水电站电气设备故障问题解析

肖书宝

摘 要：水电站是电力系统的重要组成，水电站内各电气设备运行状态直接影响整个电力系统运行质量，为确保社会正常稳定用电，需定期检查维修水电站电气设备，最大程度降低故障影响，减少损失。为此，本文将从电气设备常见故障类型与原因、电气设备检维修措施与主要电气设备故障检修三个方面就水电站电气设备故障问题进行解析。

关键词：水电站;电气设备;故障检修

中图分类号：TV738 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）04-0183-02

1 电气设备常见故障原因及类型分析

1.1 电压偏移导致的电气设备故障

若电气设备的运行电压低于或高于额定电压，电气设备的运行状态会受到一定影响，而影响的程度则取决于偏移值的大小以及持续时间的长短，若持续时间过长或偏移值过大，电气设备可能会出现较为严重的故障[1]。

1.2 电弧导致的电气设备故障

电弧的可导电性可能会造成电气短路，电弧属于可导电的离子流，质量较轻，能够迅速移动与拉长。若开关绝缘油等材料被电弧击中后会急剧膨胀，进而引发爆炸事故或导致电气设备短路。

1.3 调速器引发的电气设备故障

调速器可引发的电气设备故障有：电液转换器故障、主控单片机故障等。当电液转换器出现运行故障时，通常会有如下表现：在机组正常运行或调速器上电情况下，电液转化器不振，对控制、操作命令液压随动系统无反应[2]。根据以往经验，分析导致这一故障出现的原因：（1）机械故障，长期运行油质不净或其本身异物导致发卡。如果是该原因引起设备故障，可在检修时将其活塞反复运动几次或进行清洗，能有效消除故障。（2）电器故障，主要是因为电液转换器工作回路断线或主控单元故障造成。如果电气设备出现这一故障，需尽快转换机组运行方式，使其在手动方式下运行，并尽快做专业化处理，最大程度减少故障影响。

另外一种故障类型是主控单片机故障。这一故障是由于调速器在运行过程中发生单片机启动后不能按预定的程序正常执行而导致的死机故障。这一故障的外在表现是：调速器无法正常工作且电液转换器不振[3]。如果电气设备在运行过程中出现这一故障，需对单片机进行再上电，并及时将其复位，通过这样的简单处理可确保机组正常运行，其余处理措施需在做完故障测试并查明具体故障元件后，针对具体故障元件故障部位做相应处理。

1.4 发电机组引发的电气设备故障

水电站内电气设备需要经历频繁开、停机操作，频繁开停机会导致设备出现故障的几率上升。例如：当上位机发出开机指令时，冷却水系统、油系统等会根据预定流程逐一打开，当程序走到开调速器环节时，调速器拒动，整个运行流程被迫中断。导致调速器拒动的主要原因有：（1）调速器设备故障;（2）继电器与PLC模块故障;（3）通信故障。

由于引起故障原因较多，因此在短时间内无法准确掌握故障元件以及引起故障原因，只能根据电气设备相关运行特点，预测可能存在的故障原因，并对电气设备作出几點检查[4]：（1）检查电源与调速器本体，判断是否是调速器自身出现问题;同时也对操作把手与油压装置进行检查，做进一步的故障排除。（2）检查PLC模块，检查内容包括PLC模块上相应开出点与继电器，检查两者工作状态，若继电器与PLC模块上各开出点正常动作，则可排除对这发面的猜测。（3）需密切注意开机时的通信情况，如开机时出现通信异常状况，则可将故障类型初步判断为通信故障。（4）在开机环节，由于机组转速过快导致励磁系统未按预设流程起励建压，也会影响电气设备的正常运行，引发设备故障。当出现这一情况时，首先需要对水电站内的励磁系统进行检查，分析判断励磁系统是否正常运行，其次是对PLC模块进行检查，检查是否有“机组转速95%以上”的开关量输入，最后检查转速信号装置，掌握转速信号装置的运行状态。

2 水电站电气设备故障防范措施

2.1 事前检查

水电站内电气设备需要经历频繁开、停机操作，设备日常损耗大，故障出现几率大，且水电站内电气设备一旦出现运行故障，或多或少都会给电力系统运行造成影响，因此，在故障发生之前做好检查，防患于未然是确保电力系统正常稳定运行的重要举措。这就需要相关单位、部门能利用先进技术、组织专业技术人员做好电气设备日常检查工作，通过问、看、听、摸等途径来掌握电气设备运行状态，以便当故障发生时，能迅速找准故障部位、掌握故障原因并采取科学解决措施，有效消除故障影响，减少损失。具体如通过询问电气设备操作人员，掌握电气设备在出现故障前与故障出现后的运行特点，如有无出现异常振动、冒火花、异常响声等情况，了解电气设备运行特征;通过听，掌握电气设备是否存在异常响声，如果存在异常，及时查明异响原因与部位，防止故障扩大;在切断电气设备电源后，触摸检查电动机、熔断器、电磁线圈，判断上述设备是否存在过热现象，根据判断结果对电气设备运行状况做进一步诊断[5]。

2.2 事中诊断

随着科学技术的不断发展，我国水电站也逐渐朝着信息化、自动化的方向发展，水电站机电设备的更新升级逐渐趋向一体化，这使得电气设备故障诊断工作难度加大，传统的故障诊断技术已经无法满足先进设备的故障诊断需求，相关部门必须采用更加先进的故障监测与诊断技术，方能有效确保电气设备的正常稳定运行。现阶段，状态检修这一故障诊断技术被广泛应用于水电站电气设备故障诊断工作中，且取得了良好的应用效果。状态检修技术的特点是：能对电气设备进行在线监测，在电气设备运行期间，通过传感器能获得关于设备运行状态的数据，如通过二次仪表设备能获得电气设备在运行过程中产生的电压电阻等参数，通过参数分析与对比，就能获知电气设备是否存在安全隐患;同时，借助传感器等先进电子设备，能够实现对电气设备的远程监测，再不需要人力的情况下掌握电气设备运行状况，极大的降低了水电站运行成本，在提高了经济效益的同时为电力系统的安全稳定运行提供了重要技术保障。

2.3 故障检修

以往，计划检修与抢修相结合的故障检修方式在水电站电气设备检维修工作中最为常见，但该种方式存在诸多弊端，灵活性较低，难以满足现代水电站电气设备故障检修，因此，在计算机信息技术不断发展的背景下，电气设备故障检修工作应实现基础检修与技术检修的有机结合，充分发挥现代技术的优势，实现电气设备的动态管理。在经过一段时间的探索与完善后，无线检测技术已经逐步走向了使用化阶段，因此电力建设单位可以充分利用无线监测等先进的计算机技术建立起设备运行的无线监测系统，通过灵敏度超高的传感器采集运行状态下的设备绝缘劣化信息，再通过专门的计算机网络与数据处理软件对采集到的设备信息进行处理、分析，根据分析出的数据综合诊断设备的运行状况，最终实现电气设备的实时监控[6]。其次，还可以将瞬时值的计算引入到系统的运行维护中，有效提升运维效率，为设备的安全运行提供保障。

3 重要电气设备故障检修方案

电气设备出现运行故障，不仅会影响社会正常稳定用电，也会给社会生产、生活活动带来较大的安全隐患，不容忽视。相关部门要时刻关注水电站电气设备运行状况，做好事故防范措施，有效预防与制止设备故障的发生。这就要求相关部门需根据水电站实际规模与常见电气设备故障类型，建立起标准、规范的电气设备操作制度与故障检维修制度，及时采集基本电气设备信息，时刻掌握电气设备运行状况，同时制定完整的电气设备检维修程序与故障分析流程，一旦发生设备事故，能及时掌握故障类型，并采取相应解决措施消除故障影响，确保设备与系统安全。具体分析如下：

3.1 变压器故障

结合以往工作经验，发现水电站内变压器常会出现几点故障问题：（1）油位异常。油位过高或油位过低都是不正常的表现，而之所以会出现油位异常，可能是油标管堵塞，污垢累积过多导致，因此工作人员需及时做好清理工作;而当油位低时，工作人员需及时添油，维持油位平衡状态。（2）铁芯过热。在变压器中，铁芯自成一个封闭的磁路，若出现铁芯异常发热情况，可能是由于短路或铁芯接地发生变化，这时需要工作人员进一步排查发热原因，首先消除铁芯过热现象，之后再根据具体问题采取相应维修措施。如当铁芯接地出现变化时，就需及时更换接件。

3.2 高压配电装置故障

断路器是高压配电系统的重要组成设备，高压配电系统的输电质量在很大程度上取决于断路器动作情况，如果断路器出现误动或拒动现象，则高压配电系统的安全性就得不到保障。在保护系统中，如果红灯与信号灯同时闪亮，则可大致断定为断路器出现故障，工作人员需及时拉动手闸并做进一步检查工作，重点检查断路器接触点状态以及有无跳闸，再根据检查结果采取相应检修措施。

4 结语

综上所述，水电站的主要功能作用是促进水力、电力能量之间的转化，实现能源利用，其是电力系统的重要组成，是确保社会生产、生活活动用电的重要条件。水电站内设备主要包括一次设备与二次设备，这些电气设备在使用过程中难免会出现问题，设备故障会影响整个系统安全稳定运行，因此定期对水电站内电气设备进行检修与维护非常重要。相关部门需根据水电站实际规模与常见电气设备故障类型，科学制定故障检修方案，利用先进技术动态监测设备运行状态，同时制定完整的电气设备检维修程序与故障分析流程，一旦发生设备事故，能及时掌握故障类型，并采取相应解决措施消除故障影响，确保设备与系统安全。

参考文献

[1] 司进龙.浅析小型水电站电气设备的常见故障与排除[J].智能城市，2018（23）：160-161.

[2] 李祖良.水电站电气设备安全运行与故障检修[J].电子技术与软件工程，2018（21）：215.

[3] 汤兴宝.水电站电气设备检修技术革新与运行维护分析[J].科学技術创新，2018（29）：161-162.

[4] 何霞.浅谈水电站电气设备的检修措施与故障处理[J].低碳世界，2017（36）：55-56.

[5] 黄伟坤.水电站机械电气设备检修及维护研究[A].管理科学和工业工程协会.探索科学2016年5月学术研讨[C].管理科学和工业工程协会：管理科学和工业工程协会，2016：1.

[6] 隆朝花.水电站电气设备常见故障及排除办法[J].珠江水运，2013（15）：66-67.