水電站電氣設備運行維護與故障檢修探討

柳海鵬

（新疆烏魯瓦提水利樞紐管理局，新疆 和田848000）

0 引言

水電站中涉及許多復雜的設備并且體型較為龐大，因此在維護與檢修的過程中具有一定的難度，這就需要檢修人員在工作過程中不斷積累經驗，掌握檢修要點，進而準確識別故障并加以處理。另外，在對電氣設備進行維護的過程中需要制定巡回檢查及倒閘操作等各項制度，并運用信息化的檢測與管理方式，進而有效提高設備維護及檢修的效率。

1 維護要點

水電站中的設備構成較為復雜，除基本的發電機和輔助設備之外，還包括避雷器等起安全作用的設備及各類儀表等。對設備進行維護主要從2方面入手，首先是發電機，這也是最容易發生故障的一個部分，必須定期進行檢查并記錄好各項參數，若問題較為嚴重，應停機處理。另外，可根據異常聲響判斷發電機是否故障[1]。同時，在故障時設備會產生一些異常的氣味，監管人員可根據這些氣味進行判斷。其次是變壓器，維護的要點在于對儀表運作的過程進行監控，同時也可根據異常聲響判斷設備是否故障，并且還要定期檢查是否出現漏油現象。另外，在維護過程中必須確保變壓器能夠正常散熱，這樣才能有效提高其運行效率。

2 設備運行維護制度

（1）巡回檢查制度，該制度建立的目的在于及時了解水電站運行過程中設備所出現的問題并加以調整，降低設備的故障率。在巡回檢查過程中應避免過于形式化，而是要對設備的各項細節進行全面檢查。另外，可根據設備是否存在異味及有無發出異常聲響判斷其內部結構是否出現問題[2]。同時，也可采取觸摸的方式判斷故障，但僅限于安全部位，進而感受設備的振動及發熱狀況。在完成巡回檢查之后，必須對結果做詳細記錄。

（2）倒閘操作制度，其直接決定著整個水電站運行的安全性。因此操作人員必須要嚴格按照倒閘制度進行操作，在接到倒閘命令后，首先需要了解操作的要點及具體步驟，并接受調度人員的指揮，同時需要完成操作票的填寫，確認無誤之后可進入模擬預演環節。在倒閘操作過程中，必須確保操作現場沒有干擾物，以便操作人員的注意力能夠高度集中。

（3）安全生產管理制度，該制度確立的目的在于明確劃分各崗位人員的責任，促使其將各自的職責落到實處，并定期進行安全教育與培訓，督促人員認真學習，并吸取以往事故發生的教訓。同時，還應對安全生產的結果進行考核，懲罰執行不力的人員，而對表現優異的人員則應給予獎勵。

（4）電氣設備的運行維護是一項十分繁瑣的工作，涉及環節較多，并且具有一定的難度，因此需要充分利用當前的信息技術，進而實現信息化的監測與控制，這在減輕人員壓力的同時也能提高管理效率。

3 設備故障檢修

3.1 檢修方法

電氣設備的檢修可分為檢測法與經驗法兩種主要方法，檢測法中又包括電阻法與電壓法。

（1）檢測法，使用該方法檢修時需要準備好輔助工具，主要為儀表儀器，并通過這些工具進行線路故障的判斷。在應用電阻檢測法的過程中首先需要檢測線路是否通暢，并在電路兩端增加電源，之后將電流表與檢測電路進行串聯，觀察阻值的變化情況，根據是否存在異常判斷設備的故障情況。在應用電壓檢測法的過程中首先需要測量電源電壓，之后再完成支路電壓的測量，若電壓不為零則表示電路接觸處于異常狀況。另外，如果接觸器處于非正常運行的狀態，則代表線路回路出現故障[3]。

（2）經驗法，在使用該方法的過程中首先需要對活動部件進行彈壓，使其靈活性能夠有所增強，并摩擦部件觸頭，這樣能夠防止觸頭被氧化。該方法在應用的過程中只能確定故障的大致范疇，而不能了解故障所在的具體部位。其次是敲擊電路，在操作過程中需要帶電檢查，敲擊工具為橡皮錘，若電路存在故障在敲擊時就可加以判別并進行故障的排除。

3.2 檢修程序

（1）初步調查

初步檢查主要分為4個部分，分別是問、看、聽、摸。“問”指的是詢問操作者故障發生之前電路及設備有無出現異常狀況；故障發生之后設備所表現出的具體特征，同時還需要了解故障發生的概率，以便明確設備中的問題是否嚴重；詢問操作者設備有無冒煙、火花等故障前的征兆以及設備之前是否經過保養與檢修，進而掌握設備的具體情況。“看”指的是設備故障之后在外部所表現出來的具體特征。“聽”指的是判斷設備有無異常聲響，進而了解故障的大致區域及故障的特點。最后是“摸”，在觸摸的過程中必須確保電源處于切斷狀態，觸摸的主要設備為電動機與熔斷器等[4]，并根據設備溫度是否超出正常范圍來判別設備故障的特點。

（2）故障診斷

當前隨著科技的不斷發展，設備更新速率也在持續加快，許多設備通過整合與集成已經逐步實現一體化，因此在設備性能完善的同時也對故障診斷提出了更高的要求，以往所采取的診斷技術顯然已經難以滿足當前的診斷需求，因此需要結合當前最新的研究成果不斷進行診斷技術的更新。從實踐成果來看，狀態檢修的效果最為突出，其優勢為可在設備運行過程中進行實時監測，而不會影響設備的正常運行，同時還可及時發現設備中的故障，這樣可縮短停機時間，同時也可節約維修成本。另外，以往所采取的診斷方式僅能處理一些較為簡單的故障，難以應對過于復雜的情況。因此當前需要采用二次儀表設備，該設備能夠了解電氣設備的電壓及電阻等多項參數[5]，進而進行科學合理化的故障判斷，是狀態檢修過程中應用效果最為突出的一項設備，但主要針對的是水電站中的一次設備。另外，在線監測設備依靠傳感器進行數據的獲取，使用該設備的優勢在于能夠實現遠程監測，并且可根據記錄的監測信息判別故障，了解設備中存在的運行風險，進而加以預防。

以雙河口電站的故障檢測為例，對兩次發電機出口斷路器的三相分別進行溫度監測。初次檢測時，發電機負荷為40 MW，環境溫度為32℃，三相運行溫度分別為A相55℃、B相59℃、C相57℃，時隔13 d，再次檢測時發電機負荷為40 MW，環境溫度為33℃，三相溫度分別為57℃、61℃與89℃，C相溫度較其他兩項及以往運行溫度已明顯上升，表明其中可能存在異常。另外，再次用手持紅外線測溫槍進行復測，復測結果較為接近，排除了溫度監測儀器本身存在的故障，通過三相相間溫度對比及與各相過去溫度進行對比分析，可以判斷C相出現異常。通過計劃申請停電檢修，并完成各項安全技術措施的實施之后，檢修人員發現C相上端銅排壓板上的兩顆壓緊螺栓出現松動，導體接觸不良，進而使得設備溫度上升，螺栓表面有高溫變色的跡象。究其原因是設備在長期的運行振動和倒閘操作的動力沖擊共同作用下，導致螺栓疲勞松動。在故障檢測之后及時發現了其中的隱患，避免了電氣事故的發生。

（3）故障檢修

長期以來，我國均采取的是計劃檢修與搶修相結合的方式，搶修主要針對的是一些突發故障，而計劃檢修則是在提前做好安排的基礎上進行檢修。在使用該方法的過程中主要分大規模與小規模兩種方式，這兩種方式都存在許多不足之處，大規模檢修的缺陷在于被動性較強，難以提前預測故障，只能在故障發生后加以應對。小規模檢修的缺陷在于盲目性較強，缺乏針對性，檢修效率較低。因此還需要引進一些當前研發出的新型檢測技術，有效提高檢修效率。另外，檢修人員必須嚴格按照保養制度對設備進行維護，及時加注適量的潤滑油[6]，并且做好設備的清潔工作。其次，可采取循環濾油的處理方式，這樣能夠延長設備壽命。最后，為了使故障能夠及時得到處理，必須每個季度對站內所有設備進行全面檢查，并深入探究故障原因，使設備運行的穩定性得到有效保障。

下面舉例說明具體的故障檢修方式，例如發電機A、B在水電站中運行，A處于滿負荷狀態下，檢修人員在對其進行檢修的過程中發現銅片顏色發生變化，同時，銅片溫度較高，由此可推斷出過熱現象產生于隔離開關當中，此時工作人員應及時向上級領導請示，進而將發電機的負荷降低至無功負荷狀態，如果問題仍未能得到解決，還應對有功負荷進行更大程度地降低，并實施應急措施，即將室門打開并充分利用風扇，進而達到強制冷的效果，工作人員在此過程中應進行實時監視。如果電網負荷已經不處于高峰階段，則應停止使用A發電機，并全面檢測隔離開關，通過結果就可明確修復措施。如果能夠繼續使用，只需進行較淺層次的修復處理就可。

3.3 檢修措施

（1）合理應用檢修工藝

在應用檢修工藝的過程中，必須結合不同電氣設備的特點加以選擇。①發電機的消弧線圈，檢查要點在于判斷外觀是否整潔以及有無松動問題，之后需要確認有無裂紋及損壞等現象，同時還需要檢查螺栓的上緊情況，并詳細記錄檢查結果。②定子轉子，其屬于發電機的部件，在檢查過程中應檢查絕緣層有無劃傷以及母帶的捆綁是否牢固[7]。③對變壓器的鐵心及外觀進行全面檢查，判斷有無變形。只要合理運用檢測工藝并把握好檢測要點，就可準確判別故障并加以處理。

（2）綠色檢修

綠色檢修的方式不會影響設備的正常運行，在此過程中需要同時采用一些科學合理化的管理方式及先進技術，進而完善設備的性能，起到降低檢修成本的作用，促使水電站能夠獲得更高的經濟效益。另外，綠色檢修的要點在于加強對設備的維護與保養，使得一些小的故障能夠及時得到處理。另外，應定期檢測檢修工具，并且盡量選擇一些無污染且對能源消耗量較低的工具。

4 電氣設備安全體系

4.1 健全管理制度

首先是數據庫的建立，其中必須包含各項設備日常運行的實際情況以及故障發生的次數和維修情況，該制度的確立能夠幫助檢修人員掌握設備的實際情況，進而在檢修時能夠有一定的依據。其次是人員培訓，由于在對設備進行檢查和維護時涉及到許多專業方面的知識，并且設備的操作也具有一定的復雜性，因此必須對相關人員進行全面的培訓，培訓內容不僅包括專業知識和技術，而且需要提高相關人員的責任意識，若檢修質量不到位可對其進行處罰。最后是檢修制度，即針對設備的檢修方法及操作程序制定完善的處理措施，為檢修人員提供有效依據。

4.2 做好事故防范

水電站涉及到許多大型設備，一旦某一環節處理不當，就可能會引發較為嚴重的安全事故，針對這一問題，必須制定好事故防范措施，并向檢修人員介紹安全方面的知識，同時還可通過一些實踐案例進行講解，并對事故的原因進行分析，這樣在提高相關人員安全意識的同時還能使其學會如何避免故障的發生。另外，通過對事故原因進行分析，發現多是由人為處理不當而引起的[8]，因此應當落實責任制，明確各崗位人員的職責，一旦出現故障就可直接找到相關負責人，使其不敢在工作中隨意懈怠。

4.3 構建預警系統

預警系統的確立主要是為了使故障能夠在短時間內被檢修人員發現，在建立該系統的過程中必須安裝監控設施并配備警報裝置，一旦系統發生故障就可自動發出警報，這樣就能夠使故障在短時間內得到處理。另外，為了避免再次發生類似的故障，在完成設備維修之后，應當深入分析其中的原因并做好數據記錄。

5 結語

總而言之，當前水電站電氣設備在運行過程中故障發生率較高，因此還需要加大對設備的維護與檢修力度，在維護過程中主要依賴于巡回檢查、倒閘操作等各項制度，并且需要對設備定期進行保養。另外，在檢修過程中需要運用當前一些先進的技術，同時還要合理運用經驗法與檢測法這兩種檢修方式，充分發揮其各自的優勢。