◎黃鵬

電力是現(xiàn)代社會(huì)進(jìn)步與發(fā)展不可或缺的一部分。隨著人類社會(huì)生產(chǎn)生活對(duì)電力資源的需求不斷提升，電力工程建設(shè)也在飛躍式的前進(jìn)。同時(shí)，發(fā)電類型越來越多樣化。大、中、小型的火力發(fā)電站、水利發(fā)電站、核電站、風(fēng)能發(fā)電站、光伏發(fā)電站等等。不同的發(fā)電站發(fā)電形式存在千差萬別的差異，但發(fā)電廠在運(yùn)行中的故障卻大同小異。幾乎所有的發(fā)電廠都面臨著電氣接地隱患、發(fā)電機(jī)工作溫度過高、備用電源切換不暢、發(fā)電機(jī)運(yùn)行電壓波動(dòng)、操作不規(guī)范等問題而引發(fā)的各類電氣故障問題。電氣運(yùn)行故障的發(fā)生不僅會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備使用壽命縮短，還存在人員傷亡的安全風(fēng)險(xiǎn)，伴隨著不同程度的經(jīng)濟(jì)損失。研究發(fā)電廠電氣運(yùn)行故障問題及解決策略對(duì)提升電廠運(yùn)行的安全性、可靠性及提升發(fā)電廠運(yùn)行的綜合效益有著重要的意義。

一、發(fā)電廠電氣運(yùn)行中的常見問題

（一）不規(guī)范接地隱患

發(fā)電廠的電氣設(shè)備都需要做接地保護(hù)來增加電氣設(shè)備運(yùn)行的安全性。工作接地、保護(hù)接地、重復(fù)接地處理是否規(guī)范時(shí)影響電氣設(shè)備運(yùn)行是否發(fā)生電位差的關(guān)鍵。在工作接地不規(guī)范的情況下，發(fā)生雷電天氣或輸電線電壓波動(dòng)時(shí)，極易造成電氣設(shè)備運(yùn)行的安全隱患，導(dǎo)致輸電線路短路、斷路、電氣元件燒毀等問題。在工作接地中，常見的問題為防雷接地不當(dāng)、直接接地位置不合理。保護(hù)接地中最常見的問題為接地線絕緣層損壞、漏電及帶電設(shè)備接地線路不規(guī)范的問題。在重復(fù)接地中，最常見的是重復(fù)接地點(diǎn)的數(shù)量阿甘不足、接頭防腐處理不當(dāng)或發(fā)生銹蝕后未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)等。

（二）發(fā)電機(jī)組工作溫度過高或異常升高

發(fā)電機(jī)組溫度過高或溫度異常升高的問題是許多發(fā)電廠普遍存在的問題。當(dāng)發(fā)電機(jī)組處于電網(wǎng)超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下時(shí)間較長時(shí)，機(jī)組冷卻系統(tǒng)提供的輔助冷卻作用不足以滿足發(fā)電機(jī)組的散熱需求，就會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)工作溫度過高的問題。電網(wǎng)超負(fù)荷多發(fā)生在用電高峰時(shí)段或調(diào)峰時(shí)段。發(fā)電機(jī)在高溫狀態(tài)下工作容易加速機(jī)組的老化和故障，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組發(fā)電效率和電能轉(zhuǎn)化率降低，從而影響電廠的發(fā)電效益。此外，發(fā)電機(jī)組內(nèi)部發(fā)生機(jī)械故障，也會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組內(nèi)部在運(yùn)行狀態(tài)下升溫較快。一般發(fā)電機(jī)組內(nèi)部機(jī)械故障造成的機(jī)組過熱為突發(fā)性的，伴隨著干點(diǎn)機(jī)組電氣故障或測量回路的故障。如軸承損壞、鍵槽損壞、內(nèi)部線路短路等，都會(huì)造成局部發(fā)熱，機(jī)組內(nèi)部升溫較快，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組工作時(shí)出現(xiàn)溫度過高的問題。

（三）備用電源切換不暢

為應(yīng)對(duì)發(fā)電廠運(yùn)行中的突發(fā)事件及一些不可控因素造成的電源故障問題，發(fā)電廠都設(shè)置備用電源。備用電源在自動(dòng)化切換過程中會(huì)由于電壓變化的原因造成切換不暢的問題?；蛴捎陔姍C(jī)電壓與電源電壓不匹配，造成電源切換啟動(dòng)潮濕，從而導(dǎo)致電源自動(dòng)化切換不暢。此外，備用單元在連接電氣設(shè)備時(shí)本身會(huì)發(fā)生母線電壓增大的問題，而電機(jī)電壓在電源切換過程中為電壓衰減的過程，此時(shí)，發(fā)電機(jī)系統(tǒng)在發(fā)生連鎖反應(yīng)狀態(tài)下會(huì)發(fā)生紊亂，表現(xiàn)為備用電源自動(dòng)切換不暢的問題。

（四）發(fā)電機(jī)運(yùn)行電壓波動(dòng)

發(fā)電機(jī)運(yùn)行的實(shí)際電壓與額定電源存在較大的差值時(shí)，會(huì)造成電力系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，出現(xiàn)電網(wǎng)電壓波動(dòng)。此外，發(fā)電機(jī)電壓不穩(wěn)還會(huì)造成供電不穩(wěn)定、供電線路電路等問題，導(dǎo)致發(fā)電廠發(fā)生直接或間接的經(jīng)濟(jì)損失。發(fā)電機(jī)額定電壓與實(shí)際運(yùn)行電壓相差5%時(shí)，會(huì)影響轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速及做工情況。發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際電壓低于額定電壓5%時(shí)，定子繞組鐵芯會(huì)發(fā)生工作不飽和狀態(tài)，引起震蕩、失步異常。同時(shí)，還會(huì)對(duì)關(guān)聯(lián)負(fù)載設(shè)備造成電壓波動(dòng)異常、定子繞組工作溫度異常等問題。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際電壓高于額定電壓5%時(shí)，轉(zhuǎn)子、電機(jī)勵(lì)磁中的電流增多，轉(zhuǎn)子工作負(fù)荷加大，造成工作溫度異常升高。轉(zhuǎn)子長期工作溫度較高會(huì)加速老化速度，從而縮短使用壽命。

（五）操作不規(guī)范

發(fā)電廠電氣運(yùn)行一些需要依靠人為操作的設(shè)備，在操作管理過程中會(huì)因?yàn)椴僮鞑灰?guī)范或操作流程的錯(cuò)誤，引發(fā)電氣設(shè)備故障或人員傷亡等安全事故。發(fā)電廠設(shè)備人為操作不規(guī)范的問題多發(fā)于高壓開關(guān)柜、隔離開關(guān)合閘、接地線處理等操作流程較為復(fù)雜的設(shè)備管理中。此外，出人為對(duì)設(shè)備操作不規(guī)范問題外，在發(fā)電廠電氣設(shè)備管理中還存在對(duì)設(shè)備操作記錄不全，或記錄不符合標(biāo)準(zhǔn)，或記錄不詳細(xì)、記錄不準(zhǔn)確等問題。設(shè)備操作記錄中存在的問題會(huì)成為發(fā)電廠電氣運(yùn)行后續(xù)操作及故障維修的障礙。

二、發(fā)電廠電氣運(yùn)行故障的原因

（一）設(shè)備老舊化

發(fā)電廠電氣設(shè)備隨著運(yùn)行年限的增加，設(shè)備電氣元件及線路難免會(huì)發(fā)生機(jī)械磨損、線路老化等問題，導(dǎo)致電氣設(shè)備整體因老舊化問題表現(xiàn)出運(yùn)行狀態(tài)不穩(wěn)定的問題。老舊化的設(shè)備相對(duì)于新設(shè)備而言，故障的發(fā)生率更高。由于電氣設(shè)備老舊化問題，還會(huì)帶來電氣系統(tǒng)運(yùn)行過程中電壓的變化，進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的工作狀態(tài)、電源性能、設(shè)備運(yùn)行安全、系統(tǒng)穩(wěn)定性等等的問題。由于電氣系統(tǒng)運(yùn)行中電氣設(shè)備的關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)，一些電氣設(shè)備的老舊化問題還會(huì)給其他電氣設(shè)備運(yùn)行造成負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致其他電氣設(shè)備運(yùn)行壽命縮短，故障發(fā)生率增高，發(fā)電機(jī)穩(wěn)定性變差。在電氣設(shè)備老舊化問題較為嚴(yán)重的發(fā)電廠，設(shè)備的老舊化問題是造成發(fā)電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行混亂及影響電氣接地安全的重要原因之一。

（二）線路絕緣性能降低

電氣設(shè)備線路良好的絕緣性能時(shí)保證電力系統(tǒng)可靠性運(yùn)行的關(guān)鍵。一部分電氣設(shè)備的絕緣層因?yàn)槭褂媚晗掭^長，或因?yàn)闄C(jī)械損壞，或因?yàn)殡姎庠O(shè)備運(yùn)行故障連鎖反應(yīng)等問題，表現(xiàn)為線路絕緣性能降低，電氣設(shè)備運(yùn)行的安全性也因此降低，電氣運(yùn)行的系統(tǒng)性故障發(fā)生率就會(huì)上升。

（三）發(fā)動(dòng)機(jī)電壓異常

發(fā)動(dòng)機(jī)是發(fā)電廠的核心設(shè)備之一。發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)發(fā)電廠電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性有著直接的影響。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生電壓異常時(shí)，相關(guān)聯(lián)的電氣設(shè)備運(yùn)行都會(huì)發(fā)生一系列的變化。最常見的是對(duì)電源性能、電氣接地、轉(zhuǎn)子、定子等造成的工作狀態(tài)的變化。如備用電源切換滯后、定子工作不飽和、轉(zhuǎn)子工作溫度異常、電氣保護(hù)接地失效等問題。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)電壓異常也是電氣設(shè)備運(yùn)行故障的根源性原因之一。

（四）電氣設(shè)備接地問題

規(guī)范合理的電氣接地是提升發(fā)電廠電氣運(yùn)行安全的重要保障。發(fā)電廠的接地包括直流接地、交流接地兩種處理。在接地處理上，多見接地保護(hù)未到預(yù)期效果，進(jìn)而導(dǎo)致接地線路對(duì)電氣設(shè)備在電氣運(yùn)行故障問題時(shí)保護(hù)失效，難以為此電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行。接地問題中最常見的包括接地短路、電機(jī)繞組與外殼發(fā)生接觸不良問題、接地絕緣線路老化或損壞、接地裝置銹蝕等問題。部分發(fā)電廠還存在一些不正確的接地方式，成為電氣運(yùn)行故障發(fā)生的誘因之一。

三、發(fā)電廠電氣運(yùn)行故障的預(yù)防策略

（一）強(qiáng)化地線設(shè)計(jì)的合理性

發(fā)電廠在規(guī)劃建設(shè)電力系統(tǒng)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況加強(qiáng)接地線設(shè)計(jì)的合理性。火力發(fā)電廠、水利發(fā)電廠、光伏發(fā)電廠、風(fēng)能發(fā)電場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)存在差異性，在接地線路的設(shè)計(jì)上應(yīng)根據(jù)不同發(fā)電類型及發(fā)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)設(shè)計(jì)不同形式的接地線路。如火力發(fā)電廠更適合環(huán)路式接地線路。此外，接地線路設(shè)計(jì)上應(yīng)合理的選擇直流接地或交流接地。不同電氣設(shè)備的接地處理，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的保護(hù)需求設(shè)計(jì)接地線路，正確的選擇工作接地、保護(hù)接地。對(duì)于配電系統(tǒng)部分，應(yīng)增加重復(fù)接地點(diǎn)的數(shù)量，來保證人員的安全性。

（二）加強(qiáng)發(fā)電機(jī)機(jī)組運(yùn)行的溫度監(jiān)測及冷卻

鑒于發(fā)電機(jī)溫度異?？赡芤鸬囊幌盗须姎膺\(yùn)行故障問題，發(fā)電站需要加強(qiáng)對(duì)于發(fā)電機(jī)組運(yùn)行溫度的監(jiān)測，同時(shí)優(yōu)化冷卻系統(tǒng)，根據(jù)發(fā)電機(jī)運(yùn)行實(shí)際需求選擇冷卻裝置型式。在風(fēng)冷裝置能夠滿足發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的散熱需求時(shí)，優(yōu)先選擇風(fēng)冷系統(tǒng)。對(duì)于發(fā)電功率較大的發(fā)電機(jī)組，則建議選擇優(yōu)先水冷系統(tǒng)的冷卻裝置。此外，還要加強(qiáng)對(duì)冷卻系統(tǒng)的運(yùn)維管理，檢查冷卻系統(tǒng)是否存在漏液、冷卻液不足等問題。要及時(shí)排除冷卻系統(tǒng)的問題，保障發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，以免造成發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中內(nèi)部散熱不佳，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)異常升溫。

（三）做好電氣設(shè)備運(yùn)維檢修和信息化管理

電氣設(shè)備及其線路都有一定的生命周期。隨著使用時(shí)間的增長，設(shè)備電氣元?dú)饧熬€路難免會(huì)發(fā)生老化或機(jī)械損壞。如電氣元件磨損、絕緣層破損等問題。這些小問題經(jīng)年累月就成為電氣運(yùn)行故障的根源所在。針對(duì)小問題和潛在的故障隱患，預(yù)防的關(guān)鍵在于及時(shí)檢修和更換老舊或損傷的元件、線路，來保證電氣設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。為了保證發(fā)電廠電氣系統(tǒng)整體檢修的全面性、可靠性，建議采用信息化平臺(tái)加強(qiáng)電氣設(shè)備運(yùn)維檢修的動(dòng)態(tài)化管理，及時(shí)上傳運(yùn)維檢修的記錄，來保證電氣運(yùn)行故障檢修記錄的可追溯性。有了完整的電氣設(shè)備運(yùn)維檢修的記錄，還可以利用大數(shù)據(jù)分析電氣設(shè)備及電氣元件運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)系統(tǒng)故障預(yù)警或檢修提示，電氣設(shè)備元器件及線路損壞之前及時(shí)更換新的元器件，保持電氣設(shè)備運(yùn)行能有一個(gè)良好的狀態(tài)，主動(dòng)的預(yù)防電氣運(yùn)行的故障問題。

（四）穩(wěn)定電壓

發(fā)電廠電氣運(yùn)行故障多發(fā)生在電壓不穩(wěn)的狀態(tài)下。頻繁的電壓不穩(wěn)極易增加電網(wǎng)符合，造成電氣系統(tǒng)電壓電流波動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致電氣設(shè)備元件或線路燒毀，及其他故障的發(fā)生。因此，穩(wěn)定電壓是預(yù)防電氣運(yùn)行故障的重要途徑之一。發(fā)電廠可以通過為電氣設(shè)備加裝各類保護(hù)裝置，作為電壓不穩(wěn)定時(shí)對(duì)電氣設(shè)備的保護(hù)。通過應(yīng)用保護(hù)裝置，在發(fā)生額定電壓值與實(shí)際電壓差值較大時(shí)啟動(dòng)自動(dòng)保護(hù)裝置，避免電氣運(yùn)行故障的發(fā)生。在電氣保護(hù)裝置設(shè)計(jì)或選擇上，可以增加智能感應(yīng)裝置，或選擇智能監(jiān)測或預(yù)警效果較好的安全保護(hù)裝置，來提升電氣系統(tǒng)整體的故障預(yù)警功能。此外，還需要根據(jù)實(shí)際情況為電氣保護(hù)裝置設(shè)計(jì)合理的接地線路，保證保護(hù)裝置線路的安全性及對(duì)電氣設(shè)備保護(hù)的有效性。

（五）加強(qiáng)人員培訓(xùn)及管理

發(fā)電廠對(duì)于電氣設(shè)備管理人員應(yīng)加強(qiáng)專業(yè)技術(shù)及綜合素質(zhì)的培訓(xùn)，通知制定標(biāo)準(zhǔn)化的電氣系統(tǒng)操作流程和操作規(guī)范。對(duì)于人員的培訓(xùn)工作要與發(fā)電廠電氣系統(tǒng)的建設(shè)與規(guī)劃同步。在引進(jìn)新設(shè)備、新技術(shù)時(shí)，務(wù)必就新設(shè)備、新技術(shù)的操作管理對(duì)管理人員做系統(tǒng)的培訓(xùn)，來保證電氣系統(tǒng)運(yùn)行管理的規(guī)范性、標(biāo)準(zhǔn)化，預(yù)防因人員操作不規(guī)范而導(dǎo)致的運(yùn)行故障或潛在的安全隱患的發(fā)生。

四、發(fā)電廠電氣運(yùn)行的常見故障及應(yīng)對(duì)處理

（一）設(shè)備傳輸線路故障

設(shè)備傳輸線路故障不僅影響著電氣設(shè)備的運(yùn)行壽命，還威脅著人身安全。常見的設(shè)備傳輸線路故障有絕緣層破損、短路、斷路、機(jī)械磨損、腐蝕等問題。針對(duì)設(shè)備傳輸線路故障，為不同的電氣設(shè)備設(shè)置智能傳感器，加強(qiáng)日常維護(hù)及監(jiān)測，利用報(bào)警信號(hào)的警示及時(shí)檢查線路問題。對(duì)于老舊線路或輕微損壞線路問題的，應(yīng)及時(shí)更換或維修處理，保證線路絕緣層的完整、絕緣性能良好，線路運(yùn)行通暢，以免應(yīng)絕緣不佳導(dǎo)致線路間發(fā)生短路、短路或摩擦起火花等問題。

（二）發(fā)動(dòng)機(jī)故障

1.溫度過高。

發(fā)電機(jī)溫度過高多見于機(jī)械能轉(zhuǎn)熱能的過程中內(nèi)部散熱不佳，進(jìn)而引發(fā)的一系列電氣系統(tǒng)運(yùn)行故障。針對(duì)這類故障，首先應(yīng)查找原因。一般情況分為兩大原因。第一時(shí)發(fā)電機(jī)自身負(fù)荷狀態(tài)下持續(xù)運(yùn)行時(shí)間較長；第二是冷卻系統(tǒng)損壞或冷卻效果不佳。針對(duì)發(fā)電機(jī)自身運(yùn)行負(fù)荷，設(shè)計(jì)合理的發(fā)電機(jī)組年運(yùn)行時(shí)間及檢修時(shí)間。同時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)發(fā)電機(jī)組的周期性運(yùn)行維護(hù)和溫度測定。在測定溫度偏差較大的情況需要及時(shí)調(diào)整運(yùn)行時(shí)間，降低機(jī)組運(yùn)行符合。對(duì)于冷卻系統(tǒng)監(jiān)測出效果不佳或故障損壞，應(yīng)及時(shí)維修處理。檢修人員應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充冷卻液，做好冷卻塔的維護(hù)與保養(yǎng)。

2.滑環(huán)碳刷冒火。

滑環(huán)碳刷冒火多發(fā)于發(fā)電機(jī)組運(yùn)行年限較長及滑環(huán)碳使用時(shí)間較長而發(fā)橫的元件老舊化問題所表現(xiàn)從故障。針對(duì)該問題，根據(jù)不同滑環(huán)碳刷的維修保護(hù)記錄，及時(shí)的更換發(fā)生磨損、侵蝕等輕微損壞的滑環(huán)碳刷。在更換滑環(huán)碳刷時(shí)，檢查好碳刷的型號(hào)、阻值，保證碳刷電流的一致性。

3.電壓波動(dòng)。

針對(duì)電壓波動(dòng)，需要加強(qiáng)發(fā)電機(jī)及定期系統(tǒng)運(yùn)行的監(jiān)測，監(jiān)測各個(gè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下的電壓、電流，并利用自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)針對(duì)設(shè)置實(shí)際電壓與額定電壓的最大差值。在發(fā)生超過設(shè)定電壓差值的范圍時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警，并提示管理人員針對(duì)電壓波動(dòng)做出反應(yīng)。管理人員在監(jiān)測到電壓異常時(shí)，需要及時(shí)檢查電氣系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，查找問題或故障，及時(shí)排除問題，盡快是電氣系統(tǒng)電壓維持在相對(duì)穩(wěn)定的范圍內(nèi)。

（三）設(shè)備接地故障

對(duì)于設(shè)備接地裝置及接地故障，應(yīng)根據(jù)原因做好接地裝置的防銹蝕處理，定期檢修接地線路是否發(fā)生絕緣損壞或磁場干擾，及時(shí)檢修損壞線路，排除磁場干擾或增加電磁干擾裝置，降低電磁干擾對(duì)接地線路的不良影響。

（四）備用設(shè)備故障

對(duì)于備用設(shè)備，應(yīng)定期檢測線路是否存在接觸不良或元件損壞等問題（如下圖1）。要及時(shí)排除備用設(shè)備的線路及電氣元件隱患，保證備用設(shè)備運(yùn)行的安全可靠，隨時(shí)可進(jìn)入安全工作狀態(tài)，并支持電氣系統(tǒng)的安全運(yùn)行。對(duì)于備用電源切換問題，針對(duì)電氣電氣系統(tǒng)運(yùn)行及電源切換實(shí)際需求選擇電源切換方式，設(shè)計(jì)合理的電源切換等待時(shí)間，保證備用電源自動(dòng)切換順暢。

五、結(jié)語

在我國的電力系統(tǒng)建設(shè)及安全運(yùn)行管理中，電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性始終放在第一位。電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行不僅能夠保護(hù)電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，延長發(fā)動(dòng)機(jī)及其他電氣設(shè)備的使用壽命，而且還能保證穩(wěn)定、高效的電力輸出，提升發(fā)電廠發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益。在發(fā)電廠電氣運(yùn)行日常管理中，應(yīng)該制定精細(xì)化管理制度，加強(qiáng)人員培訓(xùn)及管理，規(guī)范人員度電氣設(shè)備運(yùn)行的操作及管理，使工作人員能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備運(yùn)行的安全隱患和問題，并及時(shí)針對(duì)相關(guān)故障問題，進(jìn)行原因分析及問題判斷，根據(jù)常見故障處理方法對(duì)各類常見問題及時(shí)應(yīng)對(duì)處理故障。此外，針對(duì)可能誘發(fā)電氣系統(tǒng)運(yùn)行故障的接地隱患問題、備用電源切換不暢問題、發(fā)電機(jī)電壓不穩(wěn)、工作時(shí)溫度異常問題的影響因素加強(qiáng)監(jiān)測和控制，及時(shí)排除誘發(fā)電氣系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定的因素，預(yù)防電氣設(shè)備常見故障的發(fā)生或?qū)收献龀黾皶r(shí)精準(zhǔn)的干預(yù)，來保證發(fā)電廠電氣系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。