小型水電站電氣設備的常見故障與排除①

麥年棟

（儋州市農業綜合執法支隊 海南儋州571700）

隨著社會經濟的快速發展，我國的水利發電水平不斷提高，小型水電站的數量也不斷增加，運行過程中的自動化程度也大幅度提升。小型水電站中的電氣設備包括配電裝置、防雷保護以及高低壓設備等，在水電站長期運行的過程中，如果電氣設備出現故障，就會造成水電站無法正常運行，只有及時排除這些故障，才能使水電站恢復正常，提高運行效率。因此，在電氣設備發生故障時，應立即采取有針對性的排除措施，保證水電站的正常運轉，促進水利發電行業的發展。

1 小型水電站電氣設備的常見故障

在小型水電站的運行過程中，電氣設備的常見故障主要包括以下3個方面。

1.1 發電機故障

發電機是水電站中的重要組成部分，如果發生故障，將直接造成水電站停運。常見的發電機故障包括以下兩種：第一，絕緣故障。如果發電機出現絕緣故障，其內部會冒出火星，并且有刺激性氣味；勵磁控制裝置與斷路器可能會突發自動跳閘；此外，繼電器可能會出現差動動作。這種故障的產生原因為發電機鐵芯短路，或者定子線圈端部接頭焊接質量不佳，造成運行過程中熱效應增大，進而產生熱點弧，將絕緣體燒壞；發電機內有雜物或零部件松動，導致短路現象，線圈或鐵芯的工作溫度過高，老化速度加快，絕緣體被擊穿。第二，電壓不足。發電機電壓不足故障主要表現為發電機的電壓無法滿足設計標準的要求，如果故障現象為電壓升高，定子電壓以及勵磁電壓不能滿足相關要求。引發這種故障的原因有：在完成發電機檢修后，其中的剩磁會消失，需要分解并保養勵磁機，在保養完成后，如果將將勵磁線圈的正負兩極接反，發電機再次運行時會出現磁通抵消原有剩磁的現象，造成電壓無法滿足要求。

1.2 電抗器故障

在水電站的運行過程中，電抗器的作用是為主變低壓側中心點提供接地，提高水電站出力，降低主變壓器的升溫，如果發電機中心線直接接地，就會導致中線電流不平衡，電抗器會出現同期設備失效以及中線電流不穩定的故障：第一，同期設備失效。造成同期設備失效故障的原因為發電機中心直接接地，主變中心的接地需要通過電抗器來實現。在故障發生后，交流電在經過電感器時，電壓會出現90°的滯后，如果同期設備直接使用220 V 的電壓，就會出現22 V 左右的電壓差，造成同期設備無法發揮作用。第二，中線電流不穩定。造成中線電流不穩定的原因主要為并列的發電機組同時運行，在這種情況下，中心線電流會隨著負荷的改變而變化，與此同時，在一臺發電機負荷增大的情況下，中心線中的電流強度同樣會增大。造成這種現象的原因有：不同的發電機之間出現3次諧波環流，如果這時的中心線熱效應上升至規定標準以上，就會出現加速老化的現象。

1.3 調速器故障

調速器地運行過程中，可能出現的故障包括微機調速器停止運行、儀表顯示不準確以及電液轉換設備故障等。第一，調速器停止運行。如果單片機無法執行調速器的程序，會造成調速器無法正常運行。在發生這種故障時，主控面板會發出警告，電液轉換設備會停止運行。第二，儀表顯示不準確。如果出現儀表顯示不準確的故障，會出現實際開度與顯示開度不一致的現象，但平衡表同樣無法正常顯示，這種現象主要是由機械故障導致。第三，電液轉換設備故障。電液轉換設備故障具體表現為電液轉換設備不能按照命令執行。引發這種故障的原因可能是機械故障，也可能是電氣故障。如果是電氣故障，可能是工作回路斷線，也可能是控制部件問題。而機械故障是指機械部分受到雜物或污物的影響。

2 小型水電站電氣設備故障排除

對于小型水電站電氣設備故障，需要采取的排除方法如下：

2.1 發電機故障的排除

對于發電機故障，需要根據故障不同類型采取針對性處理措施：第一，在出現絕緣故障時，需要對發電機組進行故障排查與檢修，如果是電纜出現絕緣問題，需要在確定故障位置后及時更換出現問題的絕緣體。在檢修過程中，需要關閉機組，待檢修完成后再開啟運行。與此同時，還要定期進行絕緣試驗，保證絕緣體具有良好的絕緣性能。第二，在出現電壓不足故障時，需要檢查勵磁線路，判斷其是否存在短線現象，并且要檢查電刷接觸以及位置狀態，如果以上檢查均未發現問題，需要確定勵磁線圈方向是否接反，保證其連接正確。如果電壓表的讀數為零，代表剩磁完全消失，需要及時采取充磁措施。在充磁的過程中，需要將勵磁線圈正負端與充電電源正負端接觸，與此同時，還要將勵磁開關關閉，將勵磁電阻值調整到最大，防止出現電壓過高的現象。

2.2 電抗器故障的排除

對于電抗器故障，需要根據故障不同類型采取針對性的處理措施：第一，在出現同期設備失效故障時，需要使用1.5 mm2的導線將主變中心點接地，將地線引出至同期設備，根據實際情況增加并網角度，可以排除同期設備失效故障。第二，在出現中線電流不穩定故障時，如果發電機為并列運行，需要將負荷調整至平衡狀態，保證負荷的協調與統一，避免出現中線電流不穩定的情況。

2.3 調速器故障的排除

對于調速器故障，需要根據故障不同類型采取針對性的處理措施：第一，在微機調速器停止運行時，需要將微機調速器復位，查找故障所在位置并及時排除。與此同時，在對微機調速器進行保養時，可以通過儀器檢測故障所在位置，對出現的故障進行修復。第二，在出現指示儀表不準確故障時，需要對故障現象進行詳細的記錄，在機組停止運轉后進行全面的檢查，對存在故障進行維修。第三，在出現電液轉換設備停止工作故障時，如果為電器故障，需要通過主控面板將電液轉換設備切換為手動操作，在系統停止運行后對故障進行排查與檢修。如果為機械故障，需要通過主控面板將電液轉換設備在手動與自動方式間反復切換，并在維修保養過程中做好相關部位的清洗，能夠有效地排除故障。

在將小型水電站電氣設備故障排除后，需要在發電機組使用前進行預試驗，保證所有試驗項目合格后再進行滿負荷發電72 h，在確定機組運行過程中的所有參數均符合設計要求后，才能允許并網發電。只有這樣，才能有效降低水電站電氣設備故障發生概率。

3 結語

隨著水利發電行業的不斷發展，我國小型水電站的數量不斷增加，對于這些水電站而言，電氣設備是重要的組成部分，如果發生故障，就會影響發電機組運行的穩定性與安全性。因此，需重視小型水電站電氣設備常見故障地分析與排除，分析這些故障產生原因，采取針對性的措施，排除這些故障，保證水電站地正常運行。