綜述發電廠電氣運行中常見故障的之淺析

趙淑媛

摘要：發電廠的電氣系統作為一個比較復雜系統，在發電過程中存在諸多的不足和紕漏，極大不利于電廠的安全生產。本文主要闡述了發電機滑環碳刷冒火的原因及防治辦法; 造成高、低壓備用電源自動投入裝置不能安全自動投運的原因及處理方法; 電氣接地網的檢查及維護等問題。

關鍵詞: 發電廠; 碳刷; 備用電源; 電氣接地

中圖分類號： F407 文獻標識碼： A

一、發電廠電氣運行出現故障的原因

1、發電機電壓值超出允許范圍

發電廠的電氣系統想要正常運行，需要將電壓維持在固定值之上。將額定電壓上下浮動5%作為標準界限，如果電壓過高，超過額定電壓值5%，為了保證電機容量能夠趨于穩定狀態，發電機的電機轉子就會脫離常態進行高速運轉，相對于正常狀態，其轉子電流就會大幅度增加，使得機組溫度上升，設備加速老化。如果電壓過低，低于額定電壓值90%，狀態就完全相反。因此，我們不難看出電氣設備的運行質量會受到發電機電壓值的直接影響。

2、發電機升溫過高、過快

一般來說，發電廠發電機都需要長期處于運行狀態下，特別是大型發電廠，需要更多的融入運行時間，日常工作的高速運轉導致發電機升溫過高、過快。再加上運行過程中，銅部件、鐵部件的高速工作，在運轉中的機械能就會轉變成熱能，導致發電機組溫度升高。由于絕緣部分長時間處于高溫狀態，會逐漸老化，也會降低其絕緣性?？傮w來說，發電機升溫過快、過高的原因是因為機組工作時間太長、冷卻系統無法有效工作。無論是哪一類原因，都會降低工作效率，導致電氣系統受到損壞。

3、備用電源出現了異常自動切換現象

在電氣系統運行中，電廠都會配備備用電源，如果發電機出現突然斷電現象，就能夠及時接替，確保發電機組的正常運行。一般來說，備用電源與原本設備的配置數量、性能都相差不大。一旦母線上某一個電機設備出現故障，就需要備用電源接入，各個設備都暫時處于緩慢運轉的狀態中，等待備用電源接入，隨著電壓的突然增大，電機的正常工作就會受到影響。在備用電源啟動之后，母線設備會迅速提升運轉速度，電機無法及時做好調整，就很容易出現混亂，導致電氣系統受損。

4、存在電氣接地問題

電氣接地主要分為直流與交流兩類。隨著最近幾年用電量的大幅度增加，也使得發電廠的用電負荷急速上升，隨著電壓值的升高，在電阻一定時，就會提升其電流，為了確保人員的安全，就需要檢查其電氣接地狀況。在直流接地之后，電動機不會因為短路而被迫停止，因此，為了避免電容熔斷，就需要做好及時的檢修。交流接地一般都是因為老化、受潮或者腐蝕引起的，這樣也會影響到人員的人身安全。

二．高壓廠用備用電源自動切換問題

高壓廠用電源自動切換(備用電源自動投入)有2 種方式:①無時限快速切換;②低電壓閉鎖限時切換(即慢速切換)。

2.1 高壓廠用電動機在備用電源

投入時所承受的電壓分析在高壓廠用電源因某種原因跳閘后, 該段母線上所有電動機將減速運行, 由于電動機定子繞組將產生變頻反饋電壓, 即在母線上產生殘壓。該殘壓將隨時間而衰減, 并且和系統的相位差隨時間而變化。

電源切換后, 高壓廠用電動機上承受的電壓Um=ΔU?Xm/(Xs+Xm), 令K=Xm/(Xs+Xm), 則Um=KΔU。

( 1) 當實現備用電源切換到母線上時, 電動機上將突加一個電壓KΔU, 如ΔU 過大, 會對電動機造成很大的沖擊電流,切換時間愈短, ΔU 愈小。設計手冊規定, 當K=0.67 時, 在0.3s內切換是安全的。

( 2) θ 角( Ud 與Us 相角差) 隨時間的變化主要和母線上所帶大型電動機的容量及特性有關。對于不同容量的發電機組,θ 角隨時間的變化不一樣, 就是同容量發電機組也因所選主要輔機的不同而不同。

( 3) θ 角在120°~140°時切換最危險。這時電動機承受的沖擊電壓最大, 可能造成電動機的損壞、損傷或過流保護動作跳閘。

( 4) 如切換時間過長, 一方面機組輔機轉速降低過多, 造成鍋爐運行工況變壞;另一方面, 母線殘壓過低, 切換后電動機自起動困難, 可能造成機組較大的擾動甚至停運。

2.2 快速切換存在的問題

根據機組所選用輔機的電動機情況, 有的機組的高壓廠用電源切換設計為無時限切換。由于所選用的斷路器是國產少油式開關, 其合閘時間在0.2s 左右, 再加上繼電器動作時間, 切換時間將長達0.3s , 所以切換是不安全的。已投入運行的電廠是這種切換方式的, 應盡快將高壓廠用母線上電源開關更換為合閘速度快的真空斷路器或SFG 斷路器(其合閘時間是0.08s~0.10s ), 這樣切換才比較安全。有的進口機組將快速切換限定在150ms 以內, 如果切換失敗自動轉換成慢速切換, 這種設計更為合理。

2.3 慢速切換存在的問題

國產機組高壓廠用電源自動切換采用慢速切換的也不少,設計采用低電壓檢定加時間閉鎖的切換方式, 即切換條件為:①母線電壓低于某值才允許切換; ②切換限定在某整定時間內完成。問題是低電壓檢定繼電器和時間閉鎖繼電器如何整定才能既保證切換一次成功, 又保證高壓廠用電動機在切換中不受到過電壓沖擊, 并在電動機允許承受的電壓下實現盡快切換。低電壓檢定繼電器的整定必須考慮最壞情況, 即系統電壓和廠用母線殘壓正好反相時切換。如果備用電源切換瞬間, 系統電壓在高壓廠用變壓器上的壓降約30V(30%Ue), 為保證切換時加在母線上高壓廠用電動機的電壓不超過1.1Ue , 并考慮到低電壓檢定繼電器接點閉合到備用電源合閘的短暫時間內,廠用母線電壓仍在降低, 低電壓廠用繼電器的整定值可整定為45V(45%Ue), 但一般不應大于45V。

三、電氣設備接地問題

電氣接地是電力系統保證設備和人身安全的重要措施。我國電力系統的接地方式一般用鋼材作為接地材料。接地體的連線和接地引下線一般采用40mm×4mm 的扁鋼， 有的接地引體的腐蝕因素， 致使運行中的發電廠因接地線的嚴重銹蝕造成嚴重的事故。為了提高接地系統的可靠性， 應該從設計上就考慮各種腐蝕因素對接地體的影響， 用加大接地鋼材的面積或采取一定的防腐措施以保證接地系統的使用壽命。對已經運行的電氣裝置， 必須定期檢查接地系統的銹蝕情況。只靠測量接地引下線的接地電阻并不可靠， 因為當引下線尚未銹斷時， 所測的接地電阻可能是合格的， 而當通過很大的接地電流時就可能被熔斷， 所以必須挖開地面， 用敲打的方式檢查接地體的銹蝕情況。

四、發電廠電氣設備管理措施分析

1、加強電氣設備的檢修，確保電氣設備穩定運行

如果發電機出現故障，導致其產生了自動跳閘的狀態，則對發電廠的電氣設備會造成非常大的沖擊和損害。對這種情況的預防應從檢查電機設備外觀入手，同時持續觀察其電壓變化情況，良好地完成電機的日常保養工作。

2、嚴格監視，有效管理電機的電壓

如果發電廠電機兩端的電壓不穩，則其不但會對電機的工作壽命造成嚴重的影響，而且還會導致發電廠電氣設備出現嚴重的損壞。在對發電廠電機電壓進行管理時要確保對其進行嚴密的監控，一旦確認出現了電壓不穩問題則可以采取切除部分負荷的方法來進行解決。要充分利用各種保護設備，確保其充分發揮應有的作用。

3、加強地線管理，確保接地線的合理性

接地線能夠有效保障發電廠電氣設備運行人員的安全，因此在對電氣設備進行布置時要充分利用相關的接地線，提高整個發電廠電氣設備的安全性，有效地降低其對地電壓，同時還要可靠保障發電廠電氣中的直流系統正常運行，從管理上提升發電廠電氣設備運行人員對接地報警的重視，確保接地時其能做出正確的分析，避免事故的擴大。

結束語

發電廠電氣系統屬于復雜而又龐大的系統，但是不同的發電廠電氣系統安裝所需要的外界條件也是不同的，這也是事故發生的原因之一，因此，保障電氣設備的安全運行，就是發電廠關注的焦點。

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