水電站電氣設備故障問題解析

肖書寶

摘 要：水電站是電力系統的重要組成，水電站內各電氣設備運行狀態直接影響整個電力系統運行質量，為確保社會正常穩定用電，需定期檢查維修水電站電氣設備，最大程度降低故障影響，減少損失。為此，本文將從電氣設備常見故障類型與原因、電氣設備檢維修措施與主要電氣設備故障檢修三個方面就水電站電氣設備故障問題進行解析。

關鍵詞：水電站;電氣設備;故障檢修

中圖分類號：TV738 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）04-0183-02

1 電氣設備常見故障原因及類型分析

1.1 電壓偏移導致的電氣設備故障

若電氣設備的運行電壓低于或高于額定電壓，電氣設備的運行狀態會受到一定影響，而影響的程度則取決于偏移值的大小以及持續時間的長短，若持續時間過長或偏移值過大，電氣設備可能會出現較為嚴重的故障[1]。

1.2 電弧導致的電氣設備故障

電弧的可導電性可能會造成電氣短路，電弧屬于可導電的離子流，質量較輕，能夠迅速移動與拉長。若開關絕緣油等材料被電弧擊中后會急劇膨脹，進而引發爆炸事故或導致電氣設備短路。

1.3 調速器引發的電氣設備故障

調速器可引發的電氣設備故障有：電液轉換器故障、主控單片機故障等。當電液轉換器出現運行故障時，通常會有如下表現：在機組正常運行或調速器上電情況下，電液轉化器不振，對控制、操作命令液壓隨動系統無反應[2]。根據以往經驗，分析導致這一故障出現的原因：（1）機械故障，長期運行油質不凈或其本身異物導致發卡。如果是該原因引起設備故障，可在檢修時將其活塞反復運動幾次或進行清洗，能有效消除故障。（2）電器故障，主要是因為電液轉換器工作回路斷線或主控單元故障造成。如果電氣設備出現這一故障，需盡快轉換機組運行方式，使其在手動方式下運行，并盡快做專業化處理，最大程度減少故障影響。

另外一種故障類型是主控單片機故障。這一故障是由于調速器在運行過程中發生單片機啟動后不能按預定的程序正常執行而導致的死機故障。這一故障的外在表現是：調速器無法正常工作且電液轉換器不振[3]。如果電氣設備在運行過程中出現這一故障，需對單片機進行再上電，并及時將其復位，通過這樣的簡單處理可確保機組正常運行，其余處理措施需在做完故障測試并查明具體故障元件后，針對具體故障元件故障部位做相應處理。

1.4 發電機組引發的電氣設備故障

水電站內電氣設備需要經歷頻繁開、停機操作，頻繁開停機會導致設備出現故障的幾率上升。例如：當上位機發出開機指令時，冷卻水系統、油系統等會根據預定流程逐一打開，當程序走到開調速器環節時，調速器拒動，整個運行流程被迫中斷。導致調速器拒動的主要原因有：（1）調速器設備故障;（2）繼電器與PLC模塊故障;（3）通信故障。

由于引起故障原因較多，因此在短時間內無法準確掌握故障元件以及引起故障原因，只能根據電氣設備相關運行特點，預測可能存在的故障原因，并對電氣設備作出幾點檢查[4]：（1）檢查電源與調速器本體，判斷是否是調速器自身出現問題;同時也對操作把手與油壓裝置進行檢查，做進一步的故障排除。（2）檢查PLC模塊，檢查內容包括PLC模塊上相應開出點與繼電器，檢查兩者工作狀態，若繼電器與PLC模塊上各開出點正常動作，則可排除對這發面的猜測。（3）需密切注意開機時的通信情況，如開機時出現通信異常狀況，則可將故障類型初步判斷為通信故障。（4）在開機環節，由于機組轉速過快導致勵磁系統未按預設流程起勵建壓，也會影響電氣設備的正常運行，引發設備故障。當出現這一情況時，首先需要對水電站內的勵磁系統進行檢查，分析判斷勵磁系統是否正常運行，其次是對PLC模塊進行檢查，檢查是否有“機組轉速95%以上”的開關量輸入，最后檢查轉速信號裝置，掌握轉速信號裝置的運行狀態。

2 水電站電氣設備故障防范措施

2.1 事前檢查

水電站內電氣設備需要經歷頻繁開、停機操作，設備日常損耗大，故障出現幾率大，且水電站內電氣設備一旦出現運行故障，或多或少都會給電力系統運行造成影響，因此，在故障發生之前做好檢查，防患于未然是確保電力系統正常穩定運行的重要舉措。這就需要相關單位、部門能利用先進技術、組織專業技術人員做好電氣設備日常檢查工作，通過問、看、聽、摸等途徑來掌握電氣設備運行狀態，以便當故障發生時，能迅速找準故障部位、掌握故障原因并采取科學解決措施，有效消除故障影響，減少損失。具體如通過詢問電氣設備操作人員，掌握電氣設備在出現故障前與故障出現后的運行特點，如有無出現異常振動、冒火花、異常響聲等情況，了解電氣設備運行特征;通過聽，掌握電氣設備是否存在異常響聲，如果存在異常，及時查明異響原因與部位，防止故障擴大;在切斷電氣設備電源后，觸摸檢查電動機、熔斷器、電磁線圈，判斷上述設備是否存在過熱現象，根據判斷結果對電氣設備運行狀況做進一步診斷[5]。

2.2 事中診斷

隨著科學技術的不斷發展，我國水電站也逐漸朝著信息化、自動化的方向發展，水電站機電設備的更新升級逐漸趨向一體化，這使得電氣設備故障診斷工作難度加大，傳統的故障診斷技術已經無法滿足先進設備的故障診斷需求，相關部門必須采用更加先進的故障監測與診斷技術，方能有效確保電氣設備的正常穩定運行。現階段，狀態檢修這一故障診斷技術被廣泛應用于水電站電氣設備故障診斷工作中，且取得了良好的應用效果。狀態檢修技術的特點是：能對電氣設備進行在線監測，在電氣設備運行期間，通過傳感器能獲得關于設備運行狀態的數據，如通過二次儀表設備能獲得電氣設備在運行過程中產生的電壓電阻等參數，通過參數分析與對比，就能獲知電氣設備是否存在安全隱患;同時，借助傳感器等先進電子設備，能夠實現對電氣設備的遠程監測，再不需要人力的情況下掌握電氣設備運行狀況，極大的降低了水電站運行成本，在提高了經濟效益的同時為電力系統的安全穩定運行提供了重要技術保障。

2.3 故障檢修

以往，計劃檢修與搶修相結合的故障檢修方式在水電站電氣設備檢維修工作中最為常見，但該種方式存在諸多弊端，靈活性較低，難以滿足現代水電站電氣設備故障檢修，因此，在計算機信息技術不斷發展的背景下，電氣設備故障檢修工作應實現基礎檢修與技術檢修的有機結合，充分發揮現代技術的優勢，實現電氣設備的動態管理。在經過一段時間的探索與完善后，無線檢測技術已經逐步走向了使用化階段，因此電力建設單位可以充分利用無線監測等先進的計算機技術建立起設備運行的無線監測系統，通過靈敏度超高的傳感器采集運行狀態下的設備絕緣劣化信息，再通過專門的計算機網絡與數據處理軟件對采集到的設備信息進行處理、分析，根據分析出的數據綜合診斷設備的運行狀況，最終實現電氣設備的實時監控[6]。其次，還可以將瞬時值的計算引入到系統的運行維護中，有效提升運維效率，為設備的安全運行提供保障。

3 重要電氣設備故障檢修方案

電氣設備出現運行故障，不僅會影響社會正常穩定用電，也會給社會生產、生活活動帶來較大的安全隱患，不容忽視。相關部門要時刻關注水電站電氣設備運行狀況，做好事故防范措施，有效預防與制止設備故障的發生。這就要求相關部門需根據水電站實際規模與常見電氣設備故障類型，建立起標準、規范的電氣設備操作制度與故障檢維修制度，及時采集基本電氣設備信息，時刻掌握電氣設備運行狀況，同時制定完整的電氣設備檢維修程序與故障分析流程，一旦發生設備事故，能及時掌握故障類型，并采取相應解決措施消除故障影響，確保設備與系統安全。具體分析如下：

3.1 變壓器故障

結合以往工作經驗，發現水電站內變壓器常會出現幾點故障問題：（1）油位異常。油位過高或油位過低都是不正常的表現，而之所以會出現油位異常，可能是油標管堵塞，污垢累積過多導致，因此工作人員需及時做好清理工作;而當油位低時，工作人員需及時添油，維持油位平衡狀態。（2）鐵芯過熱。在變壓器中，鐵芯自成一個封閉的磁路，若出現鐵芯異常發熱情況，可能是由于短路或鐵芯接地發生變化，這時需要工作人員進一步排查發熱原因，首先消除鐵芯過熱現象，之后再根據具體問題采取相應維修措施。如當鐵芯接地出現變化時，就需及時更換接件。

3.2 高壓配電裝置故障

斷路器是高壓配電系統的重要組成設備，高壓配電系統的輸電質量在很大程度上取決于斷路器動作情況，如果斷路器出現誤動或拒動現象，則高壓配電系統的安全性就得不到保障。在保護系統中，如果紅燈與信號燈同時閃亮，則可大致斷定為斷路器出現故障，工作人員需及時拉動手閘并做進一步檢查工作，重點檢查斷路器接觸點狀態以及有無跳閘，再根據檢查結果采取相應檢修措施。

4 結語

綜上所述，水電站的主要功能作用是促進水力、電力能量之間的轉化，實現能源利用，其是電力系統的重要組成，是確保社會生產、生活活動用電的重要條件。水電站內設備主要包括一次設備與二次設備，這些電氣設備在使用過程中難免會出現問題，設備故障會影響整個系統安全穩定運行，因此定期對水電站內電氣設備進行檢修與維護非常重要。相關部門需根據水電站實際規模與常見電氣設備故障類型，科學制定故障檢修方案，利用先進技術動態監測設備運行狀態，同時制定完整的電氣設備檢維修程序與故障分析流程，一旦發生設備事故，能及時掌握故障類型，并采取相應解決措施消除故障影響，確保設備與系統安全。

參考文獻

[1] 司進龍.淺析小型水電站電氣設備的常見故障與排除[J].智能城市，2018（23）：160-161.

[2] 李祖良.水電站電氣設備安全運行與故障檢修[J].電子技術與軟件工程，2018（21）：215.

[3] 湯興寶.水電站電氣設備檢修技術革新與運行維護分析[J].科學技術創新，2018（29）：161-162.

[4] 何霞.淺談水電站電氣設備的檢修措施與故障處理[J].低碳世界，2017（36）：55-56.

[5] 黃偉坤.水電站機械電氣設備檢修及維護研究[A].管理科學和工業工程協會.探索科學2016年5月學術研討[C].管理科學和工業工程協會：管理科學和工業工程協會，2016：1.

[6] 隆朝花.水電站電氣設備常見故障及排除辦法[J].珠江水運，2013（15）：66-67.