火力发电厂电气设备检修故障及对策

景万里

（神华国能哈密电厂，新疆 哈密 839000）

0 引言

随着时代不断进步，人们日常生活以及经济社会生产对电能需求量与日俱增，在促进我国火力发电厂建设规模不断完善和改进的同时，也对供电安全性和稳定性提出更高要求。电气设备作为火力发电厂建设中不可或缺的组成部分，其运行状态直接影响供电安全性和稳定性，这也在一定程度上突出了电气设备检修管理的重要性[1]。然而，结合实际情况来看，我国目前在电气设备检修管理方面依然存在不足之处，包括检修工作缺乏针对性、检修管理现场混乱、检修人员综合素质参差不齐等，不仅降低电气设备检修管理效率，还不利于提高火力发电厂供电质量。由此可见，想要保证电气设备稳定运行，就要尽可能规避各种问题，通过引进科学、合理的检修技术和管理体制，促进火力发电厂稳定发展。

1 火力发电厂电气设备主要特点

火力发电厂在电力生产过程中离不开变压器、配电装置、电气主接线等电气设备的支撑。尤其近年来，随着社会各界用电需求的不断增加，火电厂输出的电压和电流也随之增加，这也对电气设备安装、管理提出更高要求。众所周知，火力发电厂中的电气设备需要长时间在复杂环境下运行，相对于低电压电气设备而言，故障发生率相对更高。不仅需要保证电气设备具有较强的耐高温性和绝缘性，还要保证所有接线和固定螺丝正确、牢固[2]。然而，由于电气设备在运行过程中容易受环境、自身摩擦等多种因素影响，会产生各种问题，所以需要依靠科学检修技术和管理方法来保证电气设备稳定运行。

2 火力发电厂电气设备检修管理的必要性

火力发电厂在电力生产过程中需要消耗大量原料，占火电厂运营比重69%以上，并且这些原料普遍具有易燃的特点，在高温环境下一旦出现操作失误或设备运行故障等问题，将会引发各种安全事故，轻则降低火力发电厂供电效率和供电质量，重则对设备和人员造成不必要损害。而做好电气设备日常检修和管理工作，能够及时发现电气设备在运行过程中存在的潜在问题和隐患，有利于第一时间采取措施处理和解决，从而减少或避免安全事故发生。另外，虽然火力发电厂属于我国传统发展型企业，但随着时代不断进步，也逐渐向资金密集、人才密集、技术密集趋势迈进，具有投入较高、风险较大的特点。如果火力发电厂在供电方面存在问题，不仅会直接影响企业自身经济效益和社会影响力，还关系到社会群众日常生活以及社会经济稳定发展，而做好电气设备检修管理工作，能够保证火力发电厂安全供电，从而保证火力发电厂社会效益和经济效益[3]。

3 火力发电厂电气设备检修管理重点内容

由上文分析可以看出，电气设备在火力发电厂供电方面发挥至关重要的作用，其运行状态关系到供电安全性和稳定性。结合以往工作经验总结分析，电气设备在运行过程中较为常见的故障有接地、短路、放电、火灾等，这些故障大多由电气设备绝缘性较差引起。所以在检修管理过程中，需要重点关注电气设备绝缘效果，做好绝缘监督、管理工作。一旦发现电气设备存在绝缘老化、损坏问题，需要及时采取措施处理，保证设备安全运行，具体可以从以下几点分析。

3.1 做好电气设备防短路检修管理工作

针对火力发电厂电气设备开展检修工作，应当重视对短路故障的检查和管理。电气设备短路是当前火电厂运行常见的问题之一，因此在相关管理工作中可将其作为重点内容。首先，相关管理人员需要对整体电气系统的运行情况进行检查。然后对关键设备进行全面、详细地巡查和记录，注重检查绝缘、线路老化、腐蚀、破损等状况，如出现短路隐患，立即进行维修或者更换，保证设备的运行状态良好。其次是对电气设备的周围环境进行检查，及时发现温度、湿度以及通风、静电等指标不合理的问题，有效调节设备所处的各项环境参数，充分保证电气设备的运行环境具有科学性，降低短路故障发生率。例如在日常维护过程中，针对电气线路接头，需要保证封口有足够的绝缘性，对于新安装线路要用兆欧表进行测试，而后防控记性送电。

3.2 做好电气设备防接地检修管理工作

由于火电厂的电力设备往往需要承载较大的负荷，为保障安全性，须做好接地检修。在实际管理工作中，相关人员需要积极开展接地检查。结合工作实践经验，电气设备发生接地故障，大多集中在直流及二次控制回路中。当出现单相接地故障时，其通常会表现为电位下降、电压不稳、保护拒动等。如发生这一现象，检修人员必须开展电气设备的接地检修工作[4]。在检修过程中需要遵循以下规范：接地线检修最少2人进行，1人监护，1人检修。人体不得触碰未接地导线。确保设备无电压后及时将设备接地，而后对电缆和电容器接地进行放电。针对厚度大于1mm的成套接地线需要设置保护套，接地面积大于25mm²。针对10m以上的母线需要在两端设置接地线。在双母线接线时，需要确定其适用范围，如表1所示。

表1 双母线适用范围

3.3 做好电气设备防放电检修管理工作

电气设备发生放电故障时，大多位于电缆头顶端、断路器触头、接线柱尖端等位置。长期放电容易导致电气设备绝缘损坏，同时会出现接地故障、短路故障等，严重甚至会对设备及人身安全造成威胁。所以，在电气设备检修管理过程中，工作人员需要做好设备清理工作，保证设备表面干净整洁，同时对运行环境进行改善，合理分布电场[5]。例如在验电、放电、挂接地线过程中，检修人员先停电闭锁，而后检查电器设备附近20m范围内的瓦斯浓度，保证浓度低于1%后，可以打开接线腔展开相关工作，从而避免失爆事故发生。所以在实际的电气设备检修管理过程中，须避免放电故障的发生，应当进一步规范电气设备的验电和放电流程，保证设备清洁且环境参数适当，严格按照设备的放电特性以及静电释放规律布置电场，确保降低电气设备的放电故障率。

3.4 做好电气设备防火灾检修管理工作

电气设备在火力发电厂供电过程中需要长时间在高温环境下运行，一旦短路、放电等故障没有及时解决，均容易引发火灾事故。尤其电缆火灾事故毁灭性极强，控制难度较大，会在短时间内扩大危害范围，主要原因在于电缆绝缘层具有易燃特点，并且火力发电厂没有针对电缆设置相应的保护系统，这也使电缆在运行过程中存在不可靠、不确定因素。新时期背景下，科学技术发展迅速，我国一些新建发电机组也广泛应用阻燃电缆，在一定程度上降低了火灾事故发生率。

4 火力发电厂电气设备常见的故障原因及解决措施

4.1 发电机升温快

为了满足社会用电需求，火电厂电气设备需要24h不间断工作，受高负荷、高强度生产模式影响，使电气设备老化、磨损问题层出不穷。尤其铁线、铜线受损情况屡见不鲜。一旦材料受损，会导致电气设备在短时间内快速升温，并且热量无法迅速消散，最终影响绝缘层，使绝缘层老化，零件异常。另外，发电机作为火电厂中的重要电气设备，其会随着电网负荷的高低而进行增减，当电网处于高负荷状态下，会导致发电机在短时间内呈现过负荷运行。基于电网负荷大幅调整日益趋向常态化，导致发电机设备出现高损耗和升温快的现象，一旦温度超过相关标准，就会导致元件老化速度加快，进而引发运行故障。

针对发电机故障，需要采用以下3种方式解决：1）空气冷却法，火电厂需要构建空气冷却循环系统，将发电机运行温度控制在合理范围内，避免发电机与空气接触，同时组织空气粉尘对发电机造成阻塞。2）水内冷却，即采用水循环方式降低发电机运行温度，这也是目前火电厂应用较广的一种冷却方法。3）氢气冷却。即利用氢气改善发电器通风效果，提高电气设备供电水平。但由于氢气本身具有易燃易爆特征，所以增加了发电机冷却危险系数。

4.2 备用电源存在故障

为了避免火电厂发生突发性断电问题，需要配备备用电源。通常情况下，火电厂备用电源配置需要结合电机数量、电机容量进行分析，如果火电厂供电过程中受外界因素影响导致高压设备或低压设备出现骤停问题，需要发电机设备及时切换备用电源。由于备用电源启动瞬间电压会瞬间提升，所以会给电机设备稳定运行带来不良影响。容易引发电气设备故障问题。同时，火电厂的备用电源往往选择安装在运行系统中，电源类型包括备用电池、外部电网高压电站以及柴油发电机等。虽然其能够为系统运行提供一定的临时用电，但其性能与原电源之间存在相对较大的差距。例如当消防电气设备发生母线故障，需要启动备用电源。但电气设备运行速度较慢，如果再出现电压过高的情况，则电机难以迅速调整，会导致电源切换出现异常。

针对备用电源故障问题，需要全面掌握火电厂运行状况，进一步改善电源配置方案。具体来说，火电厂可以聘请专业人员设计电源切换装置，保证电源在运行过程中发生故障后，电气设备能够快速切换备用电源，同时，火电厂应合理评估电源性能，将老化严重、性能较低的电源淘汰[6]。

4.3 电气接地故障

接地故障是电气设备运行中常见问题，在分析其引发原因前，需要先了解接地用途，也就是防止触电。近年来，在社会各界电能需求不断提升的背景下，火电厂生产水平也不断提高，在一定程度上增加了电气设备运行负荷。另外，为了满足社会各界用电需求，火电厂在一定程度上提高了供电电压，由此造成的电气设备短路问题时有发生，可以将这种故障总结为电气接地故障，包括直流接地、交流接地2种。而引发接地故障的原因一般是绕组受潮、绝缘老化或检修人员操作不当等。此外因为火电厂的用电量越大，其用电负荷就会随着升高，所以当电阻一定的条件下，为保证运行稳定性，须提高电流值。不过此时增大电流会对工作人员产生较大的安全威胁。例如发生直流接地故障时，电气系统仍处于正常运行状态，如检修人员忽视直流接地，很容易因操作不当发生触电事故。再例如发生交流接地故障时，主要是电机的绕组与电机外壳发生接触，导致绝缘区发生严重老化，触电安全危险系数较大。

针对接地故障问题，需要合理采用安全处理措施，科学设计接地线，保证接地线设计可以为技术人员操作提供安全保障。在设计过程中，可以通过电阻并联方式，将人体电阻和接地电阻并联，使人体电流、接地线与电阻成反比。这种设计方式下，如果电气设备产生故障并带电，流向人体的电流会降低，有利于保证人身安全。与此同时，还应提高直流电气系统和交流电气系统稳定性，结合接地报警系统，切实解决故障问题。

5 火力发电厂电气设备检修管理策略

5.1 落实电气设备状态检修方法

上文提到，传统电气设备检修管理大多采用计划性检修方法，由于设备种类多样、结构复杂，因此无法及时发现其中存在的潜在隐患，在一定程度上增加了电气设备故障发生率。针对这一问题，需要采用状态检修方法。在具体检修过程中，相关管理人员需要充分把握各项电气设备的初始状态，在设计选型中可注重为带电检测和在线检测提供便利条件，如尽量选择现代自动化设备，并保证设备的质量符合规定。同时在检修过程中，管理人员可采用先进的检测技术，例如泄露电流、油色谱分析以及红外诊断等带电检测方法，并借助计算机系统针对消防、发电机等重要电气设备开展预防性在线检测和定期在线检测[7]。

另外，应当有效落实状态检修中的分析工作，即可在设备中安装现代化监测装置和系统，包括温度、压力监测系统；机组振摆度测量系统等。实时监督和反馈电气设备运行状态及参数，通过对参数进行合理分析，判断电气设备是否存在安全隐患和故障，如果存在故障，需要结合分析结果查找引发故障的原因，有利于提高故障检修效率和质量[8]。相对于传统计划性检修方式而言，这种方法能够充分满足预测为主检修管理需求，能够在故障发生前对电气设备运行状态进行判断和预测，从而对存在问题的部位进行改造和优化，有利于提高电气设备运行安全性和可靠性。例如发电机在运行过程中如果产生电磁故障或机械故障前，通常会有冷却系统劣化、绝缘性降低等征兆。通过实时监测，能够及时检查出异常问题，从而将潜在隐患扼杀在摇篮中。

5.2 做好检修现场管理工作

首先，火力发电厂需要构建电气设备资产台账，并对电气设备相关信息进行准确登记，实时跟踪设备变更情况。在检修管理过程中，检修人员需要将拆卸部件编号并摆放在指定地点，避免各种零部件混放，尤其针对重要部件需要做好封存管理工作，针对现场一些存在安全隐患的位置需要张贴警示语，从而降低安全事故发生率。

其次，针对电气设备检修管理过程中使用的钢丝绳、吊索等工具，需要提前做好试验工作，保证满足标准需求，即可展开后续工作。

最后，及时清理设备检修管理现场，尤其针对废油、纱布等易燃物品要格外注意，避免其与火源接触引发火灾事故。

5.3 做好电气设备检修管理质量验收工作

在火电厂电气设备检修管理中，应当做好质量验收工作，以此保证故障问题得到有效解决，实现电气系统的稳定运行。具体开展措施如下：1）火力发电厂需要在现有基础上，进一步完善电气设备检修质量管理制度。按照厂区实际情况和管理人员现状等，明确划分管理工作内容和职责，保证将检修质量验收责任落实到具体个人。例如建立检修管理绩效考核制度，分解和细化检修工作业绩指标，合理制定考核标准。同时，在检修管理验收过程中，验收人员需要在验收完毕后签字确认[9]。2）严格按照规范进行验收。一旦电气设备检修管理存在质量事故，应当建立事故调查小组，分析引发电气设备故障及事故的原因，集中讨论出可行的针对性处置方案。同时在设备安装阶段，可采用旁站制度进行监督管理，规范焊口、阀门及主设备安装、二次浇灌等作业环节，并监督设备调试和试运行工作，实现全面质量验收，尽可能降低故障发生率。如果验收过程中发现问题需要及时责令安装单位整改，直到验收合格为止。

6 结语

综上所述，火力发电厂在电力生产过程中需要应用到多种类型电气设备，这些电气种类多样、结构复杂，在实际运行过程中受多种因素影响容易发生故障，轻则影响供电效率和水平，重则引发安全事故，为火电厂造成不必要损失。为了充分发挥电气设备作用和功能，需要火力发电厂做好设备检修管理工作，及时发现其中存在的问题，并有针对性地采取措施解决，从而提高供电质量和水平。