关于火电厂电气运行中的故障原因及改善策略研究

李钊

摘 要：火力发电厂中电气设备能否安全稳定运行，直接影响着发电机组运行。本文结合工作实践，首先分析了火电厂电气运行的常见故障及原因，然后指出相应的改善策略，最后阐述了电气设备的安全管理措施，以供参考。

关键词：火电厂；电气运行；故障原因；改善策略

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）05-0180-01

电气设备是火电厂的重要组成部分，运行安全和稳定直接影响企业的经济效益。随着科技发展，大容量、高参数机组陆续投入使用，在提高发电能力的同时，也带来了极大地运行风险。做好相关防护措施，减少电气运行故障，成为从业人员的重要研究课题。

1 火电厂电气运行常见故障及原因

1.1 发电机故障

一是发热问题。引起发电机发热的主要因素就是电机内轉换成热能的损耗，分为以下三种：电路中的电阻损耗，即基本铜耗；磁路中的铁心损耗，包括因磁场作用使磁畴不停转动，相互之间摩擦，产生的磁滞损耗，以及铁磁材料在磁场作用下的感应电动势和感应电流形成涡流，产生涡流损耗；各类机械摩擦损耗。一旦冷却系统没有及时带走热量，就会导致发电机温度升高。实践证实，发电机长期处于高温环境下，不仅会缩短使用寿命，还会引起安全故障，进而影响整个系统的运行。二是机端电压波动，其中过压可能引起绝缘损坏导致短路，欠压则会造成机组运行部稳定。分析其原因，过压运行会增加发电机的励磁，即增加转子电流，此时转子绕组就会发热，导致绝缘老化；欠压运行时定子绕组不饱和，易出现振荡、失步现象，降低了机组稳定性。

1.2 电气接地故障

随着生产规模的扩大，大容量发电机组不断应用，此时供电电压等级提高、设备容量加大，相应的安全风险也在增加。电气设备运行期间容易出现接地故障：一是交流接地故障，原因在于绕组和机壳接触故障，或者绕组受潮，或者绝缘老化击穿等；二是直流接地故障，原因主要是工作人员的操作不当，或者运行环境差发生受潮等，影响系统的正常运行。

1.3 滑环碳刷故障

发电机的使用具有一定年限，而且对环境、操作具有明确要求，恶劣环境、违规操作会严重影响发电机的寿命。以滑环碳刷故障为例，原因是压簧压力变动，碳刷、滑环之间的阻力改变，在长期磨损、灰尘异物的作用下导致电流堵塞，此时碳盒、碳刷之间的摩擦加大，继而温度升高甚至冒火引起故障。此外，即使是型号相同的碳刷，经过的电流、电阻不同，也会带来压簧变形、发热等情况，形成安全隐患。

1.4 备用电源故障

备用电源一般在紧急情况下使用，例如主电源故障、电路断电、线路分压等，能保证母线上的电气设备继续运行。因电源故障停止供电后，此时母线上的电气设备减速运行；备用电源启动后，母线电压突然增高，会对电动机产生冲击力。如果备用电源的启动时间长，可能出现电动机掉闸的情况。

2 针对电气运行故障的改善策略

2.1 选择冷却系统

为了避免发电机发热，应该合理选择冷却系统，有效降低电机温度，来降低内部元件损耗，提高运行质量。目前而言，火电厂使用的冷却系统，主要包括三种：一是密闭水冷却，二是空气冷却，三是氢气冷却。其中，密闭水冷却是利用水和电机之间的温差实现降温目标，具有良好的冷却效果，多用于大型电机中；空气冷却是利用风机，将多余热量及时带走。相比之下，氢气冷却的应用更为普遍，不仅冷却效果好，还能减少设备损耗；但缺点是氢气本身易燃易爆，使用成本高，存在一定安全隐患。对于火电厂而言，应该分析电力生产特点，选择最合适的冷却方式，实现经济效益的最大化。

2.2 完善防护措施

一方面加强环境控制。电气设备在停运时或使用中，都要对外界环境进行控制，包括通风干燥、防雨防晒等，避免导线过水损坏；操作室内保持干净整洁，及时清理滑轮油污，防止灰尘异物进入设备内部；还要从环境温度入手，保证定子测温元件正常运行，一旦温度升高及时报警。另一方面做好安全防护。设备使用过程中，发现隐患和问题要及时处理，避免影响系统内其他设备的运行。针对设备结构、元件进行合理改造，能提高运行性能，延长故障发生时间，例如：（1）包裹导线外层，对于接地设备扩大钢材接地面积，尤其做好防腐保护措施。（2）采用自动化检测流程，出现负电荷、定子绕组水路堵塞时，温度升高达到上限值，就能自动切断设备电源，避免造成严重损害。（3）设备中的一些元件不能人为接触，此时要利用自动防护措施，通过压力、温度等指标进行监测调节，出现故障发出警报，提示工作人员进行检修。

2.3 实施规范操作

在电力生产期间，工作人员操作不当，也是引起电气故障的重要原因。对此，首先领导要加强重视程度，加大安全生产宣传力度，组织员工接受培训学习，学习业务知识，提高操作技能。然后以国家法律法规为依据，制定满足企业发展需求的管理制度体系。以安全生产责任制为例，明确工作人员的职责，树立高度责任心，避免违规操作；针对设备的使用、检查、维修等，及时做好相关记录。最后要实施奖惩机制，落实绩效考核，将考核结果和薪酬待遇、评优晋升等相挂钩。针对绩效突出的员工，给予物质奖励和精神奖励，充分激发员工的积极性，提高对企业的归属感。

2.4 定期维修保养

电气设备在使用过程中，定期进行维修保养，能保证设备正常运行，延长使用寿命，保护工作人员的安全。具体来说，要求检修人员具备扎实的专业知识，依据丰富的工作经验，针对电压、电流、压力、温度等进行检测，发生故障后及时找出故障原因，制定解决方案。针对无法解决的故障，要汇总资料信息上报，寻求专业修理或返厂大修，将故障带来的损失降至最低。其中，电压是控制重点，要保证电压的稳定性，以电路电压超出限定值为例，可以切断部分电荷，通过减少电路负载实现降压目标。

3 电气设备安全管理措施

3.1 增强安全意识

在火电厂生产工作中，不论是工作人员还是维修人员，都要树立安全意识，这是生产活动开展的基础和前提。针对工作人员，企业要加强安全宣传教育，利用板报、宣传栏、多媒体等，介绍安全防护知识，促使职工掌握基础安全技能。针对维修人员，应该从日常工作入手，加大巡视检修力度，及时发现隐患、消除隐患，将故障扼杀在萌芽状态。维修操作时，严格按照说明书和操作规范执行，避免误操作引起安全事故。

3.2 实行状态检测

电气设备的状态检测，主要包括安全性、经济性两个指标。其中，安全性指的是设备正常运行，分析故障的发生概率，延长设备的无故障运行时间；经济性则是计算发电机组的热耗、煤耗，发挥出最大节能潜力。状态检测的实施，可以在控制室进行在线监测，也可以辅助利用精密仪器软件现场测试，从而获得准确的运行数据，为制定检修方案提供依据。

3.3 绝缘在线检测

绝缘老化或损坏，是电气设备运行故障的重要影响因素，如果不能及时处理更换，会严重影响生产效率，造成安全事故。对此，以色谱分析法为例，检测绝缘油中的气体含量，能判断设备内部是否出现故障，保证设备安全运行。此外，局部放电会降低绝缘强度，因此一旦局部放电超过限值，就要及时更换设备，避免引起严重故障。

4 结语

火电厂的安全生产得益于电气设备稳定可靠运行，文中从发电机、电气接地、滑环碳刷、备用电源四个方面，介绍了常见的故障类型和原因。针对这些故障，企业应该合理选择冷却系统，完善防护措施，实施规范操作，并定期维修保养。此外，增强安全意识、实行状态检测和绝缘在线监测，能提高安全管理水平，提高电力生产效率和质量。

参考文献

[1]葛磊.浅谈火电厂电气运行故障及处理措施[J].军民两用技术与产品，2016，（22）：137.

[2]张佳德.火力发电厂电气运行中故障原因分析及改善措施[J].科技资讯，2014，（27）：85-85.