水電站電氣設備安全運行與故障檢修

李祖良

摘要

對水電站運營中暴露出的運檢問題進行分析;從故障診斷的技術革新、人員工作的效率提升等方面提出框架性應對建議，以起拋磚引玉之效;以勵磁裝置和變壓器為例對水電站電氣設備常見故障進行梳理并作原因剖析，并總結出檢測法、經驗法等方法作為電氣設備故障的解決方法。

【關鍵詞】水電站 電氣設備 運行維護 故障檢修

做好水電站電氣設備的運行維護和故障檢修對于保障電站長周期健康運轉運、降低各級電能損耗、規避電氣火災和人員觸電等有著重要意義。

1 水電站電氣設備檢修與運行的主要問題

當下水電站運維與檢修主要暴露以下問題。

1.1 重使用、輕維護

有些水電站被短期利益所左右，常抱僥幸心理，讓電氣設備“能撐就撐”，盡量延長其連續工作周期。這種用法會導致電氣設備的持續“亞健康”，給后續運行埋下定時炸彈。

1.2 檢修模式落后

由于輕維護，必然產生大量故障檢修事件，使得水電生產缺乏計劃性。另一個極端是沿襲定期檢修模式，該模式無視不同元件的差異化，導致檢修過剩和正常設備的不必要破壞。

2 檢修革新與運維提升的框架性建議

檢修革新與運維提升是一個系統工程。

2.1 故障診斷的技術革新

電氣設備運行有兩種情形：

（1）趨勢性惡化;

（2）偶發性故障。

對于第一種類型，因進程緩慢且一般不實質削弱設備功效，只需關注其惡化速率，并據此觸發異常態勢預警。對于第二種類型，需要建立基于模式識別的快速評估體系，以辨識在線監測所采集到的零星異常數據是否表征故障即將呈現。以上兩類方法相輔相成，不但為科學的狀態檢修計劃的制定提供決策支撐，也為最大程度規避故障檢修提供技術保障。

2.2 日常工作的效率提升

由于科技發展，大量數字化設備充斥生產場所，對這些設備作仔細巡視是不可能的，但可通過方法創新來達成巡視速度和質量的雙贏（如在表征設備正常運行的指示燈旁標貼紅點，巡視時只需看紅點處的燈即可）。對于調控人員，著重以事故演練手段來提升其故障應對能力。

3 水電站電氣設備常見故障及原因分析

本文結合筆者工作實際，就常見的、重要的故障態勢進行研究，以求起到拋磚引玉之功效。

3.1 勵磁裝置故障

勵磁裝置是水電生產的核心元件之一，其故障形態主要是因勵磁電壓升高而導致的磁繞組直流電阻降低。原因分析：處于運轉的勵磁裝置會因物理磨損而出現電刷彈簧松動現象，使電刷與滑環的間隙變大，導致滑環灼燒。

3.2 變壓器故障

變壓器負責電壓等級轉化，是水電輸出、分配環節不可或缺的一環。變壓器的常見故障態勢有：

3.2.1 聲音異常

正常運行的變壓器發出的是有節奏的低頻聲（甚至近乎為靜音），異常則是指“嗡嗡”、“吱吱”，甚至無節奏噪音。原因分析見圖1所示。

3.2.2 絕緣瓷套管損傷

原因分析：當電容式套管表面出現污垢且未能及時處理，則管內縫隙存在的游離電會導致套管閃絡并持續蔓延;也有可能是變壓器密封橡膠墊質量低下或螺母壓緊度不夠使絕緣套管的密封出現差錯。

4 故障檢修技術措施研究

故障不能百分百避免，一旦故障發生，應尋求有效的方法執行故障檢修。

4.1 檢測法

即通過電子儀器對設備電路進行檢測，常用的有電阻檢測法和電壓檢測法。

4.1.1 電阻檢測技術

利用電阻表對設備線路進行檢測，判斷是否通暢（暢通的話會呈現電阻會與通過電流成反比的現象）。

4.1.2 電壓檢測技術

利用電壓表的大阻值來測量線路兩點的電壓差，若兩點間電壓差不為0，則判定測量區間線路存在接觸不良現象，若兩點間電壓近乎電源電壓且接觸器不動作，則判定線路斷線。

4.2 經驗法

顧名思義，依托長期積累的豐富經驗進行故障快速處置。主要技術：

4.2.1 彈壓活動部件技術

即對設備活動部件作頻繁彈壓操作，糾圖1：水電站變壓器運行聲音異常故障的分析正部件動作卡澀或觸頭氧化問題，適用于部件觸頭存在接觸不良的情形。

4.2.2 電路敲擊技術

即利用橡皮錘對工作設備進行輕微敲打，若故障消失，則說明內部元器件有不嚴重的接觸不良問題，適用于帶電狀態下的故障排查。

4.2.3 黑暗觀察技術

設備放電一般伴有“嗤嗤”聲，但由于運行噪音的影響，可能不容易被捕捉到，但可選擇黑暗環境進行火花觀察，以增強判斷準確性。

4.3 PLC系統的抗干擾

PLC系統是自控部分的核心，長期處于電磁環境中，加強PLC的抗干擾十分必要。技術手段：

（1）采取隔離措施，即在PLC系統內布置若干光電耦合器和光電可控硅，以期對外部電磁環境進行隔離;

（2）保障輸出端，即輸出模塊選擇為繼電器型。

5 結論

水電站長周期穩定運行的重要保證是做好電氣設備的運行維護和故障檢修工作。應合理吸納新技術、新理念，變革相關制度，積極創新，使運維效率得到提升、檢修質量得到保障。

參考文獻

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