小型水電站電氣設備的常見故障與排除①

麥年棟

（儋州市農(nóng)業(yè)綜合執(zhí)法支隊 海南儋州571700）

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國的水利發(fā)電水平不斷提高，小型水電站的數(shù)量也不斷增加，運行過程中的自動化程度也大幅度提升。小型水電站中的電氣設備包括配電裝置、防雷保護以及高低壓設備等，在水電站長期運行的過程中，如果電氣設備出現(xiàn)故障，就會造成水電站無法正常運行，只有及時排除這些故障，才能使水電站恢復正常，提高運行效率。因此，在電氣設備發(fā)生故障時，應立即采取有針對性的排除措施，保證水電站的正常運轉(zhuǎn)，促進水利發(fā)電行業(yè)的發(fā)展。

1 小型水電站電氣設備的常見故障

在小型水電站的運行過程中，電氣設備的常見故障主要包括以下3個方面。

1.1 發(fā)電機故障

發(fā)電機是水電站中的重要組成部分，如果發(fā)生故障，將直接造成水電站停運。常見的發(fā)電機故障包括以下兩種：第一，絕緣故障。如果發(fā)電機出現(xiàn)絕緣故障，其內(nèi)部會冒出火星，并且有刺激性氣味；勵磁控制裝置與斷路器可能會突發(fā)自動跳閘；此外，繼電器可能會出現(xiàn)差動動作。這種故障的產(chǎn)生原因為發(fā)電機鐵芯短路，或者定子線圈端部接頭焊接質(zhì)量不佳，造成運行過程中熱效應增大，進而產(chǎn)生熱點弧，將絕緣體燒壞；發(fā)電機內(nèi)有雜物或零部件松動，導致短路現(xiàn)象，線圈或鐵芯的工作溫度過高，老化速度加快，絕緣體被擊穿。第二，電壓不足。發(fā)電機電壓不足故障主要表現(xiàn)為發(fā)電機的電壓無法滿足設計標準的要求，如果故障現(xiàn)象為電壓升高，定子電壓以及勵磁電壓不能滿足相關(guān)要求。引發(fā)這種故障的原因有：在完成發(fā)電機檢修后，其中的剩磁會消失，需要分解并保養(yǎng)勵磁機，在保養(yǎng)完成后，如果將將勵磁線圈的正負兩極接反，發(fā)電機再次運行時會出現(xiàn)磁通抵消原有剩磁的現(xiàn)象，造成電壓無法滿足要求。

1.2 電抗器故障

在水電站的運行過程中，電抗器的作用是為主變低壓側(cè)中心點提供接地，提高水電站出力，降低主變壓器的升溫，如果發(fā)電機中心線直接接地，就會導致中線電流不平衡，電抗器會出現(xiàn)同期設備失效以及中線電流不穩(wěn)定的故障：第一，同期設備失效。造成同期設備失效故障的原因為發(fā)電機中心直接接地，主變中心的接地需要通過電抗器來實現(xiàn)。在故障發(fā)生后，交流電在經(jīng)過電感器時，電壓會出現(xiàn)90°的滯后，如果同期設備直接使用220 V 的電壓，就會出現(xiàn)22 V 左右的電壓差，造成同期設備無法發(fā)揮作用。第二，中線電流不穩(wěn)定。造成中線電流不穩(wěn)定的原因主要為并列的發(fā)電機組同時運行，在這種情況下，中心線電流會隨著負荷的改變而變化，與此同時，在一臺發(fā)電機負荷增大的情況下，中心線中的電流強度同樣會增大。造成這種現(xiàn)象的原因有：不同的發(fā)電機之間出現(xiàn)3次諧波環(huán)流，如果這時的中心線熱效應上升至規(guī)定標準以上，就會出現(xiàn)加速老化的現(xiàn)象。

1.3 調(diào)速器故障

調(diào)速器地運行過程中，可能出現(xiàn)的故障包括微機調(diào)速器停止運行、儀表顯示不準確以及電液轉(zhuǎn)換設備故障等。第一，調(diào)速器停止運行。如果單片機無法執(zhí)行調(diào)速器的程序，會造成調(diào)速器無法正常運行。在發(fā)生這種故障時，主控面板會發(fā)出警告，電液轉(zhuǎn)換設備會停止運行。第二，儀表顯示不準確。如果出現(xiàn)儀表顯示不準確的故障，會出現(xiàn)實際開度與顯示開度不一致的現(xiàn)象，但平衡表同樣無法正常顯示，這種現(xiàn)象主要是由機械故障導致。第三，電液轉(zhuǎn)換設備故障。電液轉(zhuǎn)換設備故障具體表現(xiàn)為電液轉(zhuǎn)換設備不能按照命令執(zhí)行。引發(fā)這種故障的原因可能是機械故障，也可能是電氣故障。如果是電氣故障，可能是工作回路斷線，也可能是控制部件問題。而機械故障是指機械部分受到雜物或污物的影響。

2 小型水電站電氣設備故障排除

對于小型水電站電氣設備故障，需要采取的排除方法如下：

2.1 發(fā)電機故障的排除

對于發(fā)電機故障，需要根據(jù)故障不同類型采取針對性處理措施：第一，在出現(xiàn)絕緣故障時，需要對發(fā)電機組進行故障排查與檢修，如果是電纜出現(xiàn)絕緣問題，需要在確定故障位置后及時更換出現(xiàn)問題的絕緣體。在檢修過程中，需要關(guān)閉機組，待檢修完成后再開啟運行。與此同時，還要定期進行絕緣試驗，保證絕緣體具有良好的絕緣性能。第二，在出現(xiàn)電壓不足故障時，需要檢查勵磁線路，判斷其是否存在短線現(xiàn)象，并且要檢查電刷接觸以及位置狀態(tài)，如果以上檢查均未發(fā)現(xiàn)問題，需要確定勵磁線圈方向是否接反，保證其連接正確。如果電壓表的讀數(shù)為零，代表剩磁完全消失，需要及時采取充磁措施。在充磁的過程中，需要將勵磁線圈正負端與充電電源正負端接觸，與此同時，還要將勵磁開關(guān)關(guān)閉，將勵磁電阻值調(diào)整到最大，防止出現(xiàn)電壓過高的現(xiàn)象。

2.2 電抗器故障的排除

對于電抗器故障，需要根據(jù)故障不同類型采取針對性的處理措施：第一，在出現(xiàn)同期設備失效故障時，需要使用1.5 mm2的導線將主變中心點接地，將地線引出至同期設備，根據(jù)實際情況增加并網(wǎng)角度，可以排除同期設備失效故障。第二，在出現(xiàn)中線電流不穩(wěn)定故障時，如果發(fā)電機為并列運行，需要將負荷調(diào)整至平衡狀態(tài)，保證負荷的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一，避免出現(xiàn)中線電流不穩(wěn)定的情況。

2.3 調(diào)速器故障的排除

對于調(diào)速器故障，需要根據(jù)故障不同類型采取針對性的處理措施：第一，在微機調(diào)速器停止運行時，需要將微機調(diào)速器復位，查找故障所在位置并及時排除。與此同時，在對微機調(diào)速器進行保養(yǎng)時，可以通過儀器檢測故障所在位置，對出現(xiàn)的故障進行修復。第二，在出現(xiàn)指示儀表不準確故障時，需要對故障現(xiàn)象進行詳細的記錄，在機組停止運轉(zhuǎn)后進行全面的檢查，對存在故障進行維修。第三，在出現(xiàn)電液轉(zhuǎn)換設備停止工作故障時，如果為電器故障，需要通過主控面板將電液轉(zhuǎn)換設備切換為手動操作，在系統(tǒng)停止運行后對故障進行排查與檢修。如果為機械故障，需要通過主控面板將電液轉(zhuǎn)換設備在手動與自動方式間反復切換，并在維修保養(yǎng)過程中做好相關(guān)部位的清洗，能夠有效地排除故障。

在將小型水電站電氣設備故障排除后，需要在發(fā)電機組使用前進行預試驗，保證所有試驗項目合格后再進行滿負荷發(fā)電72 h，在確定機組運行過程中的所有參數(shù)均符合設計要求后，才能允許并網(wǎng)發(fā)電。只有這樣，才能有效降低水電站電氣設備故障發(fā)生概率。

3 結(jié)語

隨著水利發(fā)電行業(yè)的不斷發(fā)展，我國小型水電站的數(shù)量不斷增加，對于這些水電站而言，電氣設備是重要的組成部分，如果發(fā)生故障，就會影響發(fā)電機組運行的穩(wěn)定性與安全性。因此，需重視小型水電站電氣設備常見故障地分析與排除，分析這些故障產(chǎn)生原因，采取針對性的措施，排除這些故障，保證水電站地正常運行。