分析电厂电气设备故障的解决对策

刘献超

（国网石家庄供电公司）

由于电力系统中存在着许多影响因素和条件的制约，导致一些突发事故发生，对于电厂来说突发情况影响到整个机组的安全稳定运转以及供电质量等一系列重要问题，甚至导致整个机组停运。故障诊断是指对电气设备进行全面的监测，发现问题并及时处理，采取相应措施以解决这些难题。电气设备要满足供配电的需求，为企业生产及居民生活提供电力需求。当发生发电机突然停止、线路短路或者其他不确定因素引起电力故障时，迅速对故障状态做出判断并采取一定有效处理手段排除问题，保证电厂电气设备运行安全性以及可靠性，减少不必要损失并提高其经济效益。电厂电气设备的诊断工作是一项综合性、系统性，技术性非常强的系统工程，对电气设备进行及时有效分析，在日常运行中不断总结经验教训，能够为后续处理提供依据，帮助技术人员快速找到故障所在，通过分析可以找出电厂发生短路时的原因并制定出相应对策和保护方案等相关工作，采取相应措施更好更快解决该问题［1］。

2.1 发电机故障

电机作为电厂的核心驱动，是整个系统的心脏，常见的故障主要有电机不能启动、启动时熔断器熔断或者继电器断开，主要原因为绕组有两相或三相出现的断路现象。进行故障分析时，首先判断是因为电路故障还是电机故障，通过测量三相电源电压来判断，若检测三相电压正常，说明电机出现故障。如果电机发出嗡嗡声且不转动，通过测量电机三相电压判断是否出现过载的运行工况，通过断开负荷观察电机运行声音以及转速，如果都正常可以判定为过载，如果情况没有改善，则有可能出现电机缺油、轴承损坏、轴颈损坏、转子和内膛相碰等机械故障，同时听到电机周期性的“嚓嚓”声。造成电机扫膛故障可能是由于轴承内外圈间隙太大，轴承长期磨损形成的。实际运行中发现，通常在电动机绕组接头、引线等接口位置会发生断路故障［2］。故障情况如图1和图2所示。

图1 电动机缺相烧机

图2 电机过载过热

2.2 开关设备故障

开关设备一般含高压开关设备以及低压开关设备，主要包含隔离开关、负荷开关以及断路器等元器件，如果发生故障直接会导致电气设施停运。开关故障原因主要是由于载流接触面不满足设计要求，开关接触点接触不良等，造成开关设备在实际运行合闸失效，接线处过热故障。断路器常见的故障为开关拒动、误动作，以及运行中出现的异响。断路器故障还有可能是由于合闸接触器动作限值偏差产生误动现象。开关在环境中受到污染，导致锈蚀现象，也会造成动作不良，开关卡涩问题。断路器发生异常跳闸通常是由于内部元器件故障，内部电路系统故障导致判断错误，运维不及时导致问题积累。开关出现不合格通常是由于产品自身的问题，比如制造工艺不合规，产品检验不符合标准，材料选择不合理等均可导致开关设备运行故障。另外，开关设备在安装过程中安装人员的技术水平、施工质量也会对其运行产生重要的影响，触头、接线结合处安装的稳固性，会影响开关接触［3］。

2.3 接地故障

目前很多电厂的电力系统还存在一些缺陷，在发电配电的过程中，设备接地作为一种必备的保护措施得到广泛应用，不仅可以保护电气设备，还可以保护人员安全。电厂电气设备的接地故障通常有两种情况，一种是由于电力系统中存在大量电流导致其在运行过程中会产生巨大压力进而使电压降低。另外一种就是由外部环境因素而造成内部导体与外部电路接触不良会产生一定程度上的电流。随着电厂电气设备数量的增大，接地故障发生的概率及频率也逐渐上升，电机交流接地故障发生的概率最多。在发生接地故障时，由于电气设备的外部结构以及内部构造，引起电流超过正常值，由于非故障相对地电压升高，系统中在绝缘薄弱点可能造成击穿，造成电气设备发生短路，甚至会由于高电压导致电压互感器烧坏。接地故障点产生的电弧，会直接导致设备烧坏。

2.4 发电机碳刷冒火故障

在电厂的电气设备中，由于发电机自身结构复杂、工作环境恶劣等，其内部绝缘受到严重侵蚀和破坏。电压及电流过高，发电机又很少停机，导致整个发电机组运行环境温度不断升高，自身发热，长期处于满负荷运载。运行过程电流变化导致碳刷的卡簧变形，造成接触不良引起碳刷冒火故障，另外除了定子线圈之外，线圈管也会出现故障，导致线圈管无法满足正常功能。

2.5 备用电源故障

在实际的运行过程中，由于电厂电气设备自身存在一些问题，导致电力系统无法正常运转，所以备用电源是非常重要并且必不可少，是电厂电气设备安全运行的保障，当发电机突然出现故障等紧急停电、断电时，能够及时提供电源，另外提高电网稳定性也非常重要。备用电源故障时，在紧急情况不能直接启动，或者出现延迟启动，进而导致电厂关键设备不能良好地运行［4］。

3.1 电机故障解决对策

首先要对设备故障原因进行诊断，从而制定科学高效的处理对策。当电机启动异常，应检查发电机外观是否正常，电流表指示上升或为零电动机缺相运行现象，再进行绝缘测量，排除电机缺相、短路等故障。防止电动机缺相运行解决对策，最直接的方法就是运维人员巡检，一旦出现问题及时排除，另外一个有效的技术手段在电动机回路中增加缺相保护装置，在实践中运行中证明是有效的。日常维护对于电机重点检查接头位置，出现接触不牢固需及时稳固，对于接触点变形的位置或者材料进行更换。对于电机长时间高温腐蚀情况，为减少设备老化，应该采取必要的隔热处理，延长设备使用寿命。

3.2 隔离开关与断路器的维护检修

对于隔离开关的维护与检修，需要注意以下几点。

1）要检查隔离开关的绝缘部件是否完整，有无异常放电情况。

2）检查传动和机械部件接触是否良好，检查隔离开关时要缓慢操作开合闸，观察触刀的接合状态，如触刀发生侧片卡撞情况要及时进行调整，确保触刀正确接触到绝缘子。

3）隔离开关一旦发生卡涩，应先检查开关安装是否符合负载标准，对于开关自身出现的质量问题应及时进行更换。

4）对于松动、锈蚀的部件及时进行处理，对于程度较轻的锈蚀可以进行除锈处理，如重度损害则必须更换部件。

5）相关人员要加强断路器的维护，加强断路器链路中的电气设备监控，确保电流电压等参数在正常标准范围内，避免超负荷运行［5］。

3.3 发电机碳刷冒火故障解决措施

发动机碳刷冒火一般是机械故障导致，主要可以从以下几个方向入手：

1）检查用于固定发动机碳刷的螺丝是否松动、损坏，及时加固。

2）检查发动机碳刷卡簧是否发生形变，对于已经形变的卡簧进行更换。

3）检查离环绕电磁电阻丝是否发生位置偏移，长时间的摩擦运转有可能导致离环绕电磁电阻丝偏移，对已偏移的进行复位。

4）在日常运维中，及时清理发电机内的污垢，防止污垢渗入影响发动机运行和寿命。

5）加强电气设备维护人员的素质培养，提高责任感和专业性，以便在发生问题后第一时间解决。

3.4 滑环碳刷冒火故障的应对策略

电厂的发电机在运行的过程中，滑环碳刷冒火是经常发生的现象，可以通过以下措施来预防滑环碳刷冒火的现象，保障电厂的经济效益，促进可持续发展。

1）统一配置各电气设备的压簧，采购相同规格参数的压簧并统一对压簧的压力进行配置。

2）定期对发电机滑环的滤网进行拆卸清理，确保进风量正常。

3）选用与刷握匹配度较高的碳刷，碳刷和刷握中间留1～2mm的间隙，检查碳刷活动情况。

4）运维班组加强对发电机滑环、碳刷和压簧的全面检查，每周进行除灰和吹扫并做好巡检记录。

5）使用测温仪对发电机滑环进行测温，频率至少保证2h一次，当温度过高时，及时检查发热源并采取有效措施［6］。

电厂电气设备的维修工作是一项专业性很强、技术要求高且难度大的工作，一定要由专业人员来处理故障，就必须对相关技术人员进行培训。首先可以由定期开展一些知识和技能等方面有关内容讲座，其次在日常运行中也应该多组织经验交流会，或者请专家来现场指导检修人员如何保养维修工作，最后还应当加强对于电气设备故障处理流程的专业性人才培养，并建立专门的技术档案库，建立专门机构负责维护检修工作。通过对相关工作人员定期进行技术学习与考核，不断更新维修理念及方法，培养一批具有较强操作能力、技术水平较高、责任心强且能够熟练掌握相关技能和知识的工作人员。在实际操作过程中要严格按照要求规范化程序来执行和实施维修标准，从增加实践能力与操作熟练程度等方面来提升检修工作效率，从而保证设备在正常运行状态下可以保持稳定可靠的运转状态。

随着社会经济的发展，能源消耗量也在增加，电厂电气设备在保障生产安全和提高电能质量等方面起到至关重要作用。故障问题一直以来都是制约发电企业生存与发展最为重要因素之一，通过对设备工作条件进行分析，及时排查隐患，实现安全稳定运行以及高效节能环保运转。