水電站電氣設備運行維護與故障檢修分析

方思程

（湖北省漢江興隆水利樞紐管理局，湖北潛江 433100）

0 引言

電力作為一種綠色環保型能源，在能源利用上將會越來越重要。水電站作為電力的主要生產地方，它的安全和平穩運行是至關重要的。在水電站的運行中，會用到各式各樣的電氣設備，要保證水電站的正常運行，必須要保證電氣設備的正常運行。在實際生產中，會遇到各種類型的故障，這時，就需要及時的發現和解決這些故障問題。

1 水電站電氣設備常見故障

1.1 變壓器故障

變壓器作為水電站工作運行的大腦部件，是電力生產中的重要部分。在平時的生產過程中，必須對其進行嚴格的管理，并進行定期的檢查和維護。

（1）當變壓器出現異常時會有噪聲產生。變壓器在重載作用下，會產生“嗡嗡”聲，變壓器內部接觸不良或絕緣破損時也容易產生異響。如果出現諧振電壓，變壓器內部會產生刺耳的聲音。當有設備零件松動時，在運行中受負載影響會產生嚴重的異響，或受到周圍潮濕環境的影響，設備受潮，耐壓降低，最終會導致變壓器絕緣擊穿問題和較大的安全隱患。

（2）當變壓器出現絕緣瓷套閃絡問題時，需要及時的對變壓器進行檢查。檢查變壓器內部質量問題，如密封橡膠的密封效果，螺母松動問題等，這些問題都會使變壓器的絕緣部件遭到損壞。當有異物在套管表面或電容套管間隙放電時，都會造成套管閃絡問題，如果不能及時地把這些問題解決好，將會損壞變壓器的絕緣部分，進而引起變壓器故障[1]。

1.2 勵磁裝置故障

勵磁裝置在變壓器故障中比較常見。勵磁裝置正常工作時，勵磁電流減小，勵磁電壓略有升高，電機運行正常，無報警等異常情況。由于勵磁輸出回路電阻增大，導致常規勵磁繞組的直流電阻變化，致使故障電阻減小。電刷變形，導致接觸滑環面積減小，在接觸面上產生一層導電性差的油，類似于電路中串聯的電阻器。由于外圈不是一個嚴格的圓，表面不光滑，滑環磨損，導致電刷與滑環接觸松動。滑環在旋轉狀態下被燒成粗糙表面的幾率很大，粗糙表面的尖端往往進一步導致新的火花點，產生片狀火花[2]。

1.3 線路故障

線路故障也是水電站的常見問題。在實際運行過程中，容易產生接地短路等情況。線路如人體脈絡一樣連接這水電站內的所有設備，一旦出現線路接地短路問題，將會使整個電力系統癱瘓，嚴重影響水電站的正常運行。這時必須第一時間對線路進行檢查，及時發現故障并排除。

1.4 發電機故障

發電機是水電站最重要的設備之一，故障主要有勵磁故障和本體故障。勵磁故障是指由勵磁系統引起的故障，出現故障后不能正常運行，就會導致整個發電機不能正常運行。這將會對水電站造成更大的損壞，還會引起振動、高溫等伴隨故障。嚴重時，會損壞發電機本體結構，導致發電機不能正常運行。另外，發電機故障也會引起火災，因此必須對這一故障給予足夠的重視，并進行全面的監測，最大限度避免故障的發生[3]。

1.5 調速器故障

在水電站的運行中，調速器經常會發生各種類型的故障：①調速器停機故障，如果微控制器不能執行調控程序，調控器將不能正常工作。如果出現這種故障，控制面板將會控制電液轉換設備不再運行；②儀表故障，當出現機械故障時，平衡表無法顯示，造成儀表顯示的開度與實際開度不一致，從而造成儀表故障；③電液轉換設備故障，原因可能是機械或電氣故障，但無論是什么原因造成的故障，都會使電液轉換設備不能運行。

2 水電站電氣設備檢修技術

2.1 故障判定

在運行中不時會有故障的發生，需要運用合理的方法和技術對故障進行判定和檢修。

2.1.1 儀器檢測法

儀器檢測法包括電阻檢測法和電壓檢測法[4]。

（1）電阻檢測技術。用電阻表檢測設備電路，判斷電路是否暢通（如果暢通，電阻與電流成反比）。

（2）電壓檢測技術。通過電壓表設備對兩點之間進行檢測：如果接觸器不動作，兩點之間的電壓接近電源電壓，可判斷斷線；如果兩點之間的電壓差不為零，可判斷線路接觸不良。

2.1.2 經驗法

（1）彈性沖壓運動部件技術。當零件接觸不良時，可對設備部件進行彈壓操作，以糾正部件的動作堵塞或觸點的氧化問題。

（2）電路敲擊技術。也就是說，用橡皮錘輕輕敲擊工作設備。如果故障消失，則表明內部部件沒有接觸不良的嚴重問題。適用于帶電狀態下的故障排除。

（3）黑暗觀測技術。設備的放電通常伴隨著“嘶嘶”聲，由于周圍設備噪聲的存在，不易被聽到。但是，可以選擇黑暗環境進行火花觀測，以提高判斷的準確性。

2.2 故障排除

2.2.1 變壓器故障處理

（1）差流越限保護。變壓器的過流保護只能在一定時間內有效，動作速度往往達不到要求。速斷保護雖然速度很快，但整定電流值很大。另外，變壓器中分和速斷之間存在死區。因此，大容量變壓器必須按國家有關規定設置電流差動保護。在變壓器兩側安裝兩臺電流互感器，以正確選擇電流比。正常運行時兩側的電流幾乎為零，繼電器不動作。當變壓器不能正常工作時，兩側的電流比會發生變化，進而導致繼電器的動作保護回路。

（2）輕重瓦斯動作處理。一般來說，變壓器在氣體保護時，輕氣體通常發出信號，重氣體通常直接跳閘。當瓦斯保護跳閘時，說明變壓器的故障比較大。這時需要分別檢查油枕防爆門、焊縫開裂情況、變壓器外殼等，還需對氣體的可燃性進行檢查。

2.2.2 勵磁裝置故障處理

水電站的運行狀態與勵磁裝置的運行狀態密切相關。為了準確識別勵磁裝置中的故障點，必須徹底清除氧化層和油污。如果加在刷子上的彈簧松動，需要更換新的，且新刷子必須用細砂紙仔細打磨，只有這樣它才能與滑環良好接觸。

2.2.3 線路故障處理

在電站運行過程中，一旦線路發生諧振故障，需要先切斷與線路相連的變壓器，形成更獨立的設備。如果線路沒有諧振條件，則可能發生其他故障。這時需要以母線為起點，順著線路檢查與線路相連的設備，依次對不同位置設備進行斷開開關，切斷變壓器，從而及時、準確地發現線路中的故障點。

2.2.4 發電機故障處理

當發電機發生故障時，需要對其故障原因進行摸排：發生絕緣故障時，需要全面對其進行故障調查和檢修。如果出現電纜絕緣問題，要及時確定故障發生的位置，必要時要對絕緣子進行更換。在檢修過程中必須停機，同時，要對絕緣子進行定期的絕緣試驗，確保發電機正常運行；發生欠壓故障時，要檢查勵磁線路以及電刷接觸和位置狀態，發現有短路現象時要及時排除。

2.2.5 調速器故障處理

當調速器出現故障時，需對其及時進行巡查，必要時需對調速器進行復位，找出故障部位并及時排除。同時，在微機調速器檢修時，儀表能檢測到故障位置并進行修復。當指示儀表不準確時，先詳細記錄下故障情況，停止運行并進行全面的檢查和修復。當電液轉換設備停止工作時，如果是電氣故障，可進行手動操作，待系統停止運行后再進行故障檢修。當出現機械故障時，應反復切換手動模式和自動模式，并通過在維修過程中清洗相關部件進行故障排除[5]。

3 水電站電氣設備檢修存在的問題及改進方法

3.1 檢修模式及技術水平仍需提升

隨著社會經濟的快速發展和時代的進步，模式識別技術已經得到了充分的發展和應用。目前，在電氣設備的維護和故障診斷中，經常可以看到使用模式識別技術的案例。模式識別技術是依靠計算機進行識別，相關設備維修人員可以在較短的時間內對各類電氣設備故障做出初步判斷，使故障因素和具體故障部位迅速被找到，從而在短時間內將故障消滅。不僅提高了故障維修的效率，而且大大提高了故障維修的質量。

3.2 日常維護水平需提升

為實現這一目標，應完善相關設備管理制度，以保證設備的高效、正常運行：①對相關人員要完善設備數據庫，記錄電站內各種設備的參數。同時，相關工作人員還需要加強維修工具和維修備件的分類，以便切實做好設備維修工作；②在電氣設備維修工作中，維修的質量和效率與人員素質有著密切的關系。為了提高人員素質，必須加強相關培訓，通過培訓，使員工盡快熟悉故障原理和常見故障的解決方法[6]。

3.3 管理制度需完善

3.3.1 完善制度化的設備維護巡查制度

缺乏制度化的設備維修和檢測監督檢查制度，會影響正常生產。水電站技術人員在進行檢修工作時，需認真檢查各種電器設備的實際情況，及時發現各種電力設備存在的缺陷和安全隱患。同時還要特別關注主、輔系統的能量損耗，以達到保證電力設備可以正常運行的目的。檢查過程中，要進行全面的檢查維護，做好記錄和工作臺賬，及時分析存在的問題，并及時完成設備異常工作的匯報。

3.3.2 完善健全的設備安全管理制度

現代化的水電廠管理體系是保證整個水電廠安全運營的重要保障。水電站企業應當主動學習，并建立完善的安全管理體系。目前，一些水電廠不管是管理還是制度上都存在一定的問題，比如：職工的日常生活和工作條件較差，使得大家工作積極性嚴重欠缺。通過建立一套現代化設備安全管理系統，可以有效地為水電廠員工和用戶創造安全的生產條件和工作環境，提高生產效率，促進水電廠的社會和經濟效益[7]。

4 結語

在水電站運行管理中，需要做好不同電力設備發生問題時不同的應對方法及策略，做好一切安全隱患的防范工作。在水電站的長期穩定運行過程中，一定要對電氣設備進行正確的運行維護及故障排除工作。合理吸收新技術、新思路，改變相關制度，積極創新，提高運維效率，保證運維質量。