北京國電電力有限公司上灣熱電廠 張良虎

火電廠電氣設(shè)備運行環(huán)境復(fù)雜，是誘發(fā)各類故障的重要因素，一旦火電廠發(fā)生電氣故障輕則導(dǎo)致系統(tǒng)停運、電力供應(yīng)中斷，嚴重的則會引發(fā)安全事故，造成重大生命財產(chǎn)損失。近年來，隨著我國火電技術(shù)的不斷發(fā)展，各火電廠電氣系統(tǒng)安全保障能力日益提升，在整合信息化和智能化技術(shù)后，火電廠電氣系統(tǒng)運行監(jiān)測及故障自我診斷功能進一步完善，這有效降低了工作人員消除故障、排除安全隱患的難度。

作為直接影響我國電能質(zhì)量的重要工作，火電廠電氣設(shè)備故障處理及安全管理受到廣泛重視，先進的運行管理系統(tǒng)需要與高專業(yè)素質(zhì)工作人員相結(jié)合，方能發(fā)揮最大工作效能。深化研究火電廠各類常見電氣設(shè)備故障，明確其故障原因和維修技術(shù)有助于提高火電廠整體運行品質(zhì)。進一步加強安全管理質(zhì)量則為火電廠安全穩(wěn)定運行奠定良好基礎(chǔ)。本文以某電廠為例，從電氣設(shè)備故障處理和全面提升電氣設(shè)備運行安全管理兩方面對相關(guān)內(nèi)容進行論述。

1 某電廠電氣設(shè)備常見故障處理

1.1 短路故障

短路故障的本質(zhì)是局部電流超限，常見的包括非金屬性短路故障和金屬性短路故障，二者的區(qū)別在于故障發(fā)生位置是否在金屬導(dǎo)體上，一般來講接觸性短路故障造成的故障線路電流會相對較大，故障線路的電阻幾乎接近于0，同時出現(xiàn)明顯的短路電流。以某10kV高壓設(shè)備短路故障為例，高壓開關(guān)柜1號主變、2號主變各開關(guān)均處于運行狀態(tài)，同時有相應(yīng)的分段開關(guān)在熱備用的狀態(tài)下隨時啟用。設(shè)備低壓側(cè)電流303.45A，有功負荷-0.49MW，無功負荷-5.37MVar[1]。中壓側(cè)電流70.47A，有功負荷-15.46MW，無功負荷負-0.68MVar。高壓側(cè)電流37.94A，有功負荷14.77MW，無功負荷-3.88MVar（見表1）。

表1 主變負荷情況[A，MW，Mvar]

在檢測到異常短路電流后，工作人員迅速通過檢修窗口對柜內(nèi)設(shè)備進行檢查，此時設(shè)備ab相母線已在高溫下發(fā)生變形，絕緣層受損嚴重，在對故障線路進行更換維修后重新啟動高壓柜并檢測其補償電容電流，此時補償電路電流為22.5A，而檢查絕緣保護套阻燃性能時，發(fā)現(xiàn)該高壓開關(guān)柜存在消弧線圈補償問題，按照安全性的要求設(shè)備打火產(chǎn)生余焰后其熄滅控制時間應(yīng)在30s以內(nèi)，但實測當前設(shè)備余焰熄滅時間為65s，進一步檢查明確了故障點在絕緣保護套，在后續(xù)運維過程中為降低此類故障的再發(fā)概率，工作人員為消弧線圈接地裝置接入檢測模塊，該模塊可動態(tài)顯示無線圈電感電流，出現(xiàn)異常后可進一步縮短余焰熄滅時間，此外還更換了阻燃性更強的母線絕緣材料，避免其在短時間過熱情況下發(fā)生燃燒損壞[2]。

1.2 母線失壓故障

相應(yīng)系統(tǒng)的母線開關(guān)跳閘，或某些直連母線的設(shè)備故障都會導(dǎo)致母線失壓。對于系統(tǒng)母線負載設(shè)備相對較多，一旦出現(xiàn)母線失壓故障，其對應(yīng)的系統(tǒng)電氣設(shè)備將面臨較大的停運風(fēng)險[3]。以某火電廠脫硫母線失壓故障為例，工作人員在啟動循環(huán)泵的過程中，發(fā)現(xiàn)循環(huán)泵啟動失敗，工作人員在進入控制室對系統(tǒng)進行檢查時發(fā)現(xiàn)，編號為413f的開關(guān)狀態(tài)顯示燈閃爍，立即前往對應(yīng)工作段檢查發(fā)現(xiàn)開關(guān)處于分閘狀態(tài)，檢測此段母線電壓顯示數(shù)值為0，此時可以確認，MCC段脫硫母線處于失壓狀態(tài)，變速器輸電中斷。在取出413f開關(guān)進行檢查后，并未發(fā)現(xiàn)明顯的發(fā)熱損壞問題，嘗試手動合閘后MCC段母線電壓恢復(fù)且開關(guān)狀態(tài)燈恢復(fù)為紅色常亮狀態(tài)。

后續(xù)檢修作業(yè)中，在隔離該段線路后對413f開關(guān)進行再檢，明確了MCC段對地絕緣值為147MΩ，符合大于135MΩ的絕緣要求，且開關(guān)結(jié)構(gòu)和功能特點未見異常。分析413f開關(guān)參數(shù)設(shè)定后找到了本次故障的具體原因，該開關(guān)裝備了以電子脫扣器為主的過載保護裝置，一旦檢測到線路中負荷電流超限機會啟動過載保護切斷開關(guān)，而MCC段母線同時負載排水泵、循環(huán)泵以及風(fēng)機，其額定電流分別為45A、100A、65A，而且母線上原本還有35A以上負荷，在進行此段線路檢修時，其使用了100A的檢修電源開關(guān)，在該段母線設(shè)備同時運行時就會導(dǎo)致413f開關(guān)跳閘。為避免此類事故再次發(fā)生[4]，工作人員更換了250A的動作開關(guān)，同時在此基礎(chǔ)上將動作電流調(diào)整為80A。

1.3 變壓器故障

變壓器是火電廠電氣系統(tǒng)的重要組成部分，相關(guān)設(shè)備常見故障類型包括滲漏油、冷卻裝置故障以及高壓套管故障等。發(fā)現(xiàn)變壓器有滲漏油現(xiàn)象應(yīng)盡快明確滲漏位置，明確滲漏位置后根據(jù)設(shè)計圖明確滲漏位置的結(jié)構(gòu)，對于因螺絲松動引起的滲漏問題，應(yīng)根據(jù)標準力矩重新扭緊螺絲并觀察滲漏情況是否得到解決，如存在墊片或其他密封配件老化破裂的情況則要對應(yīng)更換。如箱體存在破損，可根據(jù)破損位置選擇更換焊接修復(fù)或更換總成[5]。

冷卻系統(tǒng)故障要注意根據(jù)變壓器冷卻類型分析故障原因，油冷變壓器最常見的冷卻故障原因是循環(huán)油泵故障，風(fēng)冷變壓器最常見的故障原因是冷卻風(fēng)扇故障。注意檢查相應(yīng)冷卻系統(tǒng)的充電及控制電路是否存在斷路短路等故障問題，無此類問題則應(yīng)進一步檢查油泵或風(fēng)扇電機是否損壞。套管接頭過熱是火電場主變壓器高壓套管常見故障，導(dǎo)致這一問題的原因較為復(fù)雜，一旦出現(xiàn)此類故障，要重點檢查套管密封圈是否正常，如出現(xiàn)老化開裂或明顯的滲漏情況應(yīng)及時更換套管密封圈，重新恢復(fù)高壓套管絕緣封閉特性。

此外，某些故障因素可能導(dǎo)致變壓器起火，此時必須立刻切斷此變壓器所在主線開關(guān)，實現(xiàn)故障隔離。同時，組織人員在做好絕緣保護的前提下滅火。變壓器滅火必須使用專用滅火器，在確保切斷主電源的基礎(chǔ)上，對于落地變壓器可以采用沙土覆蓋滅火的方法。如果變壓器上蓋起火，應(yīng)盡快排出變壓器油，防止火勢蔓延后引燃變壓器油。

1.4 發(fā)電機故障

發(fā)電機是火電廠電氣系統(tǒng)的核心組成部分，較為常見的發(fā)電機故障包括水內(nèi)冷繞組漏水、水內(nèi)冷繞組堵塞、轉(zhuǎn)子繞組短路以及相間短路等。發(fā)現(xiàn)繞組漏水首先要檢測漏點，目前常用方法為壓縮空氣氣密實驗法，排干水回路內(nèi)所有水分，在注氣壓力控制為0.1MPa的基礎(chǔ)上，向設(shè)備內(nèi)充氣并通過外周涂抹肥皂水的方式檢測漏點，根據(jù)滲漏位置選擇對應(yīng)的修復(fù)方案。而繞組堵塞則需要通過反沖洗流量試驗來明確堵塞位置和堵塞原因，如為異物堵塞則需采取內(nèi)窺鏡抓取的形式排除，如為水質(zhì)不合格導(dǎo)致的沉淀堵塞則采取高壓沖洗以及機械性清理等形式予以解決。對于一系列發(fā)電機短路和接地故障，在處理過程中要注意檢查勵磁機以及油管的絕緣性，應(yīng)讓利時線圈退磁并進一步強化管理絕緣性。此外，要注意檢查轉(zhuǎn)子各匝線圈的絕緣情況，同時明確各主要連接部位連接的穩(wěn)固性。

此外，發(fā)電機套管過熱也是此部分常見電氣故障，當發(fā)電機無功負荷相對較高時其磁場渦流損耗相對較大，渦流變化會導(dǎo)致線套管發(fā)熱，一些情況下甚至?xí)^線套管耐熱臨界點進而引燃套管。發(fā)生此類問題應(yīng)進一步強化疊片絕緣性，減少渦流變化，可以選擇耐高溫的絕緣漆對疊片進行噴涂。另外，還可直接調(diào)整疊片材質(zhì)，可以更換磁特性更優(yōu)的疊片，保障疊片的情節(jié)性和剛性，確保疊片能夠承受發(fā)電機運行應(yīng)力。磁特性更優(yōu)的疊片有利于減少渦流變化，這能夠有效優(yōu)化線套管發(fā)熱的問題。

1.5 液壓盤車故障

盤車是保護電機的重要措施，其不僅能夠減少沖轉(zhuǎn)力矩，而且能在設(shè)備進入正常運轉(zhuǎn)程序得前提前下在軸承上建立油膜減少軸瓦磨損。液壓盤車由電控系統(tǒng)控制液壓馬達，由兩組離合器控制動力接合，在頻繁啟停和長時間運轉(zhuǎn)過程中，液壓盤車可能出現(xiàn)齒輪嚙合不嚴，以及離合器軸承磨損等問題，以某火電廠為例，在發(fā)電機解列后開始盤車，初始轉(zhuǎn)速設(shè)置為46.67r/min，1號低壓油泵電流為77.9A，1號高壓油泵電流為41.7A，運行約3h后盤車轉(zhuǎn)速開始下降且出現(xiàn)異響，7min后轉(zhuǎn)速歸0，通過拆解液壓盤車離合器發(fā)現(xiàn)其超速離合器棘爪存在嚙合脫開的問題，離合器傳動軸承磨損較為嚴重，棘爪與外緣結(jié)構(gòu)碰觸。

面對此類問題，在更換磨損部件完成修復(fù)工作后制定如下預(yù)防措施。首先控制盤車接入的汽輪機惰走轉(zhuǎn)速，以減小液壓盤車與主軸轉(zhuǎn)速差為目標將接入轉(zhuǎn)速控制在60～120r/min。其次，為延長液壓盤車使用壽命，對其電磁閥控制系統(tǒng)進行優(yōu)化，在惰走轉(zhuǎn)速高于120r/min時關(guān)閉電磁閥使液壓盤車停運，如此方可降低上述故障再發(fā)概率。

2 全面提升火電廠電氣設(shè)備運行安全管理

2.1 綜合提升安全管理意識

提高安全管理意識是保障火電廠電氣設(shè)備運行穩(wěn)定的重要基礎(chǔ)，在日常工作中火電廠應(yīng)加強電氣系統(tǒng)安全管理宣傳工作，不僅要讓運維檢修工作人員認清自身職責(zé)范圍同時也要提高其工作敏感性，通過構(gòu)建火電廠電氣設(shè)備安全管理日志來動態(tài)記錄相關(guān)工作人員的日常工作內(nèi)容，明確各項檢查工作是否落實到位。根據(jù)實驗周期設(shè)定不同的運維檢修工作，包括周檢修、月檢修、季度檢修和年度檢修等，每次檢修工作都應(yīng)記錄在案并在檢修完成后對系統(tǒng)當前情況作出綜合判斷。

同時，完善電氣設(shè)備管理制度，采取責(zé)任落實到人的形式，確保各相關(guān)部門及部門工作人員明確自身職責(zé)范疇，建立相應(yīng)的評分體系和追責(zé)體系，對工作人員日常安全管理進行量化評分并將之納入績效評定指標。一旦出現(xiàn)安全事故，立即明確責(zé)任部門和具體責(zé)任人，進一步壓實工作安排，提升各部門和相關(guān)工作人員的工作質(zhì)量。

2.2 擴大自動化技術(shù)應(yīng)用

追加技術(shù)投入，擴大自動化技術(shù)的應(yīng)用范疇是提升火電廠電氣設(shè)備運行安全管理質(zhì)量的重要措施。構(gòu)建高度智能化集散控制系統(tǒng)能夠有效實現(xiàn)對電氣系統(tǒng)的綜合監(jiān)測，根據(jù)不同火電廠的線路配置情況，設(shè)置6kV、380V等智能前端，以智能前端為電氣監(jiān)控基礎(chǔ)，為各系統(tǒng)設(shè)置分支的通信管理模塊，由此部分負責(zé)采集智能前端所獲信號參數(shù)并上傳數(shù)據(jù)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器（如圖1所示）。

圖1 集散控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

打造更具智能化監(jiān)控處置能力的中央處理控制站，動態(tài)校準各系統(tǒng)的標準運行參數(shù)，提升主體系統(tǒng)對各分支系統(tǒng)的監(jiān)控檢測能力，一旦檢測到異常信號立即通過顯示界面發(fā)出警告，基于編輯好的故障編碼庫報送故障信息以便于工作人員進行檢查排除。此外，還要加強主控系統(tǒng)的故障自動化隔離能力，在出現(xiàn)故障問題后基于可選備用線路，或算法方案盡快將故障線路與主線路進行隔離盡量縮小故障影響范圍。

3 結(jié)語

電氣設(shè)備運行狀況直接影響著火電廠的運行品質(zhì)，充分提升相關(guān)方向安全管理水平有助于減少因電氣設(shè)備故障而導(dǎo)致的安全事故，同時全面提高各類故障排查處置能力，也有助于保障火電廠安全穩(wěn)定運行。本文從故障分析處理以及安全管理兩個方向，對相關(guān)內(nèi)容進行了詳細論述，希望所述內(nèi)容能夠有助于推動我國火電廠的現(xiàn)代化發(fā)展。