淺析水電廠電氣一次設(shè)備狀態(tài)檢修問(wèn)題

貴州烏江水電開發(fā)有限責(zé)任公司構(gòu)皮灘發(fā)電廠 閔萬(wàn)雄

1 電氣一次設(shè)備檢修重要性及檢修前工作準(zhǔn)備

1.1 水電廠原理及電氣一次設(shè)備的作用

水電廠就是通過(guò)設(shè)計(jì)機(jī)組與水位的高低提高水的重力勢(shì)能，并將水的重力勢(shì)能帶動(dòng)水沖水輪機(jī)的水輪開始轉(zhuǎn)動(dòng)、轉(zhuǎn)變成動(dòng)能，將發(fā)電機(jī)連接到水輪機(jī)則發(fā)電機(jī)將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊粋€(gè)過(guò)程。如將水位提高來(lái)沖水輪機(jī)，可發(fā)現(xiàn)水輪機(jī)轉(zhuǎn)速增加。因此可知水位差愈大則水輪機(jī)所得動(dòng)能愈大，可轉(zhuǎn)換之電能愈高，此是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程。

電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等設(shè)施組成的不可分割的整體，系統(tǒng)內(nèi)生產(chǎn)、流通、消耗的各個(gè)環(huán)節(jié)是同時(shí)進(jìn)行、同時(shí)完成的一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡體系，電氣設(shè)備則是在電力系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)電能生產(chǎn)運(yùn)行的媒體和工具，只有通過(guò)電氣設(shè)備才能充分利用電能參與各種生產(chǎn)[1]。電氣設(shè)備分為一次設(shè)備和二次設(shè)備，直接參與生產(chǎn)和輸配電能的相關(guān)設(shè)備稱為一次設(shè)備，如發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、電力電纜等，對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、測(cè)量、控制和保護(hù)的各類輔助設(shè)備稱為二次設(shè)備，如各種繼電器、保護(hù)裝置、信號(hào)裝置、測(cè)量裝置和錄波裝置等。

1.2 電氣一次設(shè)備檢修的重要性

通過(guò)各大型水電廠的調(diào)查顯示，大部分電氣一次設(shè)備主要是由將一種等級(jí)電壓和電流的交流電能轉(zhuǎn)換成為另一種等級(jí)電壓和電流的交流電能的電力變壓器、起控制和保護(hù)設(shè)備的高壓斷路器、將運(yùn)行中高壓電氣設(shè)備的高電壓和大電流感應(yīng)為低電壓、小電流的互感器、通過(guò)機(jī)械動(dòng)力接通或切斷電氣回路的斷路器、以及補(bǔ)償無(wú)功功率、提高功率因數(shù)、降低損耗、改善電壓質(zhì)量的電力電容器，連接發(fā)電機(jī)、變壓器等各種電氣設(shè)備的母線、用于保護(hù)設(shè)備電壓過(guò)高將過(guò)電壓引入大地的避雷器等電氣設(shè)備組成。研究表明系統(tǒng)的電流比較大和所輸入或輸出的是高電壓，所以對(duì)于電氣一次設(shè)備的安裝具有相對(duì)非常高的要求[2]。

一般電氣一次設(shè)備的運(yùn)行安全主要與設(shè)備的型號(hào)、設(shè)備精確度等質(zhì)量和設(shè)備安裝的技術(shù)等方面有關(guān)，所以水電廠電氣設(shè)備接地線的安裝和設(shè)計(jì)、相關(guān)設(shè)備固定架的焊接、電氣設(shè)備接線的正確性和牢固程度、設(shè)備固定螺栓的緊固力矩等均是會(huì)給供電質(zhì)量產(chǎn)生影響的因素。其在日常使用中很少會(huì)出現(xiàn)一些大故障、一般都是一些小問(wèn)題。因此要求在出現(xiàn)問(wèn)題后就要很快地解決，并確保小問(wèn)題不會(huì)引起很重大的事故發(fā)生。在檢修各類電氣一次設(shè)備時(shí)，為確保電氣一次設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性，應(yīng)依靠完善的檢修控制體系監(jiān)控運(yùn)行的電氣一次設(shè)備。

1.3 檢修前工作準(zhǔn)備

工作人員設(shè)備檢修前必須熟悉圖紙，了解設(shè)備結(jié)構(gòu)性能、主要技術(shù)要求及其作用，了解設(shè)備的使用情況和存在的問(wèn)題。根據(jù)檢修規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)制定檢修工作方案。內(nèi)容有檢修項(xiàng)目、技術(shù)措施、施工方案、安全事項(xiàng)、施工進(jìn)度及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等。檢修開工之前，應(yīng)做到常用器具和各類專用工具齊全，檢修需用的主要材料和備品配件已全部落實(shí)，并做好安全措施，做好檢修相關(guān)記錄和匯總。

2 電氣一次設(shè)備狀態(tài)檢修的主要內(nèi)容

電氣一次設(shè)備重要組成部分就是檢修工作的核心內(nèi)容，主要就是圍繞發(fā)電機(jī)、電力變壓器、GIS、斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘、互感器、避雷器、母線以及電力電纜開展工作。由于設(shè)備在使用年限過(guò)長(zhǎng)后會(huì)出現(xiàn)一些機(jī)械磨損、材料老化、滲漏等原因引起過(guò)負(fù)荷發(fā)生的問(wèn)題，一旦出現(xiàn)這種情況，會(huì)使得整個(gè)電力系統(tǒng)不健康運(yùn)行，因此必須重視和加強(qiáng)一次設(shè)備的狀態(tài)檢修工作。

水電廠電氣設(shè)備的狀態(tài)分為運(yùn)行、熱備用、冷備用、檢修四種狀態(tài)。其中，運(yùn)行狀態(tài)是指電氣設(shè)備的隔離開關(guān)及斷路器都在合閘狀態(tài)且?guī)в须妷?；熱備用狀態(tài)是指電氣設(shè)備具備送電條件和起動(dòng)條件，斷路器一經(jīng)合閘就轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)行狀態(tài)[3]，電氣設(shè)備處于熱備用狀態(tài)下隨時(shí)有來(lái)電的可能性，應(yīng)視為帶電設(shè)備，聯(lián)動(dòng)備用；冷備用狀態(tài)是指電氣設(shè)備除斷路器在斷開位置，隔離開關(guān)也在分閘位置，此狀態(tài)下，未履行工作許可手續(xù)及未布置安全措施不允許進(jìn)行電氣檢修工作，但可進(jìn)行機(jī)械作業(yè)；檢修狀態(tài)是指電氣設(shè)備的所有斷路器均斷開、隔離開關(guān)均拉開、接地刀閘均合上，電氣值班員按照《電力安全工作規(guī)程》中工作票要求填寫辦理工作許可手續(xù)。

電氣一次設(shè)備常見故障（故障原因）及解決策略如下：過(guò)電壓?jiǎn)栴}（受到雷擊、諧振、操作與故障等多種因素的影響）?？墒褂帽芾拙€或者避雷針來(lái)避免或裝置智能斷電裝置；過(guò)熱問(wèn)題（變壓器的電壓很高，功率又很大）?？蛇\(yùn)行溫度的監(jiān)視和測(cè)量工作；智能斷路器故障（由于儲(chǔ)能回路開關(guān)跳閘或其他故障造成）?？梢罁?jù)檢修工作規(guī)范進(jìn)行維修；電子式互感器故障（電子式互感器本體故障和二次電壓消失）。應(yīng)判斷互感器本體是否存在過(guò)熱或外絕緣破損等緊急情況，制定檢修方案；一次主設(shè)備的防潮和養(yǎng)護(hù)工作（天氣和使用壽命原因）。可及時(shí)更換。

變壓器的檢修。變壓器是水電廠檢修流程中的重點(diǎn)工作，是控制電力設(shè)備輸送工程的中間樞紐裝置。變壓器的檢修也必須根據(jù)國(guó)家、行業(yè)相關(guān)規(guī)程執(zhí)行，并根據(jù)實(shí)際要求調(diào)整和制定檢修方案。變壓器的檢修周期應(yīng)在十年以上，根據(jù)設(shè)備運(yùn)行工況和缺陷狀況分吊罩大修、內(nèi)檢、一般檢查等。按照水電廠一般情況是每年隨發(fā)電機(jī)檢修開展相關(guān)檢查及衛(wèi)生清掃工作，主要對(duì)變壓器本體、中性點(diǎn)CT、穿墻套管等設(shè)備清掃和檢查；對(duì)變壓器油枕、中性點(diǎn)套管檢查油位是否正常；對(duì)各進(jìn)排油閥、外循環(huán)管路滲漏情況檢查處理；對(duì)外循環(huán)水路檢查內(nèi)部是否存在結(jié)垢、汽蝕現(xiàn)象；對(duì)呼吸器干燥劑檢查及更換；對(duì)主變冷卻器油泵電機(jī)絕緣檢查；以及各部位連接螺栓緊固等。同時(shí)也要按照規(guī)程對(duì)變壓器開展周期預(yù)防性試驗(yàn)工作與定期工作，及時(shí)分析、對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)是否存在異常，避免設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障。

開關(guān)檢修。一般結(jié)合發(fā)電機(jī)大修五年全面檢查一次，結(jié)合發(fā)電機(jī)小修一年檢查一次。檢修中主要對(duì)外露金屬部件檢查、螺栓檢查、SF6氣體密度繼電器功能檢查、瓷套清潔、接線板檢查、接地檢查、斷口均壓電容、合閘電阻檢查、機(jī)構(gòu)檢查、分合閘掣子檢查、分合閘電磁鐵檢查、緩沖器檢查、預(yù)充壓力檢查、液壓油過(guò)濾、儲(chǔ)能電機(jī)檢查、輔助開關(guān)檢查、二次端子檢查、加熱器檢查等。檢查各部位是否有機(jī)構(gòu)故障、位移變形、間距過(guò)大、壓力不足、螺栓松動(dòng)、缺失潤(rùn)滑等異常現(xiàn)象，需及時(shí)修復(fù)及更換，保障系統(tǒng)的運(yùn)作。要按照規(guī)程對(duì)開關(guān)設(shè)備開展預(yù)防性試驗(yàn)工作，及時(shí)分析對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)是否存在異常；定期記錄開關(guān)動(dòng)作次數(shù)、油泵打壓次數(shù)，檢查是否存在頻繁打壓現(xiàn)象，避免設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障。

電壓、電流互感器檢修。電壓互感器和電流互感器都是電力系統(tǒng)中的測(cè)量、保護(hù)用設(shè)備，所以在檢修時(shí)較為簡(jiǎn)單。雖簡(jiǎn)單也要認(rèn)真對(duì)待，現(xiàn)實(shí)中因互感器造成巨大損失的案例不在少數(shù)。周期為三年一次，順其連接的一次、二次回路進(jìn)行排查，檢查是否存在連接松動(dòng)、線路老化或被腐蝕現(xiàn)象，測(cè)量二次回路的絕緣電阻與直流電阻，以及與上次測(cè)量值相比較是否存在明顯異常變化等。同時(shí)也要對(duì)電壓互感器和電流互感器外觀進(jìn)行檢查，是否存在環(huán)氧破裂、端子損傷、滲漏油等異常情況。因很多互感器均為環(huán)氧澆筑，發(fā)現(xiàn)不能修復(fù)的異常時(shí)需進(jìn)行整體更換，避免造成非計(jì)劃停運(yùn)。

做好防止電氣設(shè)備過(guò)熱的點(diǎn)檢工作。由于水電廠要為社會(huì)持續(xù)輸送電能，因此要求電氣設(shè)備必須做到長(zhǎng)時(shí)間工作，工作中因?yàn)榄h(huán)境、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)帶來(lái)設(shè)備運(yùn)行溫度上升問(wèn)題，盡管是天氣較為寒冷的季節(jié)，過(guò)熱問(wèn)題也會(huì)導(dǎo)致極大的安全隱患。工作人員在運(yùn)行時(shí)需使用紅外熱成像儀測(cè)量設(shè)備運(yùn)行溫度，發(fā)現(xiàn)溫度異常時(shí)及時(shí)對(duì)設(shè)備停電檢修及更換。水電廠需制定合理安排設(shè)備的輪換工作,有效保障每臺(tái)設(shè)備的使用壽命，提高整個(gè)生產(chǎn)流程的安全性和效益性。

3 電氣一次設(shè)備檢修問(wèn)題分析及改進(jìn)措施

電力系統(tǒng)的安全性和可靠性是我國(guó)水電廠對(duì)電氣一次設(shè)備檢修的主要工作之一。電氣一次設(shè)備檢修一般使用計(jì)劃?rùn)z修模式，但會(huì)存在幾點(diǎn)不足：電氣一次設(shè)備發(fā)生故障的原因很多是因長(zhǎng)期積累、不斷加深而造成的，設(shè)備在工作中已出現(xiàn)一些小故障時(shí)該模式?jīng)]有能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，進(jìn)而造成設(shè)備的維護(hù)檢修失效性處于較低水平；由于該模式所需的環(huán)境與一次設(shè)備的工作環(huán)境存在差異，可能造成無(wú)法有效檢測(cè)到實(shí)際工作狀態(tài)；按照計(jì)劃?rùn)z修具有盲目性，在對(duì)設(shè)備試驗(yàn)和檢測(cè)會(huì)忽略了設(shè)備自身“健康”狀態(tài)，這樣直接造成一些原本正常的設(shè)備因過(guò)度維修和開展破壞性試驗(yàn)而遭到損壞，還會(huì)消耗巨大的人力、物力，不利于發(fā)電的效益。

綜上所述，當(dāng)前所普遍采用的計(jì)劃?rùn)z修模式難以滿足電氣一次設(shè)備的檢修維護(hù)需求，甚至還可能給設(shè)備的正常使用造成一定的安全隱患，有必要采用更加科學(xué)合理的檢修工作模式。

重視檢修工作。學(xué)會(huì)科學(xué)管理設(shè)備檢修工作人員，定期培訓(xùn)，提高對(duì)電氣一次設(shè)備檢修的重要性的意識(shí)。針對(duì)檢修工作人員關(guān)于設(shè)備的性能、檢修處理方法以及檢修過(guò)程中可能會(huì)遇到的問(wèn)題進(jìn)行全面的培訓(xùn)，使他們系統(tǒng)科學(xué)地學(xué)會(huì)如何更有效地開展檢修工作。建立完善的評(píng)估制度，針對(duì)檢修工作人員進(jìn)行規(guī)范管理，要對(duì)因檢修人員自身疏忽而造成的事故責(zé)任進(jìn)行追究，通過(guò)嚴(yán)厲追究檢修事故責(zé)任人的方式來(lái)促使每一位檢修工作人員都能嚴(yán)格按照流程開展檢修作業(yè)，杜絕應(yīng)付了事或不按要求隨意進(jìn)行檢修的現(xiàn)象發(fā)生。

建立電氣一次設(shè)備狀態(tài)管理數(shù)據(jù)庫(kù)?？梢杂行Х奖愕拇鎯?chǔ)或獲取大量的狀態(tài)信息，為檢修工作提供有價(jià)值的參考。數(shù)據(jù)庫(kù)需包含設(shè)備出廠的相關(guān)數(shù)據(jù)、檢修的次數(shù)，每次檢修的記錄、每次預(yù)防性試驗(yàn)的試驗(yàn)報(bào)告、正常運(yùn)行的數(shù)據(jù)記錄、缺陷記錄等。建立健全狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的同時(shí)也要加強(qiáng)各項(xiàng)檔案的健全和完善流程，更方便收集、整理和保存數(shù)據(jù)；遵守電氣設(shè)備檢修的基本原則。遵守先機(jī)械后電氣、先清潔后維修、先直流后交流、由表及里、先故障后調(diào)試、先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)、有外及內(nèi)的基本原則，循序漸進(jìn)，這樣可促使電氣設(shè)備的檢修工作量有序進(jìn)行，并有利于電氣設(shè)備的安全運(yùn)作。

綜上，水電廠的電氣一次設(shè)備檢查和檢修管理是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，且需要電廠各部門相互配合。運(yùn)用監(jiān)督和管理體系來(lái)保證設(shè)備的正常運(yùn)行，關(guān)注對(duì)技術(shù)人才的培養(yǎng)，加強(qiáng)電廠日常技術(shù)培訓(xùn)和考試，從而建立起專業(yè)技術(shù)隊(duì)伍，并通過(guò)高效的管理與專業(yè)技術(shù)人員的檢查和維護(hù)確保企業(yè)電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，為電廠企業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。