雷中霖

（陜西德源府谷能源有限公司）

0 引言

火電廠電氣運(yùn)行故障與解決措施的研究，是保證火電廠穩(wěn)定安全運(yùn)行，充分發(fā)揮其在電力系統(tǒng)中組成價(jià)值的重要基礎(chǔ)?；痣姀S生產(chǎn)運(yùn)行中，發(fā)電、輸送、使用等均同時(shí)進(jìn)行，所有環(huán)節(jié)必須同時(shí)作業(yè)，若某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，火電廠生產(chǎn)便會(huì)面臨停產(chǎn)的可能。電氣系統(tǒng)作為火電廠運(yùn)行系統(tǒng)關(guān)鍵組成，因?yàn)榛痣姀S電氣設(shè)備組成復(fù)雜，加上高低交互分布，所以增加了電氣運(yùn)行故障定位與檢修難度。火電廠的電能儲(chǔ)存比較難，對(duì)電氣設(shè)備容量要求嚴(yán)格，同時(shí)還需要做好備用準(zhǔn)備，多機(jī)組聯(lián)合下形成復(fù)雜的電網(wǎng)運(yùn)行框架，這種情況下，為火電廠電氣穩(wěn)定運(yùn)行帶來更大壓力?；诖?，加大對(duì)火電廠電氣運(yùn)行故障的研究力度，不斷提煉故障解決經(jīng)驗(yàn)，為電氣運(yùn)行與隱患排除提供助力。

1 解決火電廠電氣運(yùn)行故障的重要性

火電廠電氣運(yùn)行故障的出現(xiàn)，威脅火電廠正常生產(chǎn)，影響火電廠社會(huì)效益?；痣姀S生產(chǎn)工序示意圖如圖1所示，電氣運(yùn)行貫穿火電廠生產(chǎn)全過程，對(duì)火電廠安全生產(chǎn)有重要意義。

圖1 火電廠生產(chǎn)工序示意圖

火電廠電氣運(yùn)行故障與供電效率有直接關(guān)系，若工作人員不能迅速定位處理，必然會(huì)導(dǎo)致火電廠發(fā)電成本增加，并影響供電效率。

電氣運(yùn)行系統(tǒng)中涉及大量電氣設(shè)備，設(shè)備從選型、引入到運(yùn)行等所有流程，都必須對(duì)質(zhì)量嚴(yán)格要求。但是因?yàn)槊總€(gè)流程均涉及大量影響因素，如果不能及時(shí)排除電氣運(yùn)行故障，不僅會(huì)增加電氣運(yùn)行系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，還會(huì)帶來額外成本支出［1］。

正因?yàn)槿绱?，火電廠必須要重視解決電氣運(yùn)行故障，做好日常檢修與維護(hù)的同時(shí)，為電氣系統(tǒng)運(yùn)行構(gòu)筑安全屏障，做好隱患排查與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警工作，保證設(shè)備檢修與維護(hù)策略落地生效，做好電氣系統(tǒng)檢修與故障解決記錄工作，不斷提高電氣系統(tǒng)故障解決水平。

2 電氣運(yùn)行故障分析及解決策略

2.1 電氣運(yùn)行系統(tǒng)分析

電氣運(yùn)行故障的解決，必須對(duì)電氣運(yùn)行系統(tǒng)有全面了解。特別是火電廠電氣運(yùn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，對(duì)電氣主接線的設(shè)計(jì)流程與電氣運(yùn)行系統(tǒng)流程科學(xué)梳理，以此為電氣運(yùn)行故障的分析與解決做好準(zhǔn)備工作［2］。如圖2所示，為火電廠電氣主接線設(shè)計(jì)與電氣系統(tǒng)運(yùn)行流程示意圖，結(jié)合圖2對(duì)電氣運(yùn)行故障解決進(jìn)行深層次分析。

圖2 火電廠電氣主接線設(shè)計(jì)與電氣系統(tǒng)運(yùn)行流程示意圖

2.2 電氣系統(tǒng)故障與具體解決策略

2.2.1 導(dǎo)線故障與解決

電氣系統(tǒng)運(yùn)行中，導(dǎo)線故障主要包括兩種類型，絕緣層短路、導(dǎo)線溫度異常。電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要導(dǎo)線連接支撐，因此導(dǎo)線是電氣系統(tǒng)的基礎(chǔ)組成。導(dǎo)線故障的出現(xiàn)，主要原因分為以下幾方面：

（1）導(dǎo)線故障

火電廠電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，火電廠地理位置特殊，內(nèi)外部環(huán)境因素復(fù)雜。導(dǎo)線對(duì)應(yīng)用環(huán)境的適應(yīng)性不足，如過于潮濕環(huán)境下，會(huì)增加導(dǎo)線受潮風(fēng)險(xiǎn)，并且磨損問題加劇，必然會(huì)誘發(fā)導(dǎo)線絕緣層失效或脫落，繼而電氣系統(tǒng)出現(xiàn)短路［3］。如過于干燥環(huán)境下，導(dǎo)線絕緣層暴曬或過度風(fēng)吹等，表層開裂，導(dǎo)線內(nèi)芯外露，增加火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)?；痣姀S電氣系統(tǒng)的長時(shí)間運(yùn)行，導(dǎo)線承受負(fù)荷變大，溫度異常風(fēng)險(xiǎn)增加，必然會(huì)帶來不必要的問題。

（2）解決策略

通過對(duì)導(dǎo)線故障的分析可以看出，火電廠電氣系統(tǒng)運(yùn)行中，導(dǎo)線的應(yīng)用環(huán)境、日常檢查與故障監(jiān)測排查等非常重要。工作人員具體可從以下角度著手解決：

第一，導(dǎo)線鋪設(shè)與安裝之前，工作人員需對(duì)安裝區(qū)域展開實(shí)地勘察，整理導(dǎo)線安裝的環(huán)境影響因素，在導(dǎo)線安裝方案中對(duì)不利因素及時(shí)規(guī)避，并做好絕緣體保護(hù)與導(dǎo)線防腐蝕處理，以此達(dá)到延長導(dǎo)線使用壽命，增強(qiáng)導(dǎo)線性能的目的。

第二，根據(jù)導(dǎo)線鋪設(shè)方案，設(shè)置并安裝導(dǎo)線監(jiān)測與保護(hù)裝置，隨時(shí)觀察導(dǎo)線狀態(tài)，對(duì)異常處迅速定位并發(fā)送預(yù)警信號(hào)［4］。信號(hào)裝置依據(jù)導(dǎo)線運(yùn)行負(fù)荷參數(shù)變化，靈活調(diào)整線路運(yùn)行狀態(tài)，借此實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線運(yùn)行短路故障的有效預(yù)防。

2.2.2 電氣接地故障與解決

（1）電氣接地故障

電氣系統(tǒng)中電氣接地故障的出現(xiàn)，主要因?yàn)榻拥靥幚聿缓侠?，所以?dǎo)致電氣系統(tǒng)運(yùn)行發(fā)生短路故障。電氣系統(tǒng)接地主要為兩種方式，其一為直流系統(tǒng)；其二為交流系統(tǒng)。電氣系統(tǒng)會(huì)根據(jù)電阻參數(shù)，對(duì)電流適當(dāng)調(diào)整，以此為電力系統(tǒng)運(yùn)行提供支撐。電流值必須控制在合理范圍內(nèi)，以此科學(xué)規(guī)避電氣接地故障。此外，電氣接地檢查不到位，日常維護(hù)不科學(xué)，電氣設(shè)備長時(shí)間運(yùn)行而造成的部件老化等，都會(huì)引發(fā)電氣接地故障。

（2）解決策略

基于火電廠電氣系統(tǒng)接地故障實(shí)況，對(duì)接地線科學(xué)規(guī)劃設(shè)計(jì)。根據(jù)電氣設(shè)備不同階段，采取對(duì)應(yīng)的設(shè)置方式：

其一，接地保護(hù)階段接地線的設(shè)置，需以環(huán)路式對(duì)設(shè)備接地線進(jìn)行設(shè)置，有效調(diào)整電壓數(shù)值，以此保證電氣設(shè)備運(yùn)行安全。

其二，設(shè)備接地階段接地線的設(shè)置，要求工作人員提前檢測電氣設(shè)備內(nèi)部，對(duì)電氣系統(tǒng)實(shí)況進(jìn)行勘察，確保所有部件檢查全面，科學(xué)排除安全風(fēng)險(xiǎn)。

其三，接地設(shè)計(jì)階段接地線的設(shè)置，提前做好接地材料檢查工作，及時(shí)更換接地材料中腐蝕、破損部分，在此基礎(chǔ)上，對(duì)接地不良問題科學(xué)規(guī)避。

其四，根據(jù)電氣接地設(shè)置與檢修規(guī)范，綜合考慮電氣設(shè)備接地設(shè)置影響因素，做好日常檢修基礎(chǔ)上，對(duì)熔斷、腐蝕等故障科學(xué)定位并及時(shí)解決，提高電氣接地故障解決效率［5］。

2.2.3 發(fā)電機(jī)發(fā)熱故障與具體解決策略

（1）發(fā)電機(jī)發(fā)熱故障

火電廠電氣系統(tǒng)的運(yùn)行，發(fā)電機(jī)是關(guān)鍵組成。因?yàn)殡姎庀到y(tǒng)的長時(shí)間工作，發(fā)電機(jī)負(fù)荷增加，不可避免會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。但是若不能及時(shí)處理，就會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)發(fā)熱問題加劇，威脅到發(fā)電機(jī)的運(yùn)行安全，縮短設(shè)備使用壽命。發(fā)電機(jī)發(fā)熱故障作為火電廠電氣系統(tǒng)常見問題，發(fā)電機(jī)發(fā)熱原因多元化。如發(fā)電機(jī)內(nèi)部零部件在長期運(yùn)作下磨損加劇，過大摩擦力的影響必然會(huì)引起發(fā)電機(jī)發(fā)熱。發(fā)電機(jī)處于發(fā)熱的情況下，鐵耗與銅耗明顯增加，電流隨之波動(dòng)，持續(xù)增加發(fā)電機(jī)運(yùn)行負(fù)荷。電流運(yùn)轉(zhuǎn)期間產(chǎn)生熱能是必然過程，但是若不能對(duì)熱能及時(shí)疏散，就會(huì)加劇熱能發(fā)散速度，威脅發(fā)電機(jī)運(yùn)行安全。發(fā)電機(jī)運(yùn)行中除機(jī)械升溫之外，若軸承缺油同樣會(huì)引起發(fā)電機(jī)發(fā)熱，因此針對(duì)發(fā)電機(jī)發(fā)熱故障，必須客觀分析故障原因，隨后制定針對(duì)性解決方案。

（2）解決策略

發(fā)電機(jī)過度發(fā)熱故障的解決，需根據(jù)發(fā)電機(jī)發(fā)熱實(shí)況分析，選擇適配的降溫處理措施。目前發(fā)電機(jī)發(fā)熱冷卻常用措施包括三種，以下展開詳細(xì)研究：

①氫氣冷卻法

氫氣冷卻法的應(yīng)用，主要從減少熱量角度出發(fā)，幫助發(fā)電機(jī)有效控制能量損耗。工作人員應(yīng)用特殊處理方式，將冷卻介質(zhì)進(jìn)行調(diào)整，由氫氣替代空氣，并且在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)設(shè)置氫氣再冷卻器。但是氫氣冷卻法對(duì)操作要求極高，若操作不當(dāng)必然會(huì)帶來一系列問題，威脅發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行安全。

②密閉空氣冷卻

密閉空氣冷卻方法適用于大型火電廠，并且對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。該方法借助封閉循環(huán)系統(tǒng)，有效控制冷卻介質(zhì)，特別是與空氣接觸期間可能存在的污染，保證密閉式空氣循環(huán)流通，在此基礎(chǔ)上，達(dá)到科學(xué)預(yù)防堵塞問題的目的。但是密閉空氣冷卻方法的應(yīng)用需要設(shè)備支持，因此會(huì)增加火電廠經(jīng)濟(jì)壓力，這方面需要根據(jù)火電廠實(shí)際情況科學(xué)選擇。

③水冷卻

水冷卻方法在發(fā)電機(jī)發(fā)熱故障處理中的應(yīng)用，主要通過構(gòu)建水冷卻系統(tǒng)，將水作為發(fā)電機(jī)冷卻介質(zhì)，協(xié)助發(fā)電機(jī)有效降溫。水冷卻方法包括兩種類型，其一是濕式冷卻，具體包括直流冷卻水系統(tǒng)、開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)；其二是干式冷卻，具體為閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。其中直流冷卻水系統(tǒng)并非循環(huán)應(yīng)用，以人工、天然冷卻池交互應(yīng)用，所有冷卻水均屬于單次應(yīng)用，因此冷卻水消耗量比較大。開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)與閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的冷卻水則可重復(fù)循環(huán)利用。因?yàn)樗鋮s方法的應(yīng)用成本比較低，適用于各種類型的火電廠，所以是發(fā)電機(jī)發(fā)熱故障冷卻處理的首選方法，并且應(yīng)用前景廣闊。

2.2.4 定子端部位置緊固件絕緣磨損故障與解決策略

火電廠電氣系統(tǒng)運(yùn)行中，定子端部位置在設(shè)備長時(shí)間運(yùn)行下，緊固件絕緣磨損嚴(yán)重，如果不能及時(shí)養(yǎng)護(hù)與處理，必然會(huì)引發(fā)絕緣磨損故障，影響發(fā)電機(jī)發(fā)電效果。尤其是汽輪發(fā)電機(jī)，定子繞組作為重要組成，必須提高對(duì)其絕緣磨損的重視。定子端部位置的緊固件受影響因素比較多，絕緣體磨損會(huì)嚴(yán)重縮短緊固件使用壽命，影響定子繞組功能，因此絕緣磨損故障的解決與科學(xué)預(yù)防至關(guān)重要。對(duì)于緊固件絕緣磨損故障的處理，首先分析故障出現(xiàn)的原因，隨后采取對(duì)應(yīng)的解決措施。若緊固件絕緣磨損故障出現(xiàn)的原因?yàn)閴夯?，及時(shí)選擇相同規(guī)格壓簧并更換；若緊固件絕緣磨損故障出現(xiàn)的原因?yàn)榫o固件，則根據(jù)緊固件結(jié)構(gòu)分析，積極優(yōu)化改造，以此去解決磨損故障，增強(qiáng)緊固件性能。

3 結(jié)束語

綜上所述，通過對(duì)火電廠電氣系統(tǒng)運(yùn)行故障的分析與解決措施梳理，對(duì)火電廠電氣系統(tǒng)運(yùn)行的重要性有更準(zhǔn)確地理解?；痣姀S電氣運(yùn)行中故障的解決必須對(duì)出現(xiàn)原因與影響因素等詳細(xì)分析，并采取對(duì)應(yīng)的解決措施。如導(dǎo)線故障的解決，因?yàn)閷?dǎo)線應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜，絕緣體失效、表層開裂等原因均會(huì)引發(fā)其故障，所以解決措施必須從保護(hù)絕緣體，科學(xué)規(guī)劃等方面展開。發(fā)電機(jī)發(fā)熱故障、定子端部位置緊固件絕緣磨損故障等，都需要以故障出現(xiàn)原因去明確解決方向，借此達(dá)到解決電氣系統(tǒng)運(yùn)行故障，提高電氣系統(tǒng)運(yùn)行安全的目的。