发电厂电气设备运行常见故障及应对措施研究

华电潍坊发电有限公司 孟德凯

1 发电厂电气设备运行常见故障

1.1 发电机升温过快

在发电厂的电气设备操作中，由于发电机的运行周期较长，只有当2台或更多的设备同时工作时，才能正常工作，这可能导致设备过热问题。当发电机在高速下工作时，其长时间的运行可能会使其温度上升。当发电机分电压上升到某一水平，发电机铁芯带的能量损失也会随之增大。与此同时，绕组内的铜线也遭到了消耗，电流逐步上升，导致整个绕组明显损失（如图1所示）。同时，过多的灰尘累积导致通风管道被堵塞，也会降低其散热性能，并引发温度上升问题。

图1 发电机绕组典型结构

1.2 发电机冒火

通常情况下，发动机在正常工作状态下可能会因为多种原因出现点火故障。一是电气设备中的滑环与碳刷的电阻可能有明显的不同，这可能是其点火故障的原因。在电气设备中，将采用一种名为压力弹簧的特殊材料，当发电机电气设备中的高压弹簧或压力弹簧使用寿命过长时，可能会造成滑环与碳刷之间的明显区别，从而可能引发发电机的火灾事件。

二是电气设备长时间的使用，会导致设备内的滑环碳刷在长时间的使用中，产生明显的表面摩擦现象。碳刷在工作时需要频繁地移动，并且在操作过程中可能会承受一定的压力，这可能会使碳刷与集电环产生偏移，进一步导致集电环的边缘磨损，最终可能引发火灾[1]。

三是因为相同电气设备中所用的碳刷型号不同，因其碳刷电阻值差异而引起的电流大小值不一样。在电刷发热过大时，若不及时更换电刷，温度过高则可能会引起冒火故障。所以，工作人员要注意碳刷温度，如果发现碳刷的温度超出了所能承受的极限，就必须进行更换处理，以免因为碳刷过热而引起冒火故障，从而造成生产中断[2]。

四是设备组件问题，如电机机组受损。所以，电机设备检查人员在发现问题后要及时更换零件。另外，要将某些加固部件与顶部固件一起使用，以防意外事故。

1.3 备用电源在自动切换中出现的故障

发电厂电机设备平稳运行与多种因素有关，电源切换较为重要。备用电源有慢速和快速两种切换方式，我国通常采用慢速切换方式。慢速切换方式的运行方式为每隔一段时间进行电源切换。但实现这一步所面临的一个问题是设备不能确保一次性成功。同时，在切换过程中，电机也会因负载过大而失去控制，造成断电。当备用电源不能顺利进行这一步时，就会使发电机发生故障。为有效地解决此类转换问题对电力设备的正常运行造成的危害，目前国内部分地区已开始采用快速切换方式，采用备用供电方式，但该方式也存在一定风险性。目前，发电厂所采用的断路器存在着使用周期长、安全性能差等缺点，在切换过程中容易出现各种故障，从而影响了转换的正常运行[3]。

2 发电厂电厂电气运行常见故障的应对措施

2.1 应对发电机过热措施

发电厂电气设备安全可靠的运行是保障社会发展、改善人们生活水平的重要保障。发电厂电气设备以其强劲的推动力和突出的优点，已成为电力企业进行电气设备优化工作的一个新方向。因此，加强对机组的运行监测，及时了解机组的运行情况，防止机组过载，确保机组的定子电压、电流在规定范围之内，较为关键。如果有出现异常的地方，应立即做出调整，降低温度。

对于定子线圈，要及时检测温度差值，以及定子线圈、铁心等部位的温度变化（如图2所示），当逐步增大时，要及时减少设备所承受的载荷。如果需要，关闭发电机使其迅速冷却。若发生内短路，必须马上停机，更换受损绕组及其他零件，经严格试运转后再继续运转，以免发生故障。在出现温度异常的情况下，要对管道内的堵塞物质进行清除，以保证机组的正常运行。如须长时间清理，则必须降低发电机总负载，逐步降温。清洗完毕后，要把发电机调节到原来的状态。

图2 发电机绕组结构

2.2 接地问题

根据电气设备运行状况，工作人员必须考虑周围环境的影响，以确定合适的接地位置，并通过回路式接地结构来降低发电机故障的发生率，从而提高运行的安全性。通过优化接地线结构，即使在某个位置发生接地线故障，也不会对周围线路的运行产生任何影响，这样才能将故障对电气设备的影响降到最低。为有效解决接地问题，企业还应在电气设备上安装接地线报警装置，并对接地线的状况进行全面监测。一旦出现异常情况，务必采取警报措施以引起工作人员的关注，并迅速确定故障点，从而降低由于接地线问题引发的安全事故。通过对电气设备接地线结构进行调整，实现直流串联和二次回路接地，以确保设备的正常运行和工人的安全，从而更好地为社会提供优质服务，提高了电厂企业经济效益。

2.3 备用电源的自动切换故障排除

备用电源在电气设备中的使用并不常见，只有当电厂供电出现问题时，这些备用电源才会被使用。然而，在故障排除过程中，备用电源起着至关重要的作用。如果电厂备用电源在切换过程中出现故障，可考虑以下两个解决办法。

方法一：首先要对发电厂的实际运行状况进行调研，因地制宜，选用备用电源的切换方式。为确保该切换动作能及时、顺利地完成，可邀请有关专家对其进行科学的设计，以保证切换动作能够一次性成功。

方法二：备用电源在启动期间，如果发生故障，则发电厂可减少备用电源切换时间设定，以便快速启用先进的快切装置，如此可在短时间内，把备用电源的切换步骤工作做好。同时，要每隔一段时间制定一份检修计划，并明确指定负责检修的人员以及需要检修的范围。在维护计划中明确指出容易出现意外区域，并进行详细检查，在检修过程中，若发现问题，要及时派维护小组到现场，并对现场的设计以及维修和保养措施作出具体安排[4]。

2.4 发电设备冒火故障应对措施

2.4.1 统一电气设备规格、参数

在发电厂电气设备规范与参数统一的基础上，确定螺旋弹簧标准、碳刷的压强以及碳刷的阻值，从而为发电设备的火灾故障提供了依据。如要把碳刷的磨损长度控制在1/3以内，如果发现超过1/3必须立即替换，且每次替换时，替换的碳刷数目不得多于整个电刷支架上所有碳刷总数的1/5。基于这一点，有关工作人员要严格遵守有关的标准和规定，对电气设备进行定期的维护，确保在发现问题故障时能够及时处理。

2.4.2 设置相应冷却系统

为了应对发电设备发生火灾问题，针对发电装置的工作特点，可设置相对应的冷却系统。发电设备在长时间运行过程中，会释放出大量的热能，使其与其他部件的工作运行温度不断升高，严重情况下可能加速绝缘老化，进而引发电气运行故障。因此，要从冷却散热方面，为工作人员提供解决方案，例如为发电设备配备冷却散热装置，采用了内水冷却、氢冷却以及密闭气体冷却等方法。电厂可根据自身条件，自行选择最佳冷却方案，以提高电气设备运行质量，并减少甚至避免故障的发生。

2.5 建立健全电气设备检修制度

发电厂电气设备检修制度缺失，将对电气设备在电厂运行期间的效率产生不良影响，进而对供电质量造成影响。电气设备能够保持稳定运行的先决条件是设备质量符合标准，但在现实中，一些发电厂都没有给予足够的关注，也没有完善的电气设备维修体系。在设备维护过程中，维护人员工作态度消极，造成故障检测不及时。由于管理层对检修学习、维护培训等工作的计划部署不够完善，导致部分维护人员综合专业素质长期得不到提升，因此在发电厂电气设备运行中，经常发生故障，影响电力系统的电气设备的使用寿命。

2.5.1 完善电气设备检修程序

为提高电气设备检修程序的有序性、科学性、专业性和规范性，需要加强对检修程序的组织、研究、培训和监督。在检查某种设备前，必须了解其功能、结构及特点，以便选择适合的维护方式。维修方案要结合具体的运行参数及运行状况来确定。例如，如果电厂电气设备有过热的情况，传统的仔细检查方法并不适用，而是需要根据设备的具体信息，以及以往的故障发生频率和内容等，快速分析设备发热的原因，并逐个排查，以确定故障的具体位置，并尽快解决，避免对电厂电气运行效率产生影响。

2.5.2 规范专业技术人员的操作

在电厂电气运行过程中，需要派遣专业技术人员进行全面的监测和追踪，包括对发电设备和电压状态等方面的监测。技术人员需要根据设备保护装置、表计等运行信息，对可能出现故障的节点进行科学评估，并在此基础上对设备进行全面地检查。当发生异常情况时，必须了解故障原因，掌握故障位置，并迅速采取措施解决问题。必须严格遵守相关标准规范要求进行专业操作，切勿随意行事、凭经验操作。例如，当发电设备的电压不稳时，应立即对设备进行实时检查，并在发现问题后尽快解决，不能拖延。待电压恢复到正常范围后，需要在后续的检修工作中，重点对之前的故障点进行查验和维护，以提高电厂的电气运行稳定性，并延长电气设备的使用寿命。

3 结语

综上所述，本文对发电厂电气设备运行常见故障及其应对措施进行了详细研究。通过对故障应对的重要性以及常见故障总结、改进措施等方面的探讨，为发电厂电气运行安全性和可靠性提供了有力的支持。但本文得探讨仍存在一定的局限性，未能详细涵盖所有可能的故障情况和应对措施，同时对于最新技术的应用和发展也需要进一步关注。未来，随着智能化控制、设备更新换代，以及人员配置等方面的不断进步，发电厂电气设备运行的安全性和可靠性将得到进一步提升。因此，要加强对发电厂电气设备运行故障的研究，不断完善应对措施，以适应电力行业的发展需求。