基于自動(dòng)化控制技術(shù)的水電站電氣設(shè)備常見故障與處理措施分析

袁興惠

（四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 都江堰 611830）

近年來，隨著科技的發(fā)展，水電站越來越智能化、自動(dòng)化，越來越多自動(dòng)化控制的電氣設(shè)備應(yīng)用在水電站中。但是由于水電站本身所處的工作環(huán)境特殊，電氣設(shè)備長期處于高濕高溫的環(huán)境中，導(dǎo)致電氣設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)故障，給水電站的穩(wěn)定運(yùn)行帶來了一定的影響[1-2]。文章從水電站的現(xiàn)狀入手，分析水電站電氣設(shè)備的故障來源與處理措施，以期提高水電站的運(yùn)行效率與穩(wěn)定性。

1 基于自動(dòng)化控制的水電站電氣設(shè)備現(xiàn)狀與發(fā)展

水電是一種綠色能源，對于可持續(xù)發(fā)展有重要意義，也是我國重點(diǎn)發(fā)展的能源替代戰(zhàn)略之一。多年來，水電行業(yè)發(fā)展迅速，為我國現(xiàn)代化建設(shè)做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。當(dāng)前社會(huì)已經(jīng)是電力社會(huì)，電力已經(jīng)成為生產(chǎn)生活中不可缺少的部分，是保證經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展的重要引擎。電氣設(shè)備是水電站穩(wěn)定運(yùn)行、正常生產(chǎn)的核心設(shè)備，因此為保證水電站的穩(wěn)定運(yùn)行，針對電氣設(shè)備的常見故障進(jìn)行分析，并作出處理措施預(yù)案，具有十分重要的意義。依據(jù)水電站電氣設(shè)備生產(chǎn)過程中積累的數(shù)據(jù)，對電氣設(shè)備生產(chǎn)公司進(jìn)行反饋，要求其在生產(chǎn)水電站電氣設(shè)備時(shí)，對常見的故障原因作出重點(diǎn)防護(hù)設(shè)計(jì)，促進(jìn)水電站電氣設(shè)備的發(fā)展，延長水電站電氣設(shè)備的使用壽命。此外，要做出應(yīng)對預(yù)案，對水電站電氣設(shè)備常見的故障進(jìn)行總結(jié)，保障第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題、處理問題，節(jié)約時(shí)間，提高效率。在自動(dòng)化控制的條件下，我國目前在水電站電氣設(shè)備的研究防護(hù)工作中已經(jīng)形成了比較完善的系統(tǒng)，也為未來水電站電氣設(shè)備的發(fā)展提供了基礎(chǔ)，總結(jié)了問題，積累了經(jīng)驗(yàn)[3]。

隨著科技的發(fā)展、信息化的不斷提升，智能自動(dòng)化成了各行各業(yè)的新要求。水電站也應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)、不斷發(fā)展，水電站電氣設(shè)備的發(fā)展主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：

（1）電氣設(shè)備一體化發(fā)展。將原先不同部分的電氣設(shè)備通過設(shè)計(jì)整合在一起，進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，不僅方便了工作人員的檢修維護(hù)操作，而且節(jié)約了空間，同時(shí)不同功能的部件又不相互影響、正常工作，電氣設(shè)備的一體化程度是衡量水電站先進(jìn)程度的指標(biāo)。

（2）電氣設(shè)備智能化發(fā)展。由手動(dòng)操作到自動(dòng)化操作再到智能化操作，是電氣設(shè)備的發(fā)展歷程。電氣設(shè)備的智能化發(fā)展不僅可以實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，而且在出現(xiàn)意外時(shí)可以自動(dòng)應(yīng)急處理，避免出現(xiàn)更大的損失，避免了人為操控的不及時(shí)與誤判，對水電站的安全運(yùn)行有重要意義。

（3）電氣設(shè)備的系統(tǒng)化發(fā)展。水電站的發(fā)電工藝是一個(gè)系統(tǒng)，傳統(tǒng)的電氣設(shè)備系統(tǒng)性不足，缺少聯(lián)動(dòng)與協(xié)調(diào)機(jī)制，不同電氣設(shè)備之間的獨(dú)立性相對比較強(qiáng)，而電氣設(shè)備越來越朝系統(tǒng)化方向發(fā)展，各個(gè)部件組成一個(gè)有機(jī)聯(lián)合的系統(tǒng)，相互之間存在有效的反饋調(diào)節(jié)機(jī)制，聯(lián)動(dòng)與協(xié)調(diào)更為緊密。

2 基于自動(dòng)化控制的水電站電氣設(shè)備常見故障

2.1 水電站的變壓器設(shè)備故障

變壓器的作用是轉(zhuǎn)換電壓，在水電站中是一種重要的電氣設(shè)備，水電站的變壓器故障主要有以下幾種表現(xiàn)：

（1）聲音異常。正常工作的變壓器是連續(xù)均勻的嗡嗡聲，而出現(xiàn)故障的變壓器會(huì)因故障元件的不同發(fā)出異常的“噼啪噼啪”聲或有其他特殊的聲音，依據(jù)不同的聲音可以判斷變壓器是否出現(xiàn)故障。

（2）溫度異常。正常工作的變壓器油溫與環(huán)境溫度相關(guān)，但數(shù)值是穩(wěn)定的，出現(xiàn)故障的變壓器油溫會(huì)超出正常溫度范圍，持續(xù)升高，據(jù)此可以判斷變壓器是否出現(xiàn)故障。

（3）油位異常。正常情況下變壓器確實(shí)會(huì)有滲油導(dǎo)致的油位異常，但如果出現(xiàn)油管堵塞、油吸管堵塞等現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致假油位，而在變壓器滲油嚴(yán)重后若未及時(shí)補(bǔ)充油量，會(huì)影響變壓器的正常工作。

2.2 水電站的調(diào)速器故障

水電站的機(jī)組在調(diào)速器的作用下正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速非常規(guī)律，如果油質(zhì)出現(xiàn)問題或者被卡住，運(yùn)行回路出現(xiàn)斷線會(huì)導(dǎo)致調(diào)速器中的電液轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)故障；如果調(diào)速器的開度指示與實(shí)際開度不符，出現(xiàn)超前開限的現(xiàn)象，一般是調(diào)速器中的開度、開限反饋表出現(xiàn)故障；此外，在調(diào)速器正常工作時(shí)，如果單片機(jī)死機(jī)，面板顯示異常，電液轉(zhuǎn)化器停止振動(dòng)，則是調(diào)速器中的主控單片機(jī)出現(xiàn)故障。

2.3 水電站電氣設(shè)備的母線故障

母線是水電站電氣設(shè)備的連接導(dǎo)體，在電氣設(shè)備正常工作中，母線應(yīng)該承擔(dān)與負(fù)荷相符的電流負(fù)荷。如果在電氣設(shè)備工作過程中散熱較差，或者磨損嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致水電站電氣設(shè)備的母線不斷升溫，進(jìn)而燒毀或者縮短使用壽命。此外，母線連接處的表面污垢過多或者接觸不良，線路雜亂也會(huì)造成母線老化，散熱性差，影響母線的使用壽命，時(shí)間一長甚至?xí)?dǎo)致不同的母線閃絡(luò)放電或者短路，燒毀電氣設(shè)備。水電站電氣設(shè)備的故障中母線故障較為常見，是影響到水電站穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵之一。

2.4 水電站的勵(lì)磁裝置故障

水電站勵(lì)磁裝置在正常工作中會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁電流，同時(shí)反饋出勵(lì)磁電壓，不會(huì)引起報(bào)警提示，但是工作中如果其元件發(fā)生松動(dòng)或變形，會(huì)引起電壓下降，勵(lì)磁電流過大，勵(lì)磁裝置出現(xiàn)故障。此外，如果電氣設(shè)備工作中出現(xiàn)巨大的負(fù)荷波動(dòng)變化，也會(huì)造成勵(lì)磁電流過大，導(dǎo)致勵(lì)磁裝置出現(xiàn)故障。

2.5 水電站的發(fā)電機(jī)故障

水電站的發(fā)電機(jī)故障多種多樣，一般是常規(guī)檢測，比如有因發(fā)電機(jī)部件結(jié)構(gòu)引起的震動(dòng)故障、負(fù)荷波動(dòng)造成的勵(lì)磁故障、冷卻問題造成的高溫故障等。對不同的故障處理起來也不同。

3 基于自動(dòng)化控制的水電站電氣設(shè)備常見故障處理措施

3.1 水電站的變壓器的故障處理措施

依據(jù)變壓器故障反饋出的信息，迅速判斷變壓器故障的位置與類型，促使維修人員迅速找到故障點(diǎn)，然后按照故障處理預(yù)案排除故障。故障解處理結(jié)束后，先試運(yùn)行，保證變壓器完全恢復(fù)之后再正式投入工作。水電站的變壓器故障是常見的設(shè)備故障之一，對水電站的穩(wěn)定運(yùn)行影響很大，因此定期巡回檢查、定期檢修、處理預(yù)案設(shè)置十分重要。

3.2 水電站調(diào)速器引發(fā)的故障和處理措施

如果是電液轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)故障，首先，連續(xù)切換自動(dòng)模式與手動(dòng)模式，若未恢復(fù)則可以將其活塞拆下來進(jìn)行清洗，若是油質(zhì)問題則需要換油，此外，還有可能是電氣問題造成電液轉(zhuǎn)化器故障，應(yīng)該排查恢復(fù)供電線路；其次，如果是開度、開限反饋表故障，需要仔細(xì)排查水電站調(diào)速器的機(jī)械部件，找到問題后進(jìn)行停機(jī)檢修；最后，如果是調(diào)速器主控單片機(jī)故障，可以嘗試復(fù)位操作排除故障。

3.3 水電站的母線故障的處理

水電站的電氣設(shè)備出現(xiàn)母線故障時(shí)故障處會(huì)有信號發(fā)出，應(yīng)首先切斷故障處電氣設(shè)備的互感器，然后再逐個(gè)排查母線連接的所有設(shè)備，依次斷開開關(guān)與互感器，排查故障點(diǎn)。

3.4 水電站勵(lì)磁裝置的故障處理措施

水電站電氣設(shè)備中勵(lì)磁裝置發(fā)生故障時(shí)，要以勵(lì)磁裝置的勵(lì)磁電流確定勵(lì)磁裝置的狀態(tài)，首先確定電氣設(shè)備的負(fù)荷是否出現(xiàn)問題，其次對電氣設(shè)備的部件狀態(tài)進(jìn)行檢查，排除故障點(diǎn)，恢復(fù)勵(lì)磁裝置，對于短路問題、接觸不好等問題，一定要嚴(yán)格處理，避免造成更大的損失。

3.5 水電站的發(fā)電機(jī)的故障處理措施

水電站的發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)故障一般采用常規(guī)檢測排查故障源，比如面對震動(dòng)異常的故障一般通過監(jiān)控手段發(fā)現(xiàn)故障不穩(wěn)，適當(dāng)調(diào)整發(fā)電機(jī)的工作負(fù)荷，如果無法恢復(fù)，就要申請停機(jī)處理；而面對發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置故障時(shí)，一般是重啟進(jìn)入自動(dòng)勵(lì)磁，如果失敗則再進(jìn)行勵(lì)磁裝置檢查；由于水電站的發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中產(chǎn)生熱量，如果散熱不及時(shí)造成熱量聚集會(huì)引起發(fā)電機(jī)組的高溫報(bào)警，要及時(shí)采取散熱措施，更換備用冷卻水降溫，保障發(fā)電機(jī)及時(shí)降溫。

4 結(jié)語

在水電站的正常運(yùn)行生產(chǎn)中，經(jīng)常受到電氣設(shè)備故障的影響，可見電氣設(shè)備是水電站的核心生產(chǎn)要素。未來水電站作為清潔能源將越來越多地參與到我國的能源組成之中，為保障電力的正常供應(yīng)，取得更大的發(fā)展，在水電站電氣設(shè)備的發(fā)展中應(yīng)該盡最大的努力，總結(jié)故障數(shù)據(jù)，找出故障原因，設(shè)置處理預(yù)案，保障水電站的長期、穩(wěn)定運(yùn)行。