水電廠電氣自動化控制設備可靠性分析

劉洋

【摘 ?要】隨著經濟的快速發展及人們生活水平的逐步越高，各行各業對電力資源的需求量也隨之增加。水力發電作為我國電力資源生產利用的重要形式，在社會發展過程中承擔著重要職責。水電廠的發電質量及利用效率與電氣設備的運行性能有直接關系，而電氣自動化控制設備的可靠性對水電廠電力系統的運行質量有著決定性影響，所以水電廠應結合電氣自動化控制設備的性能和運行環境，制定相應的管理方案，以便提升設備運行的可靠性，為提高電能生產效率提供支撐。

【Abstract】With the rapid development of economy and the gradual improvement of people's living standards， the demand for power resources in all walks of life is also increasing. As an important form of power resources production and utilization in China， hydropower plays an important role in the process of social development. The power generation quality and utilization efficiency of hydropower plant are directly related to the operation performance of electrical equipment， and the reliability of electrical automation control equipment has a decisive impact on the operation quality of the power system of hydropower plant. Therefore， hydropower plant should formulate corresponding management plans combined with the performance and operation environment of electrical automation control equipment， so as to improve the reliability of equipment operation， and provide support for improving the efficiency of power production.

【關鍵詞】水電廠;電氣自動化;控制設備;可靠性

【Keywords】hydropower plant; electrical automation; control equipment; reliability

【中圖分類號】TV736 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2020）11-0185-02

1 引言

電力資源是社會發展過程中不可或缺的重要能源，為了滿足經濟及社會發展對電能的多樣化需求，水電廠需不斷提升電氣自動化控制設備的可靠性，從而為電力系統的安全有效運行提供保障。

2 水電廠電氣自動化控制設備可靠性研究的意義

2.1 可以保證電氣自動化控制設備的產品質量

水電廠整個電力系統在運轉過程中，設備的運行環境、溫度以及電磁波等都會影響到電氣自動化控制設備的可靠性，導致設備運行質量下降或為設備操作人員帶來安全隱患。提高電氣自動化控制設備的可靠性就意味著提升了設備的質量，增強了設備的運行性能，能夠為電力系統的穩定、長效運行創建一個安全的運行環境，從某種程度上來說也是提高了設備的質量，使水電廠的各設備元件在日常運行控制過程中有了強有力的支撐。所以提升電氣自動化控制設備的質量，是各生產廠家和水電廠共同追求的目標。

2.2 可以取得良好的社會和經濟效益

水電行業的快速發展，離不開可靠的電氣自動化控制設備，而設備的可靠性一直是用戶衡量電氣自動化控制設備的重要指標，只有那些擁有更多可靠性指標的設備，才能為企業創造更高的經濟收益，贏取良好的社會效益。隨著我國水電廠興建數量和規模的持續增加，電氣自動化控制設備的需求量也隨之加大。大量的自動化控制設備在使用過程中，要想為企業創造理想的收益，電氣自動化控制設備的可靠性就應保持良好的狀態。只有設備的可靠性持續處于穩定狀態，電力系統機組之間的非計劃停運、運行故障發生概率才會降低，整個系統的運行成本、維護成本、運行維護人員數量才能減少，從而為水電廠贏得更大的市場份額，進而取得良好的社會和經濟效益。

3 水電廠電氣自動化控制設備的運行現狀

3.1 運行環境造成運行故障

水電廠運行環境的特殊性導致其發生故障的概率增加，因此，水電廠各設備發生故障的現象非常普遍，從而對整個系統運行的可靠性有較大影響。水電廠電力系統在運行過程中，各設備及其元器件之間所產生的電磁波會互相干擾，使得自動化設備接收指令、信息回饋等會受到影響，從而降低了電氣自動化控制設備的自動化性能，設備損耗也隨之增大，嚴重危害到水電廠的運行質量。設備運行過程中的機械故障無法避免，造成故障的原因有些是非正常機械作業，如機械沖擊震蕩對設備有很大傷害，長此以往設備結構在外力的作用下會出現形變、結構細部參數發生變化等。電磁波干擾是水電廠運行過程中不可消除的隱患，在生產過程中應采取有效措施來避免或控制電磁干擾，保障水電廠的安全生產。

3.2 設備元件脫離運行實際情況

水電廠發電是現代社會發展過程中一種新型發電模式，在全球范圍內擁有廣闊的應用空間，在我國的利用率位居前列。我國傳統的發電模式以火力發電為主，火電廠需要消耗大量的能源，同時，所產生的各種有害物質及廢棄物質還會降低周邊環境質量。所以對生態環境影響小，能夠緩解能源危機的水電廠得到廣泛應用。由于市場需求的不斷增加，生產設備的廠家和新型技術也隨之增多，不同的生產廠家所運用的技術、設備采用的元器件質量千差萬別，導致水電廠自動化控制設備的運行性能差異很大。

4 影響電氣自動化控制設備可靠性的因素

4.1 質量不達標的零部件

水電廠電氣自動化控制設備由大量不同品種的零部件組成，它的可靠運行有賴于所有零部件的密切協調、共同運轉，其中任何一個零部件出現問題，勢必會影響整個設備的穩定運行狀態。為了避免因零部件質量不達標所造成的設備故障問題，生產廠家在設備安裝之前應對所使用的零部件進行檢查，嚴格按照國家相關行業規范對零部件進行篩選。然而由于零部件生產廠家較多，不同的廠家在制作工藝、生產材料等方面具有明顯不同，所生產出來的零部件質量也參差不齊，并且產量也不穩定。

4.2 環境因素

影響水電廠電氣自動化控制設備可靠性的另一重要因素為環境因素，電氣自動化控制設備所處外界環境的溫濕度及電磁干擾，都對其穩定性帶來影響。電氣自動化控制設備在運行過程中，機械環境以及電磁力的大小都會威脅到電氣自動化控制設備的運行及發展，并且自然環境中的氣候溫度高低、氣壓大小及大氣污染系數等也會干擾電氣自動化控制設備運行的可靠性。例如，當外界環境溫度較高時，機械環境溫度也隨之升高，電氣自動化控制設備散熱速度就會降低，此時，電氣自動化控制設備就容易出現運行故障;如果氣壓過高往往導致電氣自動化控制設備出現啟動困難問題;在大氣污染系數較高的條件下，電氣自動化控制設備容易出現自動化工作不全面的現象，同時，會影響整個系統的穩定性。

5 提高電氣自動化控制設備可靠性的措施

5.1 合理選擇零部件

水電廠的電氣自動化控制設備是由種類和數量都非常多的零部件組成，這些零部件質量的好壞程度對設備的可靠性具有直接關系。在設備生產環節，應綜合考慮設備運行的實際環境、零部件生產技術及零部件質量高低等級要求等，結合電氣自動化控制設備對不同零部件的質量和性能需要進行選擇。在不同的溫度影響下，零部件的穩定性對設備整體的可靠性有直接影響，因此，要優先選擇散熱性能好的類型;對于易損的零部件，要對其應用周期進行嚴格的篩選，同時，加強對此類零部件的定期養護及管理;濕度也是零部件選取時應考慮的因素，在濕度過大的條件下會增加零部件、印刷電路板等出現凝露現象的概率，從而影響電氣性能。

5.2 合理利用電氣自動化控制設備的保護設施

通過分析環境因素對電氣自動化控制設備可靠性的影響，在設備維護過程中，設備維護人員需以此為落腳點，根據水電廠對電氣自動化控制設備的應用要求，合理調節設備元件使用環境的溫濕度，為設備的可靠運行創造有利條件。電氣自動化控制設備自身具有保護設施，如設備散熱設施、溫度保護設施、濕度保護設施、防腐設施及防污設施等，這幾項保護設施在設備運行時能夠發揮對設備的安全防護作用，降低外界因素對設備可靠性的影響。因此，設備維護人員要緊緊抓住這一特征，在設備安裝保護設施前全面了解并分析設備所處的環境和水電廠對設備的要求，并結合設備實際運行環境針對性地選取安全保護設施，最大限度地發揮保護設施的安全防護功能。

5.3 提升工作人員的專業技能

水電廠電氣自動化控制設備無論是從內部結構還是運行環境，都非常較復雜。為保障設備高效安全地運轉，需不斷提升操作人員的操作技術水平，使其在具體的操作過程中，嚴格依據相關行業規范標準開展各項操作行為。同時，要加強對設備維修人員專業技能的培養，以便為電氣自動化控制設備的可靠運行提供支撐。

5.4 加強測試

為了準確掌握水電廠電氣自動化控制設備的可靠性，需制定一套比較完善的可靠性實驗檢測方法。常見的測試方式有現場實驗法、實驗室試驗測試等方式。以實驗室試驗測試方式為例，該方式屬于電氣自動化控制設備最基礎的檢測方式。在實驗室中通過變換工作和運行條件來檢驗電氣自動化控制設備在不同運行環境下的運行狀態，得出比較穩定的檢測參數。

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