赵淑媛

摘要：发电厂的电气系统作为一个比较复杂系统，在发电过程中存在诸多的不足和纰漏，极大不利于电厂的安全生产。本文主要阐述了发电机滑环碳刷冒火的原因及防治办法; 造成高、低压备用电源自动投入装置不能安全自动投运的原因及处理方法; 电气接地网的检查及维护等问题。

关键词: 发电厂; 碳刷; 备用电源; 电气接地

中图分类号： F407 文献标识码： A

一、发电厂电气运行出现故障的原因

1、发电机电压值超出允许范围

发电厂的电气系统想要正常运行，需要将电压维持在固定值之上。将额定电压上下浮动5%作为标准界限，如果电压过高，超过额定电压值5%，为了保证电机容量能够趋于稳定状态，发电机的电机转子就会脱离常态进行高速运转，相对于正常状态，其转子电流就会大幅度增加，使得机组温度上升，设备加速老化。如果电压过低，低于额定电压值90%，状态就完全相反。因此，我们不难看出电气设备的运行质量会受到发电机电压值的直接影响。

2、发电机升温过高、过快

一般来说，发电厂发电机都需要长期处于运行状态下，特别是大型发电厂，需要更多的融入运行时间，日常工作的高速运转导致发电机升温过高、过快。再加上运行过程中，铜部件、铁部件的高速工作，在运转中的机械能就会转变成热能，导致发电机组温度升高。由于绝缘部分长时间处于高温状态，会逐渐老化，也会降低其绝缘性。总体来说，发电机升温过快、过高的原因是因为机组工作时间太长、冷却系统无法有效工作。无论是哪一类原因，都会降低工作效率，导致电气系统受到损坏。

3、备用电源出现了异常自动切换现象

在电气系统运行中，电厂都会配备备用电源，如果发电机出现突然断电现象，就能够及时接替，确保发电机组的正常运行。一般来说，备用电源与原本设备的配置数量、性能都相差不大。一旦母线上某一个电机设备出现故障，就需要备用电源接入，各个设备都暂时处于缓慢运转的状态中，等待备用电源接入，随着电压的突然增大，电机的正常工作就会受到影响。在备用电源启动之后，母线设备会迅速提升运转速度，电机无法及时做好调整，就很容易出现混乱，导致电气系统受损。

4、存在电气接地问题

电气接地主要分为直流与交流两类。随着最近几年用电量的大幅度增加，也使得发电厂的用电负荷急速上升，随着电压值的升高，在电阻一定时，就会提升其电流，为了确保人员的安全，就需要检查其电气接地状况。在直流接地之后，电动机不会因为短路而被迫停止，因此，为了避免电容熔断，就需要做好及时的检修。交流接地一般都是因为老化、受潮或者腐蚀引起的，这样也会影响到人员的人身安全。

二．高压厂用备用电源自动切换问题

高压厂用电源自动切换(备用电源自动投入)有2 种方式:①无时限快速切换;②低电压闭锁限时切换(即慢速切换)。

2.1 高压厂用电动机在备用电源

投入时所承受的电压分析在高压厂用电源因某种原因跳闸后, 该段母线上所有电动机将减速运行, 由于电动机定子绕组将产生变频反馈电压, 即在母线上产生残压。该残压将随时间而衰减, 并且和系统的相位差随时间而变化。

电源切换后, 高压厂用电动机上承受的电压Um=ΔU?Xm/(Xs+Xm), 令K=Xm/(Xs+Xm), 则Um=KΔU。

( 1) 当实现备用电源切换到母线上时, 电动机上将突加一个电压KΔU, 如ΔU 过大, 会对电动机造成很大的冲击电流,切换时间愈短, ΔU 愈小。设计手册规定, 当K=0.67 时, 在0.3s内切换是安全的。

( 2) θ 角( Ud 与Us 相角差) 随时间的变化主要和母线上所带大型电动机的容量及特性有关。对于不同容量的发电机组,θ 角随时间的变化不一样, 就是同容量发电机组也因所选主要辅机的不同而不同。

( 3) θ 角在120°~140°时切换最危险。这时电动机承受的冲击电压最大, 可能造成电动机的损坏、损伤或过流保护动作跳闸。

( 4) 如切换时间过长, 一方面机组辅机转速降低过多, 造成锅炉运行工况变坏;另一方面, 母线残压过低, 切换后电动机自起动困难, 可能造成机组较大的扰动甚至停运。

2.2 快速切换存在的问题

根据机组所选用辅机的电动机情况, 有的机组的高压厂用电源切换设计为无时限切换。由于所选用的断路器是国产少油式开关, 其合闸时间在0.2s 左右, 再加上继电器动作时间, 切换时间将长达0.3s , 所以切换是不安全的。已投入运行的电厂是这种切换方式的, 应尽快将高压厂用母线上电源开关更换为合闸速度快的真空断路器或SFG 断路器(其合闸时间是0.08s~0.10s ), 这样切换才比较安全。有的进口机组将快速切换限定在150ms 以内, 如果切换失败自动转换成慢速切换, 这种设计更为合理。

2.3 慢速切换存在的问题

国产机组高压厂用电源自动切换采用慢速切换的也不少,设计采用低电压检定加时间闭锁的切换方式, 即切换条件为:①母线电压低于某值才允许切换; ②切换限定在某整定时间内完成。问题是低电压检定继电器和时间闭锁继电器如何整定才能既保证切换一次成功, 又保证高压厂用电动机在切换中不受到过电压冲击, 并在电动机允许承受的电压下实现尽快切换。低电压检定继电器的整定必须考虑最坏情况, 即系统电压和厂用母线残压正好反相时切换。如果备用电源切换瞬间, 系统电压在高压厂用变压器上的压降约30V(30%Ue), 为保证切换时加在母线上高压厂用电动机的电压不超过1.1Ue , 并考虑到低电压检定继电器接点闭合到备用电源合闸的短暂时间内,厂用母线电压仍在降低, 低电压厂用继电器的整定值可整定为45V(45%Ue), 但一般不应大于45V。

三、电气设备接地问题

电气接地是电力系统保证设备和人身安全的重要措施。我国电力系统的接地方式一般用钢材作为接地材料。接地体的连线和接地引下线一般采用40mm×4mm 的扁钢， 有的接地引体的腐蚀因素， 致使运行中的发电厂因接地线的严重锈蚀造成严重的事故。为了提高接地系统的可靠性， 应该从设计上就考虑各种腐蚀因素对接地体的影响， 用加大接地钢材的面积或采取一定的防腐措施以保证接地系统的使用寿命。对已经运行的电气装置， 必须定期检查接地系统的锈蚀情况。只靠测量接地引下线的接地电阻并不可靠， 因为当引下线尚未锈断时， 所测的接地电阻可能是合格的， 而当通过很大的接地电流时就可能被熔断， 所以必须挖开地面， 用敲打的方式检查接地体的锈蚀情况。

四、发电厂电气设备管理措施分析

1、加强电气设备的检修，确保电气设备稳定运行

如果发电机出现故障，导致其产生了自动跳闸的状态，则对发电厂的电气设备会造成非常大的冲击和损害。对这种情况的预防应从检查电机设备外观入手，同时持续观察其电压变化情况，良好地完成电机的日常保养工作。

2、严格监视，有效管理电机的电压

如果发电厂电机两端的电压不稳，则其不但会对电机的工作寿命造成严重的影响，而且还会导致发电厂电气设备出现严重的损坏。在对发电厂电机电压进行管理时要确保对其进行严密的监控，一旦确认出现了电压不稳问题则可以采取切除部分负荷的方法来进行解决。要充分利用各种保护设备，确保其充分发挥应有的作用。

3、加强地线管理，确保接地线的合理性

接地线能够有效保障发电厂电气设备运行人员的安全，因此在对电气设备进行布置时要充分利用相关的接地线，提高整个发电厂电气设备的安全性，有效地降低其对地电压，同时还要可靠保障发电厂电气中的直流系统正常运行，从管理上提升发电厂电气设备运行人员对接地报警的重视，确保接地时其能做出正确的分析，避免事故的扩大。

结束语

发电厂电气系统属于复杂而又庞大的系统，但是不同的发电厂电气系统安装所需要的外界条件也是不同的，这也是事故发生的原因之一，因此，保障电气设备的安全运行，就是发电厂关注的焦点。

参考文献：

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