王 楊

（深圳媽灣電力有限公司）

0 引言

當(dāng)今社會，經(jīng)濟(jì)發(fā)展活力顯著增強(qiáng)，發(fā)電廠電氣設(shè)備負(fù)荷增大，對傳統(tǒng)運(yùn)行管理模式構(gòu)成了嚴(yán)峻考驗(yàn)與挑戰(zhàn)。當(dāng)前形勢下，技術(shù)人員應(yīng)摒棄陳舊的電氣設(shè)備運(yùn)行管理理念，精準(zhǔn)把握電氣設(shè)備各類故障問題的誘因，創(chuàng)新方法方法，保障電氣設(shè)備高效穩(wěn)定運(yùn)行。

1 發(fā)電廠電氣設(shè)備運(yùn)行管理現(xiàn)狀

社會生產(chǎn)和生活節(jié)奏的加快，帶動著電力能源需求量的穩(wěn)步提升。為有效滿足社會用電需求，發(fā)電廠勢必應(yīng)強(qiáng)化內(nèi)部管理，全面有序做好電氣設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理，保證其良好工況狀態(tài)，精準(zhǔn)排查消除電氣設(shè)備故障隱患。近年來，國家相關(guān)部門高度重視發(fā)電廠電氣設(shè)備運(yùn)行管理技術(shù)的創(chuàng)新與完善，在設(shè)備優(yōu)化配置與技術(shù)數(shù)據(jù)監(jiān)測等方面制定并實(shí)施了諸多具有導(dǎo)向性的行業(yè)規(guī)范，為新時期電氣設(shè)備運(yùn)行維護(hù)提供了重要遵循。同時，廣大發(fā)電廠同樣在創(chuàng)新電氣設(shè)備運(yùn)行管理機(jī)制，優(yōu)化整合電氣設(shè)備技術(shù)資源等方面進(jìn)行了積極探索，初步構(gòu)建形成了精細(xì)化的電氣設(shè)備運(yùn)行管理機(jī)制，有效保障了電氣設(shè)備既定效能的實(shí)現(xiàn)。盡管如此，受限于諸多主客觀要素，當(dāng)前發(fā)電廠電氣設(shè)備運(yùn)行管理水平尚有較大提升空間，對電氣設(shè)備工況狀態(tài)參數(shù)的分析研判存在盲區(qū)，無形之中導(dǎo)致潛在故障問題持續(xù)累積惡化，需要采取更加系統(tǒng)完善的方法策略，排除故障隱患，保障電氣設(shè)備運(yùn)行成效［1］。

2 發(fā)電廠電氣設(shè)備的常見故障分析

2.1 備用電源自動切換故障

備用電源是發(fā)電廠電氣設(shè)備的重要構(gòu)成部分，可在部分設(shè)備故障狀態(tài)下，保證發(fā)電廠發(fā)電機(jī)等設(shè)備正常運(yùn)行。在當(dāng)前技術(shù)條件下，備用電源的整體構(gòu)造相對復(fù)雜，多數(shù)采用雙路供電模式，且可根據(jù)電壓等級差異，分為高壓電源和低壓電源等。受發(fā)電機(jī)自身電力容量等條件限制，備用電源容易出現(xiàn)自動切換故障，即在備用電源配置與發(fā)電機(jī)不匹配時，其無法實(shí)現(xiàn)自動切換，容易影響電氣設(shè)備正常穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 發(fā)電機(jī)溫度過高

發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生大量熱量，且其在特定周期范圍內(nèi)需要保持連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，這直接放大了其溫度過高風(fēng)險。當(dāng)發(fā)電機(jī)等設(shè)備內(nèi)部熱量累積到一定程度，超出設(shè)備可承受的負(fù)荷后，容易造成溫度過高故障，降低電氣設(shè)備各項(xiàng)功能元器件的使用壽命，嚴(yán)重情況下導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行中斷，甚至威脅作業(yè)人員人身安全。對此，需在電氣設(shè)備運(yùn)行管理中，強(qiáng)化對發(fā)電機(jī)溫度的動態(tài)監(jiān)測，以及時調(diào)整工況狀態(tài)，調(diào)整運(yùn)行負(fù)荷。

2.3 電氣設(shè)備接地故障

電氣設(shè)備接地的作用與目的在于消除漏電威脅，對設(shè)備系統(tǒng)和作業(yè)人員形成有效保障。縱觀以往發(fā)電廠電氣設(shè)備運(yùn)行管理實(shí)際，普遍存在對電氣設(shè)備接地故障辨識不準(zhǔn)確的難點(diǎn)問題，對電動機(jī)繞組潮濕、內(nèi)部元件材料受損、接引線磨損腐蝕等隱患處置不及時，容易引發(fā)電氣設(shè)備系統(tǒng)短路，造成接地故障。在電氣設(shè)備接地故障狀態(tài)下，接地保護(hù)效用將無法實(shí)現(xiàn)，與高要求、高標(biāo)準(zhǔn)的電氣設(shè)備運(yùn)行管理要求不相契合［2］。

2.4 電氣設(shè)備電壓超載故障

電壓超載問題是發(fā)電廠電氣設(shè)備運(yùn)行中的常見問題，也是誘發(fā)電氣設(shè)備故障的重要因素，需要給予重視。部分發(fā)電廠為保證發(fā)電效能，會使電氣設(shè)備長期處于超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，設(shè)備負(fù)荷過重問題長時間得不到緩解，久而久之提高電氣設(shè)備疲勞系數(shù)，為電氣設(shè)備故障埋下隱患。通常情況下，電氣設(shè)備配置電壓應(yīng)保持在合理波動區(qū)間，若超出或低于額定值，則會加劇部件老化或設(shè)備反常運(yùn)轉(zhuǎn)等。

3 發(fā)電廠電氣設(shè)備的運(yùn)行管理措施

3.1 構(gòu)建完善的電氣設(shè)備運(yùn)行管理及維護(hù)機(jī)制

從當(dāng)前我國發(fā)電廠客觀狀況而言，部分電氣設(shè)備運(yùn)行管理及維護(hù)機(jī)制尚未處于初級階段，存在管理不到位、運(yùn)維不全面、綜合水平低等問題。對此，應(yīng)根據(jù)發(fā)電廠電氣設(shè)備特點(diǎn)與類型，構(gòu)建完善的運(yùn)行管理與維護(hù)機(jī)制，明確不同電氣設(shè)備在不同階段的運(yùn)行管理與維護(hù)要求，全面細(xì)致做好電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析。對以往既有電氣設(shè)備運(yùn)行管理制度規(guī)范進(jìn)行梳理，對其中效能不足、針對性差的約定內(nèi)容進(jìn)行重新調(diào)整，始終發(fā)揮工作機(jī)制的基礎(chǔ)性導(dǎo)向作用。嚴(yán)格落實(shí)發(fā)電廠電氣設(shè)備運(yùn)行管理責(zé)任制，強(qiáng)化生產(chǎn)技術(shù)部門、安全監(jiān)管部門與設(shè)備管理部門之間的溝通聯(lián)系，匯聚形成高效開展電氣設(shè)備運(yùn)行管理工作的強(qiáng)大合力。建立符合發(fā)電廠電氣設(shè)備實(shí)際的技術(shù)管理系統(tǒng)，將設(shè)備名稱、種類和型號等信息錄入系統(tǒng)，提升電氣設(shè)備運(yùn)行管理的自動化水平［3］。

3.2 提高電氣設(shè)備管理人員綜合技能

在現(xiàn)代發(fā)電廠電氣設(shè)備運(yùn)行管理中，具體管理人員始終扮演著不可替代的關(guān)鍵角色，是落實(shí)電氣設(shè)備運(yùn)行管理職責(zé)，實(shí)施電氣設(shè)備故障診斷的直接操作者，其專業(yè)素養(yǎng)的高低與電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)密切相關(guān)。對此，應(yīng)定期組織發(fā)電廠電氣設(shè)備管理人員參加專項(xiàng)培訓(xùn)與學(xué)習(xí)，由經(jīng)驗(yàn)豐富的業(yè)內(nèi)專家為其講解不同型號電氣設(shè)備的具體運(yùn)行管理要求，拓展電氣設(shè)備維修維護(hù)基本技能，以更加高效地完成電氣設(shè)備運(yùn)行管理工作。鞏固電氣設(shè)備運(yùn)行管理人員安全意識與責(zé)任意識，鍛煉動手操作能力，以更加安全、嫻熟、精準(zhǔn)的維護(hù)方法投入到工作實(shí)踐中。加強(qiáng)對發(fā)電廠電氣設(shè)備的巡檢管理，全面了解包括開關(guān)、母線和線路等在內(nèi)的設(shè)備狀態(tài)，提升電氣設(shè)備運(yùn)行管理規(guī)范化水平，探索新的電氣設(shè)備管理、維護(hù)的策略。

3.3 改進(jìn)電氣設(shè)備運(yùn)維管理技術(shù)

發(fā)電廠電氣設(shè)備運(yùn)維管理技術(shù)創(chuàng)新不斷，有效拓展了設(shè)備運(yùn)行管理技術(shù)空間，在更深層次上實(shí)現(xiàn)了電氣設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)信息的縱向關(guān)聯(lián)和橫向關(guān)聯(lián)。對此，可選擇基于工況狀態(tài)信息的電氣設(shè)備數(shù)據(jù)信息，建立系統(tǒng)性的技術(shù)平臺，對電氣設(shè)備階段性的運(yùn)行效能進(jìn)行評價分析，形成評價分析結(jié)論，并以此為基礎(chǔ)，及時調(diào)整與改進(jìn)后期運(yùn)維管理策略，提升運(yùn)維管理措施的針對性。同時，現(xiàn)代自動化技術(shù)的引入大大增強(qiáng)了發(fā)電廠電氣設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，這同樣為電氣設(shè)備運(yùn)維管理提供了技術(shù)載體。通過搜集分析發(fā)電廠電氣設(shè)備運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)信息，可繪制狀態(tài)曲線，描述相應(yīng)故障問題的演變規(guī)律，制定更加行之有效的檢修解決方案。采用實(shí)時反饋方法，建立發(fā)電廠電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)反饋通道，及時存儲狀態(tài)數(shù)據(jù)信息，為結(jié)構(gòu)化監(jiān)測的實(shí)現(xiàn)提供良好基礎(chǔ)條件。

3.4 電氣設(shè)備冷卻方式合理化

部分發(fā)電廠電氣設(shè)備故障問題的出現(xiàn)是由于設(shè)備過熱，設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行中所產(chǎn)生的熱量得不到充分釋放和冷卻，隨著時間的延長，電氣設(shè)備自然容易崩潰。對此，應(yīng)針對電氣設(shè)備常出現(xiàn)的過熱等問題，配置精密化的溫度監(jiān)測裝置，隨時采集電氣設(shè)備溫度信息，進(jìn)而更加及時有效地處理溫度過熱問題。一方面，可采用氫氣冷卻方式，由于氫氣構(gòu)成成分的特殊性，可在有限空間內(nèi)降低物體溫度，因此可用于發(fā)電廠電氣設(shè)備冷卻。當(dāng)電氣設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生熱量后，氫氣可通過流動方式促進(jìn)熱量轉(zhuǎn)移，帶走設(shè)備內(nèi)部熱量。另一方面，可采用水內(nèi)冷卻方式，將水作為基本冷卻劑，通過發(fā)揮其高比熱容作用，使電氣設(shè)備的多余熱量能夠得到徹底釋放。該方式具有低成本優(yōu)勢，冷卻過程便捷高效。此外，還可采用密閉空氣冷卻方式，將電氣設(shè)備工作的密閉空間作為冷卻空間。

3.5 實(shí)施科學(xué)檢修，優(yōu)化接地線結(jié)構(gòu)

對發(fā)電廠電氣設(shè)備進(jìn)行檢修的過程同時也是在判斷故障位置的基礎(chǔ)上，排除故障干擾的過程，需要綜合運(yùn)用多類型手段，落實(shí)科學(xué)檢修方式，保障電氣設(shè)備正常穩(wěn)定運(yùn)行。在變壓器故障檢修方法，應(yīng)首先判斷其端部屏蔽層等是否符合技術(shù)要求，并可視具體情況降低其外殼溫度，避免在過度潮濕或煙塵等環(huán)境下長期運(yùn)行。在使用金屬快速膨脹劑儲油柜時，應(yīng)事先制定方案，防止漏油或多點(diǎn)接地等狀況出現(xiàn)。采用分級檢修方式，根據(jù)電氣設(shè)備種類、功能、型號等差異，列出分級檢修等級，分別安排檢修力量，做到檢修處理分工負(fù)責(zé)。編制電氣設(shè)備檢修流程圖，嚴(yán)格要求每項(xiàng)電氣設(shè)備檢修的基本操作規(guī)范，做好檢修現(xiàn)場勘察和記錄。針對易損易耗元件，采用接地裝置智能報(bào)警系統(tǒng)，優(yōu)化接地線結(jié)構(gòu)［4］。

4 發(fā)電廠電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用探討

4.1 狀態(tài)監(jiān)測的內(nèi)容與要求

現(xiàn)代信息化技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展與實(shí)踐運(yùn)用，為發(fā)電廠電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測提供了更為靈活多變的技術(shù)工具，使傳統(tǒng)技術(shù)環(huán)境下難以實(shí)現(xiàn)的狀態(tài)監(jiān)測效果更具可達(dá)成性?；谛畔⒒夹g(shù)的發(fā)電廠電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)可將發(fā)動機(jī)、變壓器、斷路器、避雷器、電動機(jī)和電容器等設(shè)備全面納入監(jiān)測體系，通過配置位移傳感器、壓力傳感器、色譜分析儀、電壓互感器等裝置，對各類不同設(shè)備的電壓、溫度、油位和泄露電流等進(jìn)行全過程監(jiān)測（如圖1所示）。在實(shí)踐中，發(fā)電廠電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的配置不得干擾電氣設(shè)備正常運(yùn)行狀態(tài)，且需具備自檢功能，可隨時調(diào)整其靈敏度定值。

圖1 電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)示意圖

4.2 電氣設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測方案

選擇具有導(dǎo)向性的技術(shù)參數(shù)，構(gòu)建三級網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)測體系，對發(fā)電廠電氣設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)取分析，保持對電氣設(shè)備實(shí)時狀態(tài)數(shù)據(jù)的有效監(jiān)測。通過搜集到的數(shù)據(jù)信息，在剔除存在明顯偏差的數(shù)據(jù)后，用以判斷電氣設(shè)備可能出現(xiàn)的潛在故障。為確保電氣設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的可靠性，可將其細(xì)劃分為現(xiàn)場控制級、網(wǎng)絡(luò)通信級和監(jiān)控管理級等，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控站點(diǎn)和監(jiān)控單元實(shí)時數(shù)據(jù)的定向轉(zhuǎn)換，在系統(tǒng)終端以文字和圖形等形式展現(xiàn)出來。在監(jiān)測方案運(yùn)行中，在線監(jiān)測系統(tǒng)可整合數(shù)據(jù)庫、計(jì)算機(jī)、服務(wù)器等，對電氣設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和取用。

4.3 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)

發(fā)電廠電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的功能主要包括信號變送功能、信號處理功能、數(shù)據(jù)采集功能、數(shù)據(jù)傳輸功能、數(shù)據(jù)處理功能、數(shù)據(jù)存儲功能和診斷功能等。上述不同功能的實(shí)現(xiàn)所需用到的數(shù)據(jù)信息各不相同，狀態(tài)信息的傳輸路徑同樣差異明顯。以信號變送功能為例，其可將采集到的電氣設(shè)備工況狀態(tài)信息進(jìn)行電信號轉(zhuǎn)換，將模擬量和數(shù)字量等轉(zhuǎn)換為可供系統(tǒng)識別的數(shù)據(jù)量，比如振動、電壓、電流、溫度、開關(guān)量等。為保證電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)功能的穩(wěn)定性，系統(tǒng)可濾除干擾信號，將信號幅值保持在相對穩(wěn)定狀態(tài)。

4.4 基于模糊理論的故障診斷技術(shù)

模糊理論的應(yīng)用可為發(fā)電廠電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)提供優(yōu)化方法，提升電氣設(shè)備故障診斷的實(shí)效性與針對性。一般而言，發(fā)電廠電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)可通過設(shè)備信息庫提取信號，然后根據(jù)信號狀態(tài)響應(yīng)故障征兆模塊，通過模糊模式識別，形成故障診斷結(jié)論。根據(jù)故障診斷結(jié)論，對電氣設(shè)備系統(tǒng)故障進(jìn)行最終決策，形成更加清晰明確的干預(yù)策略，實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)、高效、及時的維護(hù)維修。從模糊理論角度出發(fā)，可對不同類型的電氣設(shè)備進(jìn)行縱向關(guān)聯(lián)，設(shè)定故障征兆模糊子集，運(yùn)用分別隸屬方法判定故障程度，對未來一段時間的設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行預(yù)判。

4.5 在線監(jiān)測與診斷方法

發(fā)電廠電氣設(shè)備故障在線監(jiān)測與診斷可分為如下幾個主要過程：一是采集分析電氣設(shè)備故障診斷信號；二是提取電氣設(shè)備故障特征參數(shù)量；三是識別電氣設(shè)備故障狀態(tài)，對故障問題作出響應(yīng)。上述不同過程在信號處理、數(shù)據(jù)分析與故障決策等方面存在顯著差異，需要根據(jù)發(fā)電廠電氣設(shè)備實(shí)際特點(diǎn)予以優(yōu)化設(shè)定。通過測量、檢測、處理和分析不同電氣設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，結(jié)合其歷史運(yùn)行信息等，對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)作出評估，在人機(jī)交互界面顯示設(shè)備狀態(tài)，為確定電氣設(shè)備故障性質(zhì)、程度、類別和部位等提供基礎(chǔ)輔助［5］。

5 結(jié)束語

綜上所述，受技術(shù)方法、運(yùn)行環(huán)境、設(shè)備配置等要素影響，當(dāng)前發(fā)電廠電氣設(shè)備運(yùn)行管理實(shí)踐中依然存在諸多短板與不足，束縛著其整體價值作用的優(yōu)化提升。因此，技術(shù)人員應(yīng)宏觀審視新時期發(fā)電廠電氣設(shè)備運(yùn)行環(huán)境要求，建立健全基于全流程的電氣設(shè)備運(yùn)行管理方法體系，科學(xué)融入信息化技術(shù)方法，搭建發(fā)電廠電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)平臺，精準(zhǔn)高效診斷電氣設(shè)備故障問題，為保障電氣設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)，為促進(jìn)發(fā)電廠效益轉(zhuǎn)化貢獻(xiàn)力量。