中小型水電站電氣故障與處理措施

中圖分類號：TM文獻標識碼：A文章編號：1008-925X(2011)09-0-02

摘要：在實際的水電站工作中，水電站的電器設備故障隨時都會發生，關系到電氣系統的每一個部位，同時出現的故障是各種各樣的，要想排除設備的每個故障點，這就必須要求技術人員掌握電氣專業技術，能夠及時發現故障，并針對發現的故障熟練、可靠地對其進行排除。

關鍵詞：水電站 電氣故障 處理 措施

1、一般水電站電氣設備分為電氣一次設備和全廠電氣二次設備兩大部分

電氣一次設備又分為發電電氣設備和升壓變電電氣設備兩部分。常見的一次設備主要有：發電機、變壓器等。二次設備主要有：電站計算機監控系統設備(含系統工作站、操作員工作站、語音報、警工作站、廠內通信工作站、遠程通信工作站、工程師工作站、打印機服務器、GPS時鐘系統、網絡通信設備及其他、UPS、光纜、操作臺、LCU等)；機組保護及輔機控制設備(含發電機繼電保護屏、主變壓器繼電保護屏、機組故障錄波屏、機組輔助設備控制系統、機組振動擺度測量系統、機組火災報警裝置、電氣調速器屏、端子箱等)；機組勵磁系統；機組狀態檢測系統；高壓系統保護及自動裝置；公用系統設備；廠(站)用交、直流控制電源系統；通信系統；工業電視系統；控制電纜和電氣試驗設備等。

2、水電站電氣設備布置的原則

(1)應盡量減少土石方的開挖量、土建工程量和占地面積。

(2)盡量縮短發電機、開關室、主變壓器與高壓開關站之間的接線，尤其是發電機與變壓器之間大電流的連接線。并盡量避免電氣接線與機械管線的交叉，這既可節省連接母線，減少電能損耗，又可以減少故障機會，便于維護和安全運行。

(3)要考慮大型設備(如發電機、變壓器等)的運輸、安裝和檢修的方便。應使主變壓器、發電機與主廠房的檢修場在同一高程。

(4)中央控制室是水電站的神經中樞，是運行人員對水電站的運行、控制、操作、監視和調度工作的場所。要盡量縮短它與主廠房、發電機、主變壓器及開關站的距離。此外，應考慮中央控制室的采光通風好、噪音振動小，使工作人員有良好的工作環境，精神集中，以利于安全運行。

(5)對分期施工的水電站應考慮分期過渡的布置方案，以減少或避免初期發電與后期施工的干擾。有關壩后式、河床式、壩內式、引水式、地下式水電站電氣設備的布置與總體布置型式的關系，可參看《水電站》一書，在此不作介紹。

3、水電站電氣設備的布置

主廠房內的電氣設備的布置主廠房內的電氣設備通常有發電機、機旁盤、勵磁盤及發電機引出線和中性點側的設備等。

(1)發電機的布置。發電機一般布置在主廠房的發電機層。通常采用幾臺發電機的中心線在同一軸線上的一列式布置。根據發電機與該層地板高度的關系，又可分為外露式、半島式(半埋人式)和埋人式等型式。

(2)機旁盤的布置。機旁盤是對發電機進行開機、停機和調試用的。每臺機組一套，包括機組操作盤、保護盤、制動盤等。機旁盤應布置在發電機附近靠近中央控制室一側，與水輪機調速器相鄰或相對。這既縮短電纜接線又便于運行人員操作相互聯系。在布置機旁盤時還應注意：電纜走向要避免與水力機械和管道交叉，并防止在起吊發電機轉子時與機旁盤相碰。

(3)勵磁盤的布置。勵磁盤是供發電機勵磁系統的操作、控制和調節用的。勵磁盤應盡可能靠近發電機布置，這樣既便于操作又可縮短電纜線路。通常將它布置在發電機層，與機旁盤相鄰。當布置在發電機層有困難時，也可布置在發電機出線層。若無出線層，也可布置在水輪機層或副廠房內，但應避免受潮濕影響、與機械設備交叉。

4、水電站電氣故障分析(變壓器故障分析)

變壓器故障類型是多種多樣的，它包括附件(如溫度計、油位計)的質量問題直至變壓器內繞組的絕緣擊穿等等。按故障的發生過程分類

(1)突發性故障1)由異常電壓(外過電壓、內過電壓)引起的絕緣擊穿；2)外部短路事故引起繞組變形、層間短路；3)自然災害：地震、火災等；4)輔機的電源停電。

(2)長年累月逐漸擴展而形成的故障1)鐵芯的絕緣不良，鐵芯疊片之間絕緣不良，鐵芯穿心螺栓的絕緣不良；2)由外界的反復短路引起繞組的變形；3)過負荷運行引起的絕緣老化；4)由于吸潮、游離放電引起絕緣材料、絕緣油老化。

變壓器故障主要是因為絕緣材料(絕緣油、絕緣紙及壓制板等)的劣化。由于正常及過負荷下的熱劣化，水分和氧氣對熱劣化的促進作用。沖擊等過電壓產生的電場劣化造成絕緣材料的損傷，其征兆為局部放電和特征氣體產生。外部短路的電磁機械力及振動引起的機械劣化，使繞組及夾持件造成物理損傷和幾何位移等。

5、水電站故障的處理措施

具有電氣防跳的斷路器控制回路:當斷路器在手動或自動裝置合閘后，斷路器合閘回路控制開關的觸點在合閘結束后來置；不及返回而人為地閉合，或自動裝置繼電器的觸點由于某種原因在動作時被卡住不能復歸，縫}而且又發生永久性短路故障，斷路器會出現多次“跳合”現象，這種現象被稱為“跳躍”，斷路器這樣的跳躍是不允許的。因為此時斷路器合閘接通的是短路電流，跳閘斷開的也是短路電流，這樣多次的跳躍，不僅會使斷路器毀壞，而且可能會使事故擴大。所謂“防跳”裝置，就是利用操動機構本身的機械閉鎖或在控制回路中采取措施，防止斷路器發生“跳躍”的裝置。當操動機構不帶機械“防跳”閉鎖裝置或雖帶機械“防跳”而規程規定必須裝設電氣“防跳”閉鎖時，應在控制回路增加電氣“防跳”閉鎖電路。電氣“防跳”的方法有很多，最常見的是裝設防跳繼電器的控制回路。2保證安全的技術措施（1）停電。將檢修設備停電，必須把各方面的電源完全斷開，即既斷開斷路器，又要把兩側的隔離開關打開，操動把手必須鎖住，使得各方面都至少有一個明顯的斷開點，與停電設備有關的變壓器、電壓互感器，必須從高、低壓兩側斷開，以防向停電檢修設備反送電。停電時要充分考慮到檢修人員正常活動范圍所需要的安全距離。（2）驗電;停電后，還應檢驗已停電線路有無電壓。這樣可以明顯地驗證停電設備是否確無電壓，以防出現帶電裝設接地線或帶電合接地刀閘等惡性事故的發生。驗電的工具應是電壓等級相應而且合格的驗電器(試電筆)，驗電前先把驗電器在有電設備上試驗，以確證驗電器良好，然后在檢修設備進出線兩側各相分別驗電。高壓驗電時必須戴絕緣手套。（3）裝設接地線:當驗明設備確實已無電壓后，應立即將檢修設備接地并三相短路。同時當突然來電時，能作用于開關迅速跳閘，切除電源，消除危險。對于可能送電至停電設備或停電設備可能產生感應電壓的都要裝設接地線，始終保證工作人員在接地線的后側。所裝接地線與帶電部分距離應符合安全；筆距離的規定。裝有接地刀閘的設備停電檢修時應合上接地刀閘以代替接地線。當接地刀閘有缺陷需檢修時，應另行裝設接地線代替接地刀閘，才可拉開接地刀閘進行檢修。

裝設接地線時，必須先接接地端，后接導體端，這樣做的好處是停電設備若還有剩余電荷或感應電時，因接地而將電荷放盡，不會危及人身安全；若因疏忽走錯設備間隔或出現；行意外突然來電時，因接地而使保護動作于開關跳閘，將電源切斷，有效地限制接地線上的電位而保護人身安全。同理，拆除接地線的順序與裝設接地線的順序相反。為進一步確保操動人員的人身安全，要求拆、裝接地線時，均應使用絕緣棒或戴絕緣手套。