火力发电厂电气设备维护与检修分析

2024-05-07吴亚杰

电气技术与经济 2024年4期

吴亚杰

（国能九江发电有限公司）

0 引言

随着工业技术的持续进步，火力发电厂在全球能源领域中占据了重要位置，为现代社会提供了稳定的电力支持。电气设备，作为火力发电厂中的核心组件，其工作状态直接关系到电厂的运行效率和安全性。但电气设备在长时间运行中难免会出现老化、磨损等问题，这使得其维护与检修显得尤为关键。面对日益严格的安全标准和经济效益的双重压力，如何对电气设备进行高效、精准的维护与检修，确保其持续、安全的运行，已成为火力发电领域的紧迫问题。

1 火力发电厂电气设备维护方法

1.1 监测绝缘性能

在火力发电厂中，电气设备的绝缘性能监测是至关重要的维护环节，它为确保设备的持续稳定运行提供了关键数据支持。首先，应选择合适的绝缘测试仪器，如兆欧表，确保它可以为高电压和大容量的设备提供准确的测量数据。如图1所示。

图1 兆欧表示意图

开始测试前，确保被测试设备处于停机状态，并与其他系统隔离，以保障操作人员的安全。测试时，将测量电极与待测设备的导体部分相连，另一端接地，然后启动仪器进行测试。测试过程中，仪器会向设备施加一个已知的直流电压，并测量流过绝缘层的电流，从而计算出绝缘电阻值。其次，为确保测试的准确性，操作人员应对仪器进行定期的校准。针对不同的电气设备，如变压器、电缆和母线，应选择合适的测试电压，并遵循相关标准和规范进行操作。在测试变压器时，除了对绝缘电阻进行测试，还应进行介电损耗角测试，这有助于评估绝缘材料的健康状况。对于高压电缆，由于其长度较长，建议采用低频或变频测试方法，以减少由于电容性负荷引起的测量误差。母线的绝缘测试则需要注意线路与地之间以及相邻线路之间的绝缘性能。再次，在完成测试后，应详细记录测试数据，并与历史数据进行比较，以发现绝缘性能的任何变化或趋势。为了进一步解释，以下是火力发电厂中一些常见电气设备的绝缘电阻测量数据，如表1所示。

表1 绝缘电阻测量报告

这些数据提供了一个关于电气设备当前绝缘性能的实际快照，并可以用于与历史数据或其他设备的数据进行对比，进而判断设备的健康状况。对于测得的异常数据，应进行进一步分析，如采用局部放电检测、介电频谱分析等方法，以确定故障的位置和性质。最后，对于确认的绝缘缺陷或老化，应根据具体情况，采取适当的维护措施，如局部处理、更换绝缘材料或增加绝缘距离，确保电气设备的安全稳定运行［1］。

1.2 调整保护参数

在火力发电厂的电气设备中，调整保护参数是维护工作的核心环节之一。首先，应定期收集和分析电气设备的运行数据，如电流、电压、功率因数等，以确定设备的实际运行状态和负荷情况。基于这些数据，可以判定现有的保护参数是否还适应当前的运行状况。为此，操作人员需要熟悉保护继电器的工作原理和设定方法，同时掌握相关的电气理论和知识。其次，调整过程开始时，需要将设备与电网隔离，确保在调整过程中不会对其他系统造成干扰。然后，使用专用的参数设置工具或软件，登录到保护继电器的控制界面。在此，可以查看当前的保护参数设置，并根据前面分析的数据进行调整。例如，如果分析发现设备的实际运行电流超过了预设的保护电流，则需要相应地提高过电流保护的设定值。再次，在调整参数时，还需要考虑到设备与电网的协调性。确保在发生故障时，距离故障点最近的保护装置最先动作，而远离故障点的保护装置则需要有所延迟，这样可以最大限度地减少对电网的影响。对于某些特定的保护功能，如反时限过电流保护，还需要根据电网的实际情况，设置合适的时限曲线。最后，调整完成后，应进行模拟测试，验证新设置的参数是否能正确响应各种故障情况。这通常需要使用模拟故障发生器和测量仪器，按照预定的测试方案，模拟各种可能的故障情况，并观察保护继电器的响应和动作。只有在确保新的参数设置完全满足实际运行需求后，才能重新将设备并入电网，并继续其正常运行。

1.3 清理散热系统

火力发电厂的电气设备，尤其是那些大功率设备，其运行过程中会产生大量热量。为确保设备不会因为过热而损害，设备通常配备有散热系统。对这些散热系统进行有效的清理和维护，是确保电气设备稳定运行的关键步骤。首先，要对散热风扇进行定期的检查。这包括风扇的叶片、电机、轴承等关键部位。叶片上积累的尘埃和杂物会严重影响风扇的工作效率，因此，使用专用的清洁剂和软布，轻柔地清除叶片上的污渍和尘埃。其次，对于那些采用油冷方式的设备，油质的管理同样重要。操作人员要定期采集冷却油样本，进行物理和化学性质的检测，如油的粘度、酸值、含水量等，以确保油仍然具有良好的冷却性能。如果检测结果显示油质不佳，应及时更换新的冷却油。在换油过程中，操作人员应确保系统内的旧油完全排空，同时，对冷却系统进行彻底的清洗，去除残留的油泥和杂质。最后，对于那些带有温度传感器的电气设备，也需对传感器进行定期检查和校准，以确保其测量数据的准确性。这样，当设备运行时的温度超出正常范围时，控制系统可以及时发出警报，提醒操作人员进行相应的处理［2］。

2 火力发电厂电气设备检修策略

2.1 执行周期性诊断检测

随着技术的发展，周期性诊断检测已经不仅仅是简单地按时间表进行，而是结合设备的具体工作状态、使用历史以及其他关键数据来制定诊断计划。具体操作时，第一，确保设备在完全的停机状态下。在设备电源完全断开、并且所有能量存储元件都处于安全状态后，才能进一步进行操作。利用先进的电气测试仪器进行参数测量。使用电流探测器来监测线路中的实时电流，利用电压表确定设备上的各点电压值，再利用电阻表对线路的电阻进行准确测定。介电常数测量器则用于判断绝缘材料的状态，确保其介电性能达标。第二，对电力变压器进行更为详尽的检查。除了常规的电气参数测量，还需特别进行油样化验。油样中的酸值可以反映出油的老化程度；电阻率的测定可以判断油中是否有杂质或水分混入；溶解气体分析能够为我们提供变压器内部的健康状况，例如是否有绝缘破损、放电或短路现象。第三，对于电机，电机诊断仪是关键。如图2 所示。

图2 电机诊断仪示意图

除了电流、电压等基础参数，还需要关注电机的启动电流，判断启动时是否存在异常；监测运行电流是否稳定；温升测试则帮助判断电机内部线圈是否过热或是否存在局部短路。第四，所有的测量与测试数据必须进行详细记录，并与前次的检测结果进行对比。技术人员应依据这些数据，分析设备的健康状况、发现隐患，并据此制定后续的检修计划和预防性措施［3］。

2.2 实行动态故障模拟

在电气设备检修领域，动态故障模拟策略作为一种前沿技术，为现场技术人员提供了一个模拟真实运行中可能出现的各种故障场景的平台。此策略旨在通过模拟手段，提前预测和识别设备的薄弱环节和隐患，为后续的深入检修工作提供方向。第一，选择专业的故障模拟软件工具，这些工具能够为各类电气设备设置模拟的故障场景。启动软件后，将其与被检设备相连接，设备应处于非运行状态以确保安全性。接下来，根据检修需求，为目标设备预置一系列的模拟故障，如过载、短路、过压、欠压等。第二，开始模拟后，技术人员需要实时监测设备的响应，并记录相关数据。例如，当模拟断路器短路时，应观察其断开的速度与是否能成功断开。对于电机，可以模拟过热或过载情况，然后观察电机的保护机制是否启动，以及启动的迅速性。第三，对于复杂的电气控制系统，动态故障模拟可以模拟通信故障、控制指令丢失等问题，此时需要关注控制系统的备份或冗余机制是否生效。同时，技术人员还需记录系统在面对故障时的每一个操作步骤，确保每一环节都没有遗漏。第四，随着模拟的进行，检修人员可以使用专用的数据分析软件来处理所得数据，该软件将辅助人员准确找出设备的故障点或潜在的问题区域。一旦发现问题，技术人员需对相关部分进行深入检查，查明问题的根本原因。第五，当所有预设的模拟故障都完成后，需要对设备进行完整的复位，确保其回到原始状态，以备实际运行。之后，将此次动态故障模拟的所有记录整合，形成详细的检修报告，以供后续的工作参考。

2.3 施行精准部件更换

面对火力发电厂中复杂的电气设备体系，如何确保设备长期稳定、高效的运行是每位技术人员的首要任务。施行精准部件更换指的是基于设备部件的实际状况和寿命预测，精确地确定哪些部件需要更换，从而确保电气设备的完整性和可靠性。第一，在开始部件更换之前，需要对设备进行详细的部件分析，识别每个部件的型号、规格和制造商信息，确保更换的部件与原始部件完全匹配，避免由于部件不匹配而引起的设备故障。技术人员还需评估部件的使用环境，如温度、湿度、震动等，以确定部件的实际寿命和更换时机。第二，技术人员应使用专业工具进行部件的拆卸，如扳手、螺丝刀、钳子等，确保在拆卸过程中不会对其他部件造成损伤。在拆卸部件时，需要注意断开设备的电源，并遵循操作规程，确保人员安全。拆卸完成后，需要对被更换部件的接口和安装位置进行清洁，确保新部件能够准确、稳固地安装。第三，将新部件安装到相应的位置，并确保部件的安装方向和位置正确，避免由于安装不当而引起的设备故障。在安装过程中，技术人员需按照部件的安装说明进行操作，并确保部件之间的连接紧固，避免部件在运行过程中产生位移。第四，完成部件的更换后，技术人员需对设备进行试运行，观察新部件的运行状态，确保其与设备其他部件的协同工作。试运行期间，需要对设备的工作参数进行实时监测，如电压、电流、温度等，确保其在正常范围内运行。第五，将此次部件更换的相关信息记录在设备的维护日志中，包括部件的型号、规格、更换日期和更换人员等，为后续的设备检修提供参考数据。