水电站电气设备运行维护与故障检修探讨

水电站电气设备运行维护与故障检修探讨

李杰

国家能源集团四川发电有限公司南桠河水电分公司  625400

摘要：电力是绿色节能型能源，在社会能源应用方面的作用非常显著。水电站是生产电力的重要地方，其安全、可靠运转十分关键。水电站运转过程，会使用许多电气设备，要确保水电站稳定运行，就需要保障电气设备可靠运转。基于此，文章首先分析了水电站电气装置较为普遍易发的故障，然后提出了有效运维和故障检修方法。

关键词：水电站；电气装置；运维管理；故障检修

    近几年，随着国家社会经济持续发展，水利工程表现出了良好的发展势头。其中，相关的电气设备直接关系着水电站运转的稳定性与安全性，但电气装置在长期的转过程暴露出了许多故障情况，主要包括变压器问题、磁力设备故障等，对此需要加强设备运维管理和故障检修。

1、水电站电气装置故障分析

1.1变压器问题

（1）噪音。变压器受重载影响会出现“嗡嗡”声，当变压器零件接触异常或绝缘损坏时也极易形成异响。若产生谐振电压，变压器将形成刺耳声响。当变压器零件松动时，振动时受负载作用将形成异响，或是受附近潮湿环境干扰，变压器受潮，耐压下降，最后导致设备绝缘被击穿，留下巨大的安全风险。

（2）绝缘瓷套闪络。针对这个问题，要及时检测变压器内部性能，如密封橡胶密闭效果、紧固螺母松动情况等，这些问题均会破坏绝缘配件。当套管表层存在异物或是电容套管空隙放电时，均会引起套管闪络情况，若无法及时妥善处理这些问题，均会破坏变压器绝缘性能，导致变压器异常。

1.2励磁设备问题

励磁设备问题是比较典型的发电机故障，当设备稳定运行时，出现励磁电流减小，励磁电压稍微上升，电机稳定运转、没有报警等异常现象。此时是由于励磁输出回路阻力加大，使得励磁绕组直流阻力改变，导致故障电阻减小。主要原因有：1、电刷变形，引起接触滑环范围减小，在接触面出现导电性差的油污，相当于线路上串联的电阻设备。2、因为外圈并非规则的圆，表层粗糙，滑环磨损，引起电刷和滑环接触疏松。滑环在旋转条件下被烧成粗糙面的概率较大，粗糙外表的尖端会引起新的火花点，出现片状火花。

1.3线路问题

水电站较多处于偏远山区，一般山高林密，线路故障同样是水电站的普遍现象，运行期间极易出现接地短路问题。线路就像人体脉络衔接水电站中的所有装置，如果产生线路接地短路现象，会导致电站解网，主干线路甚至可能引起整个电网瘫痪，极大阻碍水电站安全运行，此时要及时检测线路，找出故障并处理。

1.4发电机问题

发电机属于水电站最关键的设备，主要包含励磁故障与本体异常。励磁故障一般是由励磁系统造成的故障，产生故障后无法稳定运行，使得整个发电机无法正常工作，由此会破坏水电站，并且引发振动、高温等问题。严重时将破坏发电机本体构造，使得发电机无法顺利运行[1]。此外，发电机异常也会引发火灾事故，所以要对该故障引起高度重视，且展开系统监测，尽可能防止故障出现。

1.5调速器问题

水电站运转期间，调速器常常出现各种各样的问题：1、调速器停机问题，若微控制器无法执行调控指令，调控器将无法顺利运行。若产生这种问题，控制面板将操控电液转换器不再运转；2、仪表异常，当产生机械问题时，平衡表不能显示，导致仪表显示开度和实际开度不同，引起仪表异常；3、电液转换器异常，主要原因是机械和电气问题，但不管是何种原因引起的故障，均会导致电液转换器无法运转；4、调速器参数不匹配，引起机组运行中负荷不稳定，并网困难或机组失控。

2、水电站电气装置运维和故障检修方法

2.1变压器

（1）差流越限维护。变压器过流防护仅能在特定时间内有用，动作速度通常较慢。速断保护尽管速度较快，但整定电流值通常较大。所以，大容量设备要根据国标采取电流差流防护。在变压器两侧设置2台电流互感器，根据变比科学确定电流比。稳定运转时两侧的电流之和基本为0，继电器不会动作。当变压器在两台互感器安装范围区间内出现短路故障时，两边的电流之和将会改变，从而引起继电器动作启动保护回路。

（2）轻重瓦斯问题处理。通常情况下，变压器瓦斯保护中，轻瓦斯一般发出信号，重瓦斯一般直接跳闸[2]。当瓦斯保护跳闸时，表示设备出现内部故障很大，此时要逐个查看油枕抗爆门、焊缝断裂现象以及设备外壳等，也要检测气体可燃性。

2.2励磁设备

水电站运转状态和励磁设备运转状态紧密联系，为精准判断励磁设备内的故障点，需要完全清理氧化层与油污。若增设在刷子上的弹簧疏松，要立即换新，同时新刷子要用细砂纸认真打磨，唯有如此它才可以和滑环充分结合；发电机转子各磁极间连接点应可靠连接，接触电阻符合规范，各磁极阻抗平衡，保证无明显变化趋势。

2.3线路

水电站运转期间，如果线路出现谐振问题，要先断开和线路连接的变压设备，形成单独的设备。若线路缺少谐振条件，将会出现其他问题。此时要以母线为立足点，沿线路检测和线路连接的装置，逐一对不同部位设备实施开关阻断，切断变压器，由此及时、精准找到线路上的故障点。根据线路所处区域地理气候条件，采取防风、防冰冻措施，及时清理线下林木，可有效减少线路故障机率和故障时引发火灾的可能。

2.4发电机

发电机出现故障后，要及时排查故障成因：出现绝缘故障后，要仔细调查与检修故障，必要时更换绝缘线棒以排除故障。若产生电缆绝缘故障，需及时确定故障出现的部位，甚至要调换绝缘子[3]。检修时必须停机，而且要定时对绝缘子展开绝缘测试，保证发电机稳定运行；出现欠压故障后，需检测励磁线路和电刷触碰与位置状态，针对短路故障要立即排除。机组检修时应对发电机各槽契及各部分紧固件进行检查，通过预防性试验判断定转子绝缘状况。

2.5调速器

针对调速器故障现象，要及时仔细巡查，甚至要复位调速器，找到故障位置并立即排除。而且，微机调速器维修过程，仪表可以检查出故障部位并复原。当指示仪表错误时，先仔细记录故障现象，停运并系统检测与修复。当电液转换器停运时，若是电气故障，能手动处理，等系统停运后再检修问题。当产生机械故障时，要多次调换手动模式与自动模式，且在检修时要对油回路和电磁阀进行全面清洗，防止出现卡阻现象，清理相关零件排除故障。

2.6优化管理体系

2.6.1巡查发电机装置 

经长期观察与检修电气装置的实践经验，归纳出发电机故障与处理方法。首先，因电压不够，发电过程发电机常常产生励磁设备负励不够引起的励磁电流不固定或低于允许值，引起欠电压故障，导致发电机运转电压偏离规范指定电压，制约发电机运行功率，导致输电效率降低[4]。解决方法：把三相调压器分布在发电机与励磁电抗器结合位置，确保发电机端加载规范电压，由此增大励磁电流，保证荷载与运转状态稳定，达到电流平衡目标。其次，还能降低变阻器阻值，采取电容补偿形式间接调整发电机阻值，令发电机在指定电压下运行。

2.6.2充分运用新技术，建设智慧化水电站

越来越多的水电站在注重安全、经济运行的条件下，逐渐开始采用更多的智能化设备，以实现改善现场工作条件，减少工作人员劳动强度，提高生产效率，提高安全生产系数，更广泛的红外成像测温、工业电视系统应用、现场人员定位、智能巡检设备、智能在线分析系统等应用，在水电站设备的故障和检修中起到了积极的作用，也为智慧化电站的运行管理带来了新的主题。

3、结束语

    总之，水电站运营管理期间要对电气设备出现的故障采取合适的运维和故障检修方法，预防各种安全隐患。水电站长期在可靠运转中，必须注重电气设备运维和故障排除，针对变压器、励磁、线路以及调速器等故障做好检修与排查工作，积极吸引新科技、新观念，改变制度体系，巡查发电机装置，智慧化水电站建设，从而提升运维效率与效果。

参考文献：

[1]高辉.水电站电气设备检修与运行维护现状及提升探讨[J].大众标准化,2022(10):142-144.

[2]方思程.水电站电气设备运行维护与故障检修分析[J].设备管理与维修,2022(08):43-44.

[3]况础名.大型水电站电气设备检修技术革新与运行维护[J].电子元器件与信息技术,2021,5(12):73-74.

[4]刘红娟.水电站电气设备检修技术革新与运行维护策略[J].电力设备管理,2021(08):107-108.