關(guān)于水電站電氣設(shè)備故障原因及處理措施探析

房文軍

（江西省吉安市安?？h發(fā)電公司，江西 安福 343200）

前言

維護(hù)水電站設(shè)備工作的重中之重是維護(hù)電器設(shè)備，電器設(shè)備的故障率是所有水電站潛在隱患中最高的，而且其故障部位變化莫測(cè)，故障特點(diǎn)變幻無窮。尤其是每個(gè)故障點(diǎn)的排除與安全解決是一個(gè)相當(dāng)困難的問題。欲要解決這一問題不僅要求技術(shù)人員要具備夯實(shí)的專業(yè)技術(shù)知識(shí)基礎(chǔ)，更要對(duì)電氣設(shè)備的各個(gè)環(huán)節(jié)的認(rèn)知較為清晰透徹，一旦出現(xiàn)常見的故障，技術(shù)人員能夠快速及時(shí)地準(zhǔn)確對(duì)其識(shí)別與排除。在實(shí)際的水電站工作中，水電站的電器設(shè)備故障隨時(shí)都會(huì)發(fā)生，關(guān)系到電氣系統(tǒng)的每一個(gè)部位，同時(shí)出現(xiàn)的故障是各種各樣的，要想排除設(shè)備的每個(gè)故障點(diǎn)，就必須要求技術(shù)人員掌握電氣專業(yè)技術(shù)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，并針對(duì)發(fā)現(xiàn)的故障熟練、可靠地對(duì)其進(jìn)行排除。

1 水電站調(diào)速器引發(fā)的故障處理

1.1 電液轉(zhuǎn)換器故障

故障表現(xiàn)為在調(diào)速器上電或機(jī)組正常運(yùn)行過程中，電液轉(zhuǎn)換器不振，對(duì)控制、操作命令液壓隨動(dòng)系統(tǒng)無反應(yīng)。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，此種故障的原因主要有兩方面：一是機(jī)械故障，因長(zhǎng)期運(yùn)行油質(zhì)不凈或其本身異物導(dǎo)致犯卡造成的。出現(xiàn)此種故障后，操作面板顯示屏顯示的工作狀態(tài)正常，但電液轉(zhuǎn)換器不振。此時(shí)，可將調(diào)速器的手／自動(dòng)工作方式互相切換幾次，或檢修時(shí)將其活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)幾次或進(jìn)行清洗，可消除故障-二足電器故障，因電液轉(zhuǎn)換器工作回路斷線或主控單元故障造成的。此時(shí)應(yīng)使機(jī)組在手動(dòng)方式下運(yùn)行，故障待停機(jī)后檢修處理。

1.2 主控單片機(jī)故障

該故障主要出現(xiàn)發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)過程中，此種故障在主控單片機(jī)“死機(jī)”也是較為常見的，其主要的表現(xiàn)即為調(diào)速器單片機(jī)一旦啟動(dòng)，卻沒有按正常程序操控的調(diào)速器進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，在此種情況的環(huán)境下.調(diào)速器將不能正常工作，電液轉(zhuǎn)換器將出現(xiàn)不振的狀態(tài)，顯示面板卻仍顯示正常。依照多年的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來判斷，此種故障的產(chǎn)生應(yīng)是由于單片機(jī)復(fù)位控制電路的故障導(dǎo)致的。對(duì)于此種故障的處理，我們可以對(duì)單片機(jī)采取再上電或進(jìn)行復(fù)位操作的應(yīng)對(duì)措施。一定要保證機(jī)組正常的運(yùn)行繼而發(fā)電，等待停機(jī)時(shí)開始進(jìn)行檢修，并輔以示波器和萬用表對(duì)故障電路進(jìn)行測(cè)試，逐一查出故障元件，然后對(duì)具體的故障的元器件進(jìn)行處理以便解決故障。

1.3 開度，開限反饋表指示不符

在運(yùn)行過程中，其故障表現(xiàn)為：其一，當(dāng)調(diào)速器處于自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，開度指示與導(dǎo)葉實(shí)際開度不符，且在當(dāng)前水頭下開度與出力不符，平衡表指示不平衡，其二，當(dāng)調(diào)速器處于手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)：開度指示超前于開限指示，并且在當(dāng)前水頭下開度與出力不符，導(dǎo)葉開度與開限指示值相符。此類故障的出現(xiàn)多是機(jī)械部位故障所致。此類故障出現(xiàn)后，要妥善對(duì)待，停機(jī)后一般可將故障迅速排除。

2 發(fā)電機(jī)組執(zhí)行微機(jī)控制流程引發(fā)的故障

因?yàn)槲覀兛偸欠浅ｎl繁地進(jìn)行水電站設(shè)備的開、停機(jī)操作。達(dá)就無形中加大了水電站故障發(fā)生的概率，這種情形也就成為引發(fā)水電站故障發(fā)生的最重要環(huán)節(jié)。上位機(jī)發(fā)出開機(jī)指令后，機(jī)組按預(yù)設(shè)流程逐步打開主閥和冷卻水系統(tǒng)，至開調(diào)速器環(huán)節(jié)時(shí)，出現(xiàn)調(diào)速器拒動(dòng)，流程中斷現(xiàn)象。出現(xiàn)這種現(xiàn)象可能的原因有：調(diào)速器本體出現(xiàn)故障；冷卻水系統(tǒng)出現(xiàn)故障；PLC模塊及開出繼電器出現(xiàn)故障。

2.1 一旦上位機(jī)發(fā)出開機(jī)指令后，機(jī)組就會(huì)按預(yù)設(shè)的電子流程逐步打開主閥和冷卻水系統(tǒng)，當(dāng)?shù)介_調(diào)速器環(huán)節(jié)時(shí)，就將會(huì)出現(xiàn)調(diào)速器拒動(dòng)，流程中斷現(xiàn)象。出現(xiàn)這種現(xiàn)象可能的原因有以下幾種原因：一方面可能是通信故障引起的。二可能是PLC模塊及開出繼電器出現(xiàn)故障引起的。三可能是冷卻水系統(tǒng)出現(xiàn)故障引起的。四可能是調(diào)速器本體出現(xiàn)故障引起的。對(duì)于上述出現(xiàn)的各種可能的故障，我們可相應(yīng)地采取如下的分析處理措施：1)在開機(jī)的過程中，是否會(huì)出現(xiàn)通信異?，F(xiàn)象。2)檢查PLC模塊上相應(yīng)的開出點(diǎn)及開出繼電器的工作是否正常。3)檢查各冷卻水壓力是否正常。病檢查示流信號(hào)器是否正常。④檢查調(diào)速器的本體、工作電源、油壓裝置、操作把手等是否在指定位置上并處于正常的工作狀態(tài)。

2.2 一般在正常的開機(jī)工作過程中，機(jī)組轉(zhuǎn)速將會(huì)達(dá)到一定額度時(shí)，此時(shí)機(jī)組將會(huì)發(fā)生故障。對(duì)于此種狀況進(jìn)行原因分析：第一步要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢查，看其工作是否正常進(jìn)行，如果有必要的話，可以直接在磁屏上手動(dòng)進(jìn)行起勵(lì)試驗(yàn)。

3 水電站PLC控制系統(tǒng)的抗干擾措施

由于PLC大都處于各種電磁環(huán)境中，很容易受到電磁干擾而不能正常工作，給水電站安全可靠運(yùn)行帶來重要影響，因此可采取以下措施。

3.1 抗干擾的隔離措施

PLC內(nèi)部采用光電耦合器、輸出模塊中的小型繼電器和光電可控硅等器件來實(shí)現(xiàn)對(duì)外部開關(guān)景信號(hào)的隔離，PLC的模擬量I／O 模塊一般也采取了光電耦合的隔離措施。這些器件除了能減少或消除外部干擾對(duì)系統(tǒng)的影響外，還可以保護(hù)CPU 模塊，使之免受從外部竄入PLC的高電壓的危害，因此一般沒有必要在PLC外部再設(shè)置抗干擾隔離器件。

如果PLC輸入端的光電耦合器不能有效地抵抗干擾，可以用小型繼電器來隔離發(fā)電站中用長(zhǎng)線引入PLC輸人端的開關(guān)量信號(hào)。光電耦合器中發(fā)光二極管的工作電流僅數(shù)毫安，而小型繼電器的線圈吸合電壓為數(shù)十伏，強(qiáng)電干擾信號(hào)通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生的能量一般不可能使隔離用的繼電器吸合。

PLC來自開關(guān)柜內(nèi)的輸入信號(hào)和距開關(guān)柜不遠(yuǎn)的輸入信號(hào)一般沒有必要用繼電器來隔離。為了提高抗干擾能力，PLC的外部信號(hào)，PLC和計(jì)算機(jī)之間的串行通信線路也可以用光纖或帶光電耦合器的通信接口來隔離，在要求防火，防爆的環(huán)境更適于采用這種方法。

3.2 輸出端的可靠性措施

繼電器輸出模塊的觸點(diǎn)工作電壓范圍寬，導(dǎo)通壓降小，與晶體管型和雙向可控硅型模塊相比，承受瞬時(shí)過電壓和過電流的能力較強(qiáng)，但是動(dòng)作速度較慢。系統(tǒng)輸出量變化不是很頻繁時(shí)，一般選用繼電器型輸出模塊。PLC輸出模塊內(nèi)的小型繼電器的觸點(diǎn)很小，斷弧能力很差，不能直接用于發(fā)電站的DC220V電路中，必須用PLC驅(qū)動(dòng)外部繼電器，用外部繼電器的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)DC220V的負(fù)載。

4 為防止故障進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)

4.1 測(cè)量絕緣電阻或吸收比

這是一種最常用而又最簡(jiǎn)單的試驗(yàn)方法，通常用兆歐表進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)測(cè)得的電氣設(shè)備在加壓1min時(shí)的絕緣電阻大小或1分鐘時(shí)絕緣電阻與l5s時(shí)絕緣電阻之比，可以檢測(cè)出絕緣是否有貫通的集中性缺陷，整體受潮或貫通性受潮，但不能檢測(cè)出絕緣的局部缺陷。

4.2 測(cè)量泄漏電流

測(cè)量泄漏電流與測(cè)量絕緣電阻的原理基本上是相同的，而且檢出缺陷的性質(zhì)也大致相同。但由于泄漏電流測(cè)量中所用的電源一般均由高壓整流設(shè)備提供，并用微安表直接讀取高壓側(cè)泄漏電流。因此，它與測(cè)量絕緣電阻相比又有自己的優(yōu)點(diǎn)：第一，試驗(yàn)電壓高，并且可隨意調(diào)節(jié)；第二、泄漏電流可由微安表隨時(shí)監(jiān)視，靈敏度高，測(cè)量重復(fù)性也較好；第三、根據(jù)泄漏電流測(cè)量值可以換算出絕緣電阻值，而用兆歐表測(cè)出的絕緣電阻值則不可換算出泄漏電流值。

另外，還有測(cè)量介質(zhì)損耗角，直流耐壓試驗(yàn)，交流耐壓試驗(yàn)，還有測(cè)量直流電阻(主要用于測(cè)量變壓器繞組、發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子繞組等)、測(cè)量接觸電阻(主要用于測(cè)量開關(guān))等。

[1] 陳遠(yuǎn)鵬.變電站電氣設(shè)備故障及其原因分析[J].電氣世界，2009(6).

[2] 張潤(rùn)和.電力電子技術(shù)及應(yīng)用.北京大學(xué)出版社，2008.

[3] 王運(yùn)會(huì).電廠電氣設(shè)備故障分析及管理.科技傳播，2010.