期組織內(nèi)部人員進(jìn)行設(shè)備養(yǎng)護(hù)和檢修工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的故障問題，并采用先進(jìn)的設(shè)備檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的全面監(jiān)管，保障各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)合理，以降低故障問題的發(fā)生概率，進(jìn)一步增加發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。