水電廠電氣設備故障檢修及其維護方法

云南滇能祿勸電磷開發(fā)有限公司 王勇國

節(jié)約環(huán)保是當今時代的發(fā)展主題，而作為主要發(fā)電方式之一的水力發(fā)電成為了資源節(jié)約的關注重點。相較于火力發(fā)電而言，水力發(fā)電對環(huán)境所產(chǎn)生的污染與破壞較少，可降低煤炭等不可再生資源的損耗量，基于這一優(yōu)勢，水力發(fā)電在社會經(jīng)濟發(fā)展促進方面具有重要作用。水電廠的運行涉及大量電氣設備，這些設備的工作狀態(tài)成為了水電廠能否正常運行的關鍵因素，因此水電廠需要強化日常運行維護，并重點監(jiān)測排查電氣設備故障，采取有效方式化解故障問題，從而保障電氣設備安全穩(wěn)定運行，確保水電廠運行價值的最大化發(fā)揮。

1 水電廠電氣設備常見故障及檢修方法

1.1 電氣設備常見故障

1.1.1 勵磁裝置故障

勵磁裝置是電氣設備最易出現(xiàn)故障的部位，在電氣設備運行時長增加的同時勵磁電流會隨之降低，會因此導致電壓增大。若電壓升高值仍處于限定范圍內(nèi)，電氣設備仍可正常運轉(zhuǎn)，然而若勵磁輸出回路電阻增大，則會導致電氣設備出現(xiàn)故障。電氣設備運行時，電刷彈簧因磨損嚴重會發(fā)生形變、松動或是壓力下降問題，這會導致電阻值增加，從而引發(fā)勵磁裝置的故障問題。如果電刷或滑環(huán)之上存在較厚的油污層，會降低電刷及滑環(huán)之間的接觸面積，導致電阻值升高，若此問題未及時化解，在滑環(huán)磨損程度不斷增加的同時其表面粗糙度會有所提升，從而會進一步降低電刷及滑環(huán)之間的接觸效果，可能會導致滑環(huán)被燒損，或產(chǎn)生電火花從而誘發(fā)火災事故[1]。

1.1.2 變壓器故障

1.1.2.1 變壓器聲音異常

變電壓發(fā)出“嗡嗡”聲時，意味著變壓器運行負荷超出限度，而若出現(xiàn)“咬咬”聲，則說明變壓器內(nèi)部某些部位的接觸效果不佳。并且在變壓器處于單相接地狀態(tài)下，變壓器會發(fā)生刺耳聲音，變壓器零件松動時則可聽到力度不一的錘擊聲。變電器故障點位置存在差異，其發(fā)出異常聲音的強弱有所差別。通常越靠近故障點，聽到的聲音越強。

1.1.2.2 變壓器絕緣瓷套管故障

變壓器所應用的密封膠墊質(zhì)量不合格，或是螺母緊固度不佳，會使絕緣瓷套管難以高度密封，一旦水汽進入便會使之受潮而出現(xiàn)故障。同時運行維護過程中，若未能及時將電容式套管之上的污垢全部清除，會使套管之上形成游離電，會因套管閃絡故障發(fā)生而產(chǎn)生氣體，這些氣體的存在可能會誘發(fā)瓦斯保護動作。若放電問題逐步發(fā)展，還會導致絕緣受損，從而會產(chǎn)生碳化痕跡或出現(xiàn)穿孔現(xiàn)象。

1.2 電氣設備故障檢修的主要方法

1.2.1 日常檢測法

1.2.1.1 電阻檢測法

基于電流表對電氣線路進行測定，根據(jù)電流表數(shù)值波動對線路的運行狀態(tài)是否正常做出判定便是電阻檢測法。應用此方法之前，需要在電氣線路之上串聯(lián)電流表，并記錄正常情況下的電流表變化數(shù)值，而后實時監(jiān)測檢測過程中電流表數(shù)值的變化情況，通過兩個數(shù)值的對比分析判定電氣線路是否存在故障問題。

1.2.1.2 電壓檢測法

此方法是指通過測定電氣線路不同位置處的電壓值判定電氣線路的運行狀態(tài)是否正常。此檢測方法應用時需要應用電壓表，并需實時監(jiān)測電壓表數(shù)值的變化情況。相較于電阻檢測法而言，應用電壓檢測法可減少串聯(lián)電流環(huán)節(jié)，可采用直接測量不同電氣線路節(jié)點電壓值的方式，根據(jù)異常電壓值出現(xiàn)點判斷出電氣線路的故障點。

1.2.2 工作經(jīng)驗法

此方法是指根據(jù)故障檢修人員的工作經(jīng)驗判斷故障點，是一種高效、簡單的檢修方法，但對檢修人員的經(jīng)驗豐富性要求較高。

1.2.2.1 彈壓活動部件檢修法

此方法是指檢測開關、按鈕等活動部件時，檢修人員應于斷電后按壓活動部件，以增強被按壓部件的動作靈活度，提升其觸頭摩擦效果，從而判斷或排除故障。通常用于控制系統(tǒng)長期閑置后的應用恢復，采用此法可將部分部件的氧化現(xiàn)象進行消除，或排除因受潮導致的故障問題。

1.2.2.2 電路敲擊檢修法

這是一種需要在設備帶電工作時實施的檢修方法。可利用橡皮小錘對運行元件進行輕輕敲打，可根據(jù)電路故障是否排除、是否有新故障產(chǎn)生而判定此元件及周邊元件是否存在故障問題。采用此方法敲擊后電氣設備運行若出現(xiàn)異常，意味著設備有潛在故障隱患，因而應及時排查與修復。

1.2.2.3 黑暗觀察檢修法

此檢修方法是根據(jù)故障狀態(tài)下電路火花及聲音產(chǎn)生情況與正常狀態(tài)有所差異的原理判斷電路故障。需要在黑暗狀態(tài)下，注意觀察火花現(xiàn)象，并傾聽火花產(chǎn)生時的響聲，從而確定故障點。此方法的弊端是難以確定故障原因，還需結(jié)合其他檢測方式明確故障成因后再針對性處理。

1.2.3 抗干擾法

此方法主要應用于PLC 系統(tǒng)干擾問題處理中，通常電氣設備的PLC 系統(tǒng)需在電磁環(huán)境下運行，因而電磁干擾是導致PLC 出現(xiàn)故障的主要原因。水電廠可采用兩種方法消除PLC 系統(tǒng)所受的電磁干擾。一是通過增設小型繼電器、光電藕合器等裝置隔離PLC 內(nèi)部，以防止外部信號干擾PLC 系統(tǒng)運行。二是在PLC 系統(tǒng)輸出變化下降之時安裝繼電器型輸出模塊，通過輸出端保護降低PLC 系統(tǒng)的受損幾率。

2 水電站電氣設備維修檢修的具體內(nèi)容

2.1 嚴格檢查與清掃發(fā)電機定子轉(zhuǎn)子

詳細檢查發(fā)電機定子外觀，對其上是否存在劃痕進行檢查，并排查線棒絕緣層有無受損情況。同時，要檢查定子上端及下端云母帶捆綁是否松動，并檢查磁極固定螺栓的緊固性。由于發(fā)電機匯流環(huán)外部連接處易出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，電氣設備檢修時，應重點關注此部位有無因熱量聚集導致的變色問題。且要檢測發(fā)動電轉(zhuǎn)子磁極絕緣正常與否，對阻尼有無熱損現(xiàn)象進行排查。此外，應在檢修過程中對發(fā)電機定子及轉(zhuǎn)子各端口及出線位置處的灰塵或雜物全部清掃干凈。

2.2 全面檢修維護封閉母線

檢修過程中，應重點查看封閉母線的變形或破損現(xiàn)象，且要做好封閉母線內(nèi)外殼的清潔處理。應排查母線內(nèi)部絕緣子的損傷、變形或松動現(xiàn)象，對有無絕緣子固定偏斜或密封性不佳現(xiàn)象進行詳細排查。可采取實驗形式完成此項檢查，且要精準、全面記錄實驗過程及相關數(shù)據(jù)，確保得出精準的檢查結(jié)果。

2.3 詳細檢查發(fā)電機出口處的隔離開關

維修人員應全面檢查GCB 控制柜，對柜內(nèi)端子、元件有無外觀損傷進行查看，檢測這些元器件運行是否正常。由于GCB 控制柜內(nèi)部存在SF6氣體，檢查過程中還要對此氣體有無泄漏進行查看，應按規(guī)定要求實施柜內(nèi)氣體流通性檢查。檢修人員可利用酒精擦拭清理隔離開關元件及相應母線，若發(fā)現(xiàn)螺栓有損傷應立即更換，檢測后要將所有部件回裝至原有位置，并做好封蓋處理。

2.4 做好負荷開關檢修維護

在水電廠電氣設備當中，負荷開關屬于相對重要的結(jié)構(gòu)之一。檢修人員不可忽視此項檢查工作。需要全面查看開關接觸面，詳細檢查小車式負荷開關的各個操作機構(gòu)，對負荷開關柜內(nèi)的螺栓進行旋緊加固，而后將導電膏涂抹于負荷開關柜、柜內(nèi)元氣件表面之上。同時，還應展開電壓互感器及元件運行狀態(tài)實驗，并詳細記錄相關實驗數(shù)據(jù)，結(jié)合實驗結(jié)果進行針對性維修與處理。

3 水電廠電氣設備的維護要點

3.1 建立維修計劃、健全維護體系

水電廠電氣設備高效管理的實施，需要立足水電廠當前運行狀態(tài)制定合理可行的運行維護方案，明確具體的維護方式，并將員工經(jīng)濟利益、工作時間納入考量，從而制定出益于實現(xiàn)維護管理目標的科學運維方案。同時，水電廠應加強運維管理人員技能強化，除了要提升其電氣設備操作、維護能力以外，還應注重于技術團隊綜合素養(yǎng)的提升，針對維護處理、設備使用等多個方面展開針對性培訓。技術人員應掌握電氣設備易出現(xiàn)的故障，并提前制定故障預防及應急處理方案。應構(gòu)建完善的例會制度，對維護人員的意見及建議進行收集匯總，從而促進電氣設備維護體系的健全與優(yōu)化[2]。

3.2 加強巡回檢查、應用現(xiàn)代化監(jiān)測技術

水電廠維護管理中，巡回檢查屬于常用方式，此方式實施較為便利，并且能夠確保電氣設備問題的及時排查及問題發(fā)生點確定，能夠及時消除與解決安全隱患問題。巡回檢查工作開展中，檢查人員應立足多個層面分析與判斷隱患問題，如可聯(lián)合應用聲音辨識法及嗅聞法判定電氣設備問題發(fā)生點。巡檢時還要注意做好維護記錄，為后續(xù)維護提供參考。同時，水電廠還應將現(xiàn)代化故障監(jiān)測技術應用于日常運行維護管理之中，不僅能夠利用計算機技術優(yōu)勢快速定位故障點，也可節(jié)約運維管理工作量，提高電氣設備維護管理質(zhì)量及效率。

3.3 明確操作任務、規(guī)范倒閘操作

在水電廠運行中，倒閘操作的規(guī)范性強化關乎電氣設備運行的穩(wěn)定性。維護人員應嚴格控制操作人員的倒閘操作行為，既要加強操作行為規(guī)范，也要注意監(jiān)測倒閘中可能影響電氣設備運行的各方面因素，在掌握正確的倒閘操作流程及倒閘操作方法的前提下方可執(zhí)行倒閘操作。倒閘操作實施前，操作人員應明確操作任務，由熟知倒閘操作、具備倒閘操作能力的管理人員負責操作任務設置，并由其負責監(jiān)督指導整個倒閘操作過程，實時關注信號的精準性，避免操作人員因技能不嫻熟或操作不規(guī)范而導致電氣設備出現(xiàn)故障，進而破壞水電廠的穩(wěn)定運行。

3.4 健全設備數(shù)據(jù)庫、強化設備管理

水電廠運行安全穩(wěn)定與否與電氣設備存在必然關聯(lián)，因而水電廠應將電氣設備管理力度的強化作為重點，應引入高效、低耗管理方式，并逐步建立健全電氣設備數(shù)據(jù)庫，從而奠定電氣設備維護保養(yǎng)的數(shù)據(jù)基礎。同時，在引入新型電氣設備之時，水電廠應及時展開針對性的運行維護及操作技能培訓，以預防與規(guī)避電氣設備故障問題發(fā)生。運維管理人員應具備依據(jù)電氣設備運行狀態(tài)精準判斷其運行正常與否的能力，以此提升設備維護管理效率。日常維護檢修工作應涵蓋運行前預防性檢修、運行中故障處理、運行后故障總結(jié)三個環(huán)節(jié)，可依托于故障分析系統(tǒng)的科學構(gòu)建及時總結(jié)故障發(fā)生規(guī)律，從而規(guī)避問題反復出現(xiàn)，通過電氣設備穩(wěn)定運行保證水電廠的正常運轉(zhuǎn)。

4 水電廠電氣設備故障檢修工作有效實施的保障策略

4.1 嚴格監(jiān)測與有效處理發(fā)電機組故障

水電廠應在日常中加強對發(fā)電機組故障的實時監(jiān)測，根據(jù)故障問題實施針對性的故障處理。通常電壓過小時，發(fā)電機組的勵磁裝置會出現(xiàn)負勵較低的問題，會因勵磁電流不穩(wěn)或低于限定數(shù)值而出現(xiàn)欠電壓問題。同時發(fā)電機電壓及額定電壓統(tǒng)一性監(jiān)測中若二者出現(xiàn)不統(tǒng)一情況，可能會導致發(fā)電機運行功率下降，進而會使電能傳輸效率受到影響。監(jiān)測到此類問題后，可將三相調(diào)壓器安裝于勵磁電抗器及發(fā)電機之間，如此可增大勵磁電流，維持電流穩(wěn)定性與均衡性。也可通過變阻器阻值下調(diào)的方式，通過電容補償間接調(diào)節(jié)發(fā)電機阻值，此種方式也可維持額定電壓環(huán)境下發(fā)電機運行的穩(wěn)定性。

4.2 制定科學系統(tǒng)的電氣設備故障檢修制度

水電廠電氣設備的檢修工作面要定期化開展，應采取多元化檢修方式的聯(lián)合應用嚴格監(jiān)控與管理電氣設備的運行，遵循電氣設備故障檢修制度結(jié)合故障現(xiàn)象利用對應性方法實施檢測，分析電氣設備的溫度變化、聲音異常情況以及振動幅度等各個方面。故障檢查完成后檢修人員應及時記錄相關數(shù)據(jù)，確保記錄內(nèi)容詳實、全面，從而為后續(xù)故障排查與處理提供參考依據(jù)。整個檢修過程需要依據(jù)制度設計的順序及線路而開展，應確保檢修全面、細致，不可存在盲區(qū)，如此方可保障電氣設備故障得到全面排查及解決。

4.3 應用綠色安全理念實施故障檢修

水力發(fā)電屬于高效利用自然資源的發(fā)電方式，與我國當今大力提倡的可持續(xù)發(fā)展理念相吻合。為此，水電廠電氣設備維護及故障檢修時也應將綠色安全理念貫穿其中，引入綠色、環(huán)保、安全的新型檢測維修方式，既要保障電氣設備性能正常發(fā)揮，也要有效減少電氣設備運行能耗，降低對生態(tài)環(huán)境所產(chǎn)生的污染，從而為水電廠經(jīng)濟及社會效益的雙重提升提供支持。保養(yǎng)與維修電氣設備的過程中，應采取合理的檢修方式盡可能延長電氣設備的運行壽命，達到電氣設備應用成本的有效降低。在故障檢修過程中也要通過最優(yōu)方式及工具的科學選用，盡可能提高檢修質(zhì)效。

電氣設備的運行維護及故障檢修效果與水電廠電力資源輸出量的高低有直接關聯(lián)，水電廠應了解電氣設備的常見故障，選用適合的故障檢修方法，需要定期化、嚴格性開展電氣設備運行維護與檢修管理，應建立維修計劃、健全維護體系、加強巡回檢查、應用現(xiàn)代化監(jiān)測技術、明確操作任務、規(guī)范倒閘操作、健全設備數(shù)據(jù)庫、強化設備管理，以此強化運維管理效果。通過嚴格監(jiān)測與有效處理發(fā)電機組故障、制定科學系統(tǒng)的電氣設備故障檢修制度、應用綠色安全理念實施故障檢修進一步提升檢修成效，進而保障電氣設備的穩(wěn)定運行。