基于自動化控制技術的水電站電氣設備常見故障與處理措施分析

袁興惠

（四川水利職業技術學院，四川 都江堰 611830）

近年來，隨著科技的發展，水電站越來越智能化、自動化，越來越多自動化控制的電氣設備應用在水電站中。但是由于水電站本身所處的工作環境特殊，電氣設備長期處于高濕高溫的環境中，導致電氣設備經常出現故障，給水電站的穩定運行帶來了一定的影響[1-2]。文章從水電站的現狀入手，分析水電站電氣設備的故障來源與處理措施，以期提高水電站的運行效率與穩定性。

1 基于自動化控制的水電站電氣設備現狀與發展

水電是一種綠色能源，對于可持續發展有重要意義，也是我國重點發展的能源替代戰略之一。多年來，水電行業發展迅速，為我國現代化建設做出了不可磨滅的貢獻。當前社會已經是電力社會，電力已經成為生產生活中不可缺少的部分，是保證經濟穩定發展的重要引擎。電氣設備是水電站穩定運行、正常生產的核心設備，因此為保證水電站的穩定運行，針對電氣設備的常見故障進行分析，并作出處理措施預案，具有十分重要的意義。依據水電站電氣設備生產過程中積累的數據，對電氣設備生產公司進行反饋，要求其在生產水電站電氣設備時，對常見的故障原因作出重點防護設計，促進水電站電氣設備的發展，延長水電站電氣設備的使用壽命。此外，要做出應對預案，對水電站電氣設備常見的故障進行總結，保障第一時間發現問題、處理問題，節約時間，提高效率。在自動化控制的條件下，我國目前在水電站電氣設備的研究防護工作中已經形成了比較完善的系統，也為未來水電站電氣設備的發展提供了基礎，總結了問題，積累了經驗[3]。

隨著科技的發展、信息化的不斷提升，智能自動化成了各行各業的新要求。水電站也應該與時俱進、不斷發展，水電站電氣設備的發展主要體現在3個方面：

（1）電氣設備一體化發展。將原先不同部分的電氣設備通過設計整合在一起，進行一體化設計，不僅方便了工作人員的檢修維護操作，而且節約了空間，同時不同功能的部件又不相互影響、正常工作，電氣設備的一體化程度是衡量水電站先進程度的指標。

（2）電氣設備智能化發展。由手動操作到自動化操作再到智能化操作，是電氣設備的發展歷程。電氣設備的智能化發展不僅可以實時監控設備運行狀態，而且在出現意外時可以自動應急處理，避免出現更大的損失，避免了人為操控的不及時與誤判，對水電站的安全運行有重要意義。

（3）電氣設備的系統化發展。水電站的發電工藝是一個系統，傳統的電氣設備系統性不足，缺少聯動與協調機制，不同電氣設備之間的獨立性相對比較強，而電氣設備越來越朝系統化方向發展，各個部件組成一個有機聯合的系統，相互之間存在有效的反饋調節機制，聯動與協調更為緊密。

2 基于自動化控制的水電站電氣設備常見故障

2.1 水電站的變壓器設備故障

變壓器的作用是轉換電壓，在水電站中是一種重要的電氣設備，水電站的變壓器故障主要有以下幾種表現：

（1）聲音異常。正常工作的變壓器是連續均勻的嗡嗡聲，而出現故障的變壓器會因故障元件的不同發出異常的“噼啪噼啪”聲或有其他特殊的聲音，依據不同的聲音可以判斷變壓器是否出現故障。

（2）溫度異常。正常工作的變壓器油溫與環境溫度相關，但數值是穩定的，出現故障的變壓器油溫會超出正常溫度范圍，持續升高，據此可以判斷變壓器是否出現故障。

（3）油位異常。正常情況下變壓器確實會有滲油導致的油位異常，但如果出現油管堵塞、油吸管堵塞等現象會導致假油位，而在變壓器滲油嚴重后若未及時補充油量，會影響變壓器的正常工作。

2.2 水電站的調速器故障

水電站的機組在調速器的作用下正常運行時轉速非常規律，如果油質出現問題或者被卡住，運行回路出現斷線會導致調速器中的電液轉換器出現故障；如果調速器的開度指示與實際開度不符，出現超前開限的現象，一般是調速器中的開度、開限反饋表出現故障；此外，在調速器正常工作時，如果單片機死機，面板顯示異常，電液轉化器停止振動，則是調速器中的主控單片機出現故障。

2.3 水電站電氣設備的母線故障

母線是水電站電氣設備的連接導體，在電氣設備正常工作中，母線應該承擔與負荷相符的電流負荷。如果在電氣設備工作過程中散熱較差，或者磨損嚴重，會導致水電站電氣設備的母線不斷升溫，進而燒毀或者縮短使用壽命。此外，母線連接處的表面污垢過多或者接觸不良，線路雜亂也會造成母線老化，散熱性差，影響母線的使用壽命，時間一長甚至會導致不同的母線閃絡放電或者短路，燒毀電氣設備。水電站電氣設備的故障中母線故障較為常見，是影響到水電站穩定運行的關鍵之一。

2.4 水電站的勵磁裝置故障

水電站勵磁裝置在正常工作中會產生勵磁電流，同時反饋出勵磁電壓，不會引起報警提示，但是工作中如果其元件發生松動或變形，會引起電壓下降，勵磁電流過大，勵磁裝置出現故障。此外，如果電氣設備工作中出現巨大的負荷波動變化，也會造成勵磁電流過大，導致勵磁裝置出現故障。

2.5 水電站的發電機故障

水電站的發電機故障多種多樣，一般是常規檢測，比如有因發電機部件結構引起的震動故障、負荷波動造成的勵磁故障、冷卻問題造成的高溫故障等。對不同的故障處理起來也不同。

3 基于自動化控制的水電站電氣設備常見故障處理措施

3.1 水電站的變壓器的故障處理措施

依據變壓器故障反饋出的信息，迅速判斷變壓器故障的位置與類型，促使維修人員迅速找到故障點，然后按照故障處理預案排除故障。故障解處理結束后，先試運行，保證變壓器完全恢復之后再正式投入工作。水電站的變壓器故障是常見的設備故障之一，對水電站的穩定運行影響很大，因此定期巡回檢查、定期檢修、處理預案設置十分重要。

3.2 水電站調速器引發的故障和處理措施

如果是電液轉換器出現故障，首先，連續切換自動模式與手動模式，若未恢復則可以將其活塞拆下來進行清洗，若是油質問題則需要換油，此外，還有可能是電氣問題造成電液轉化器故障，應該排查恢復供電線路；其次，如果是開度、開限反饋表故障，需要仔細排查水電站調速器的機械部件，找到問題后進行停機檢修；最后，如果是調速器主控單片機故障，可以嘗試復位操作排除故障。

3.3 水電站的母線故障的處理

水電站的電氣設備出現母線故障時故障處會有信號發出，應首先切斷故障處電氣設備的互感器，然后再逐個排查母線連接的所有設備，依次斷開開關與互感器，排查故障點。

3.4 水電站勵磁裝置的故障處理措施

水電站電氣設備中勵磁裝置發生故障時，要以勵磁裝置的勵磁電流確定勵磁裝置的狀態，首先確定電氣設備的負荷是否出現問題，其次對電氣設備的部件狀態進行檢查，排除故障點，恢復勵磁裝置，對于短路問題、接觸不好等問題，一定要嚴格處理，避免造成更大的損失。

3.5 水電站的發電機的故障處理措施

水電站的發電機組出現故障一般采用常規檢測排查故障源，比如面對震動異常的故障一般通過監控手段發現故障不穩，適當調整發電機的工作負荷，如果無法恢復，就要申請停機處理；而面對發電機的勵磁裝置故障時，一般是重啟進入自動勵磁，如果失敗則再進行勵磁裝置檢查；由于水電站的發電機組在運行過程中產生熱量，如果散熱不及時造成熱量聚集會引起發電機組的高溫報警，要及時采取散熱措施，更換備用冷卻水降溫，保障發電機及時降溫。

4 結語

在水電站的正常運行生產中，經常受到電氣設備故障的影響，可見電氣設備是水電站的核心生產要素。未來水電站作為清潔能源將越來越多地參與到我國的能源組成之中，為保障電力的正常供應，取得更大的發展，在水電站電氣設備的發展中應該盡最大的努力，總結故障數據，找出故障原因，設置處理預案，保障水電站的長期、穩定運行。