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火力发电厂电气运行中常见故障原因及应对措施

发表时间：2020/3/3 来源：《电力设备》2019年第20期作者：陈武军

[导读] 摘要：进入二十一世纪以来，我国社会高速发展，经济水平不断提高，人们的生活水平质量不断提高，对电力的需求量不断提高，当前火力发电厂经常发生电气故障问题，严重影响了电厂的正常运行，甚至还会威胁周围居民的正常生活。

        (大唐华银金竹山火力发电分公司湖南省冷水江市 417500)
        摘要：进入二十一世纪以来，我国社会高速发展，经济水平不断提高，人们的生活水平质量不断提高，对电力的需求量不断提高，当前火力发电厂经常发生电气故障问题，严重影响了电厂的正常运行，甚至还会威胁周围居民的正常生活。本文分析了火力发电厂运行中的故障问题，针对性的分析其存在的原因，提出了相关的解决措施，以期提升生产效率，为电厂赢得更大的经济效益。
        关键词：火力发电厂；电气运行；故障原因；应对措施
        引言
        随着社会的各方面进步，社会提供给人们更多的可能性，同时人们对于资源的利用需求也在随着时间社会的发展而发展和提高。对火力发电发展的关注决定了有更多的火力发电厂被增设，而这也意味着社会对于火力发电的社会管理需求和火力发电的技术要求也更加严格。火力发电厂的顺利运行是十分复杂的，对于工作人员的管理和维护、工厂设备的质量以及管理人员的规划都有着十分严格的要求。所以必须在出现故障明确设备故障原因并尽可能快地采取解决问题的有效措施，使火力发电厂电气运行更加安全、可靠。
        1电气系统运行概念及其故障分析
        发电厂电气系统主要由主变压器、厂用电接线、配电器、发电机以及开关、照明等相关设备组成，是发电厂的重要组成部分。在电气系统运行过程中，运行质量的评价主要是看其能否稳定、安全运行，以及能否简单便捷地操作。在工作流程方面，主要分为供用电流程、厂用电流程。供用电流程主要是用于对外供电，而厂用电流程主要是用于发电厂的内部供电。发电厂电气系统运行过程中，往往需要承受机械负荷和电力负荷的双重压力，对电气系统的安全运行、使用寿命造成严重影响，因此引发了不少故障问题。究其故障原因，则涵盖多个方面，比如发电机组的长时间高速运行，会造成异常振动故障；同时各元件的长时间的摩擦，会造成刷头、滑环等元件的故障。此外，压簧等磨损也能造成电气系统的运行故障。
        2火力发电厂电气运行故障出现的原因
        2.1发电机温度过高
        对于一个火力发电厂来说，它的发电量并不是固定的，而是随着电网的负荷而改变，这样才能保证火力发电厂电气的安全运行。只有发电厂电气设备超负荷运行的时候才会产生更多的电量来供大家使用，这时的电网处于高负荷的状态。虽然发电厂电气设备超负荷运行可以在电网过负荷状态时对电气设备的运行有一定的保障，但是如果长期、频繁的大幅度调整电网的负荷会对发电厂电气设备造成一定程度的损坏，由于调整电荷时电气设备运行时会产成机器的发热，导致电机过度使用，导致电气设备的老化更加迅速。随着发电厂电机的长期使用，发电厂的发电效率会逐渐下降，会影响了发电厂的正常运行。
        2.2电气接地故障
        在发电厂中，电气接地作为电力系统的重要保护措施之一，能有效保证工作人员的安全以及保障设备运行的安全。但是，随着电力需求的不断增加以及发电厂的电压级别和电流负荷的不断提升，发电厂电力系统承受的压力也在不断扩大，导致电力系统常发生短路现象。而导致短路的主要原因之一便是接地问题。常见的接地故障可分为直流接地故障和交流接地故障两大类。当发生直流接地故障时，可能使信号装置、继电保护装置、控制装置发生误动或拒动；而交流接地故障多是由于绕组受潮、设备腐蚀或老化等因素的影响，此外绕组设备与机电外壳的接触也会造成交流接地故障。
        2.3备用电源异常切换
        为发电厂电机安装一些备用电源是保证电机顺利运行的一项有效措施，在发电厂电气运行时出现电机损坏和断电等问题时进行电源切换，可以控制一些突发的故障和问题。自备的柴油发电机以及外接电网的高压厂用备用电源和蓄电池使火力发电厂运行中安装主要的备用电源。自备柴油发电机即是在发电厂电机出现断电、失电的现象时柴油发电机自动启动，使发电机的停止运行更加顺利。而高压厂用备用电源和蓄电池则是在确保发电厂电机安全停运的条件下，对厂内和DCS系统进行紧急的供电。虽然备用电源在电机出现故障时会有一定作用，但是备用电源的性能和初始电源相比自然是有很大差别的。当发电厂电机出现故障切换备用电源的过程中发电厂的电机设备是运行的较为缓慢的。如果发电机在这个过程中不能得到良好的调节，就会导致电机设备的运行紊乱，不仅影响发电厂的正常运行，还会导致电厂的经济受损。
        2.4发电机电压故障
        发电厂在发电过程中，发电机的电压值在允许变动范围内，才能可靠有效地保证正常稳定供电。一般情况下，发电机电压值允许在其规定值的5%上下浮动。当电压值超出这个范围时，电机转子就会脱离正常运转速度，转子的电流量会升高，从而电气设备的温度迅速上升，影响电气系统的正常运行；当发电机电压值低于这个范围时，转子低于正常运行速度。发电机处于不饱和状态，定子绕组铁芯会有失步或震荡的现象，降低了电气系统的工作效率。

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        3火力发电厂电气运行中解决故障的应对措施
        3.1选择合适的冷却方法，避免发电机过热
        要想使发电厂电机的绝缘系统得到正常的运行，就要保证发电机系统在正常的温度，避免电机超过允许的温度，那么就要选择一定的冷却方法来散去发电机的热量。密闭式空气冷却、水内冷却、氢气冷却是当前火力发电厂普及的三种冷却方法。避免要冷却的介质与空气过多的接触从而产生污染，组成一个封闭的冷却系统，降低电机堵塞问题的几率既是密闭式空气冷却；水内冷却则是利用水的散热能力来对火力发电厂电机产生良好的冷却效果；氢气可以减少发电机的通风的损耗，这便是氢气冷却。但是由于氢气易燃易爆的特性，氢气冷却存在着一定的安全隐患。
        3.2做好电气设备的维修工作
        火力发电厂在运行期间，发电机经常会出现跳闸问题，此时切换备用电源将会影响发电机原有的运行状态。在实际运行期间，自动跳闸后切换备用电源情况的发生频率较低，但企业也应正确全面看待，做好突发事故的处理工作。电气设备跳闸包括以下几方面的原因:①是发电机内部运行不畅，定子短路等;②发电机外部连接装置与保护系统出现故障问题，比如发电机智能系统失灵或者发电机母线短路等。由此看出，自动跳闸会导致设备的失灵，无法保持原有的运行状态，不能保证发电的安全性与稳定性，为火电厂带来了较大的经济损失。对此，火力发电厂应做好电气设备的维修工作，一旦出现跳闸事故时，相关工作人员应及时检查，找出故障的原因及具体位置，从而保障电力系统的稳定运行。除此之外，还应做好火力发电厂设备的保养工作，保证其长期处于正常的工作模式，最大程度的降低故障的发生几率。
        3.3加强设备检修，确保电气设备正常运行
        保证一个发电厂的顺利运行是十分困难和复杂的，电厂管理人员应该制定出一套严密的电气设备维护、检修系统，明确好各组织工作人员的任务，保证工厂各个部分都落实到人，使工作人员也有一定的压力和动力。保证定期定时地对电厂设备进行检测和维修，并指定人员对每次的检测和维修都记录起来，使日后的电机设备维修更加顺利、规范。还可以在检修的基础上利用计算机系统，将检修系数进行更精确的分析，可以帮助相关检修人员得到更精准的决策和解决措施，使电机检修更加有秩序、有效率。
        3.4故障检修技术
        一是更换机组发变组的保护装置，将原发变组的保护柜开入量保护引至非电量保护贵州，替换光耦继电器，确保开入量直跳回路通过大功率启动跳闸回路;二是采用机组停备措施，将直跳回路中的开入量改为非电量保护柜中，使其通过大功率的继电器，直接启动跳闸回路。三是做好发变组保护装置的改造工作。四是屏蔽电气设备的信号，进行全面排查，整改不符合电缆屏蔽层的两端接地。五是相关专业技术人员应强化学习设备厂家技术说明书、继电保护规程等内容。六是专项排查电气二次设备的运行稳定性，及时发现隐患问题，并进行整改。
        3.5加强安全措施，确保接地线设计科学合理
        接地线其实就是连接地面的线，也叫做安全回路线，应用在生活中可以有效地保证电厂工作人员的安全。当产生危险时它会将电压直接转嫁给地面，算是一根生命线。在发电厂工作人员应该使用环路接电线应用接地线装置，可以在发电厂电机设备出现故障时降低对地电压，使电气设备运行更加可靠，可以极大程度地避免安全事故的发生，保证发电厂电机可以安全运行。
        3.6加强定期检修管理
        发电厂需要建立完善系统化的设备检修制度，加强电气设备的定期检修管理工作，发现故障后，要及时采取措施处理故障，应当做到权责明确、责任到人。此外，发电厂还需要能定期培训检修人员，增强专业技能，保证电气系统的良好工作状态，避免故障。
        结语
        火力发电厂的顺利运行和管理是一项十分复杂的工作，即使是十分小的问题也可能导致整个火力发电厂电机设备的瘫痪，影响供电的顺利进行，如果处理不当，严重时还会对工作人员的人身安全构成威胁。所以在电厂电气运行过程中，相关人员要做好检查检测工作，各组织人员各司其职，对可能出现的问题进行预防，对产生的问题进行解决，保证电厂安全运行。
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