发电厂电气设备维护与故障排除案例

引言发电厂电气设备作为电能生产、传输与转换的核心载体，其可靠性直接决定机组运行稳定性与电网供电质量。设备长期处于高负荷、强电磁环境下，绝缘老化、机械磨损、二次回路异常等问题易引发故障，轻则导致设备停运，重则威胁电网安全。本文结合实际运维案例，剖析典型故障的排查逻辑与处置方法，提炼实用维护策略，为电力运维人员提供参考。一、变压器匝间短路故障：油色谱异常的预警价值（一）故障现象某220kV发电厂主变压器（容量180MVA，型号SFZ11-____/220）在线油色谱监测系统报警，乙炔（C₂H₂）含量从0.1μL/L骤升至5.3μL/L，总烃含量同步上升，且油温较历史同期偏高8℃。运行中变压器声音异常，出现“嗡嗡”声夹杂“噼啪”放电声。（二）故障分析1.油色谱分析：根据《变压器油中溶解气体分析和判断导则》（DL/T722-2014），乙炔是放电性故障的核心特征气体，结合总烃、氢含量增长趋势，初步判断存在匝间短路或局部放电。2.电气试验验证：停电后开展直流电阻测试，发现低压侧A相绕组直流电阻较B、C相偏差达2.3%（超过1%的允许值）；绝缘电阻测试显示A相绕组对地绝缘电阻较出厂值下降40%，进一步指向绕组内部故障。3.故障定位：结合油色谱三比值法（C₂H₂/C₂H₄=0.8，CH₄/H₂=0.6，C₂H₄/C₂H₆=3.2），判定为热-电复合故障，故障点集中在低压绕组匝间。（三）故障排除1.停电检修：申请调度停运变压器，排油后吊罩检查，发现低压A相绕组第3层与第4层导线因绝缘纸老化破损，在电磁力作用下发生匝间短路，局部烧蚀面积约5cm²。2.修复处理：更换受损绕组段（采用同型号绝缘纸、导线复绕），对绕组整体进行真空干燥（温度85℃，真空度≤50Pa，持续48h），恢复绝缘性能。3.验证试验：回装后进行油处理（真空滤油、脱气），再次开展油色谱、直流电阻、绝缘电阻测试，各项指标恢复正常；空载、负载试验通过后，变压器重新投运。（四）经验总结油色谱在线监测需设置多级预警阈值（如乙炔0.5μL/L为预警、3μL/L为告警），结合趋势分析（如周/月增长率）提前识别故障。变压器大修后需重点监测首次投运3个月内的油色谱数据，此时绝缘材料残余气体会干扰判断，需结合电气试验交叉验证。二、高压断路器分闸拒动：二次回路与机构的协同排查（一）故障现象某500kV出线断路器（型号LW36-550）在电网故障时，保护装置发出分闸指令，但断路器未动作，控制屏“分闸位置”指示灯熄灭，“控制回路断线”光字牌亮起。（二）故障分析1.二次回路排查：测量控制回路电源电压为220V（正常），用万用表检查分闸线圈回路电阻，发现电阻无穷大（正常应为80Ω±5%），初步判断回路开路。2.机构与触点检查：打开断路器机构箱，发现分闸回路辅助触点（型号F6-20）因长期电弧灼烧，触点氧化严重，接触电阻达数百欧姆，导致分闸线圈失电。同时，操动机构弹簧储能不足（压力值低于额定值15%），但储能电机控制回路正常，排除储能故障。3.逻辑验证：模拟分闸指令，观察到辅助触点未闭合，分闸线圈无电流，确认故障由辅助触点接触不良+弹簧储能不足（虽未直接导致拒动，但加剧分闸阻力）共同引发。（三）故障排除1.触点更换与调整：更换同型号银氧化镉辅助触点，调整触点压力至150g（通过塞尺测量触点间隙≤0.1mm），确保接触可靠。2.机构维护：对操动机构弹簧进行预拉伸（液压机构补充氮气至额定压力），检查传动连杆销钉、轴承润滑情况，消除卡涩点。3.功能验证：手动储能至额定压力，远方/就地分合闸试验各3次，动作时间、同期性符合规程要求；二次回路绝缘电阻测试≥10MΩ，恢复投运。（四）经验总结断路器“分合闸拒动”需遵循“二次回路→机构→本体”的排查逻辑，优先排除控制电源、回路接线、触点等易损环节。定期（每半年）检查辅助触点磨损情况，采用红外测温监测触点温度，提前更换过热/氧化触点；弹簧机构需每月检查储能压力，液压机构每周监测油压变化率。三、厂用电动机过热烧毁：负载与润滑的连锁故障（一）故障现象某380V引风机电动机（型号YKK450-4，功率400kW）运行中温度达135℃（额定温升80K），热过载保护动作跳闸，解体后发现定子绕组绝缘碳化，轴承内圈磨损严重。（二）故障分析1.负载侧检查：拆除联轴器，手动盘车引风机叶轮，发现转动阻力大（正常应≤0.5N·m），检查风道挡板处于“全关”位置（因挡板执行器故障），导致风机过载。2.电机侧检查：测量定子绕组直流电阻，A相较B、C相偏差3.1%（超过2%的允许值）；轴承润滑脂呈黑色、干结，润滑脂填充量仅为轴承腔的30%（正常应为1/2~2/3），轴承游隙因磨损增大至0.3mm（出厂值0.15mm）。3.故障链梳理：挡板故障→风机过载→电机电流超限→绕组发热；轴承润滑不足→磨损加剧→转子偏心→气隙不均→附加损耗增大→进一步过热，最终导致绝缘击穿。（三）故障排除1.负载修复：更换引风机挡板执行器（型号SKD62），调整挡板行程至“全开”位置，手动盘车风机叶轮阻力≤0.3N·m。2.电机维护：更换定子绕组（采用F级绝缘漆浸烘处理），更换SKF____CC/W33轴承，填充3#锂基润滑脂至轴承腔2/3容积，调整气隙偏差≤0.05mm。3.试运行监测：电机空载运行30min，电流平衡度≤5%；带载运行2h，温度稳定在85℃，振动幅值≤2.8mm/s，各项参数正常。（四）经验总结厂用电动机故障需结合“负载-电机-电源”三维分析：负载卡涩、电源缺相、电机轴承/绕组问题均可能引发过热，需逐一排查。建立“润滑周期表”：根据电机转速（4极电机1500r/min），每3个月补充润滑脂，每年彻底更换；采用振动监测（如测振仪每周检测轴承振动）提前发现磨损隐患。四、发电厂电气设备维护策略与技术升级（一）预防性维护体系构建1.状态监测全覆盖：变压器：油色谱在线监测（每小时采集）+局部放电超声监测（每月一次）+绕组光纤测温（实时监测热点温度）。断路器：机械特性监测（分合闸时间、速度、同期性，每季度一次）+二次回路绝缘监测（每月一次）。电动机：振动频谱分析（每周）+定子电流谐波分析（每天，通过SCADA系统采集）。2.定期试验标准化：严格执行《电力设备预防性试验规程》（DL/T596-2021），变压器每3年开展绕组变形试验（频率响应法），断路器每2年开展灭弧室真空度检测（真空度≤10⁻⁴Pa），电动机每年开展定子绕组匝间耐压试验。（二）故障诊断技术升级1.AI辅助诊断：搭建设备故障诊断模型，输入油色谱、电气试验、振动等多源数据，通过机器学习算法（如随机森林）识别故障类型（准确率≥90%），缩短诊断时间50%以上。2.数字孪生应用：建立变压器、断路器等核心设备的数字孪生模型，模拟不同故障下的温度场、电场分布，辅助制定检修方案（如变压器绕组修复的最优干燥参数）。（三）人员能力提升路径1.案例复盘机制：每月组织故障案例复盘会，还原故障排查过程，分析“误判点”“低效环节”，形成《故障排查手册》。2.实战化培训：搭建1:1仿真试验平台，模拟变压器匝间短路、断路器拒动等故障，要求运维人员在30分钟内完成故障定位与处置，考核通过后方可独立值班。总结发电厂电气设备故障具有隐蔽性、连锁性、危害性，维护与故障排除需以“预防为主、精