水力發(fā)電廠電氣設(shè)備維護(hù)與安全運(yùn)行策略分析

李梓琿，閉真珍

（廣西大藤峽水利樞紐開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530000）

相較其他生產(chǎn)類建筑工程，水力發(fā)電廠需要保障生產(chǎn)的穩(wěn)定性，避免影響地區(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)。電氣設(shè)備是水力發(fā)電廠體系的重要組成部分，需要保證電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，間接性控制水力發(fā)電廠的穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)。因此，本人在查閱大量相關(guān)資料后，決定從維護(hù)、安全運(yùn)行2個(gè)角度，對(duì)水力發(fā)電廠的電氣設(shè)備進(jìn)行研究，以便提供給更多水力發(fā)電廠技術(shù)參考。

1 水力發(fā)電廠電氣設(shè)備概述

對(duì)于水力發(fā)電廠的電氣設(shè)備，可以從功能層面，將其劃分為一次設(shè)備與二次設(shè)備兩種類型：（1）一次設(shè)備。主要功能為電力資源生產(chǎn)、分配等，發(fā)電機(jī)、變壓器等都可以歸納到一次設(shè)備中?？梢詫⑵浼?xì)分為以下幾類。第一類，用于生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換電力資源的電氣設(shè)備。發(fā)電機(jī)通過(guò)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，而電動(dòng)機(jī)則是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。根據(jù)電網(wǎng)輸配電需求，變壓器負(fù)責(zé)調(diào)整電力資源的電壓數(shù)值。第二類，用于接通、斷開(kāi)電路的電氣電器。斷路器、熔斷器可以歸納到這類電氣設(shè)備中，在正常工作狀態(tài)下，負(fù)責(zé)接通電路。在出現(xiàn)安全生產(chǎn)事故時(shí)，則負(fù)責(zé)斷開(kāi)電路，避免影響水力發(fā)電廠其他電氣設(shè)備正常運(yùn)行。第三類，用于限制故障電流或防御過(guò)電壓的電氣設(shè)備。前者典型代表為電抗器，后者典型代表為避雷器，勵(lì)磁裝置可以歸納到其中。第四類，接地裝置，確保電氣設(shè)備與生產(chǎn)人員的安全，無(wú)論工作接地還是保護(hù)接地，都會(huì)和深埋于地下的接地裝置進(jìn)行連接。第五類，載流導(dǎo)體，裸導(dǎo)體、電纜可以歸納到這類電氣設(shè)備中，根據(jù)水力發(fā)電廠生產(chǎn)需求，將電氣設(shè)備進(jìn)行可靠連接。（2）二次設(shè)備。主要功能為測(cè)量、控制、保護(hù)以上提及的各種一次設(shè)備，可以細(xì)分為以下幾類；第一類，儀用互感器，例如，電壓互感器或電流互感器，其負(fù)責(zé)控制電路的電壓、電流，以此實(shí)現(xiàn)保護(hù)儀表設(shè)備與保護(hù)裝置。第二類，測(cè)量表計(jì)，例如，電壓表、電流表等，其負(fù)責(zé)測(cè)量電路中的電壓、電流等各種數(shù)據(jù)。第三類，繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置。如果遇到安全生產(chǎn)事故，或是非正常生產(chǎn)情況的生產(chǎn)故障，可以立刻對(duì)故障位置進(jìn)行調(diào)節(jié)。比如，通過(guò)繼電保護(hù)，控制斷路器跳閘，在最短時(shí)間內(nèi)切除該位置的生產(chǎn)故障。第四類，直流電源設(shè)備，例如，直流發(fā)電機(jī)組、蓄電池等。如果在發(fā)生安全生產(chǎn)事故后，可以通過(guò)直流電源設(shè)備，在一段時(shí)間內(nèi)供給應(yīng)急設(shè)備電力資源，協(xié)助處理安全生產(chǎn)事故。

2 水力發(fā)電廠電氣設(shè)備維護(hù)策略

2.1 常見(jiàn)故障類型

對(duì)于水力發(fā)電廠電氣設(shè)備故障，可以細(xì)分為勵(lì)磁裝置故障、變壓器故障兩類，現(xiàn)對(duì)這兩種故障進(jìn)行分析：第一類，勵(lì)磁裝置故障。在同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)中，可以對(duì)勵(lì)磁電流做有效控制與調(diào)節(jié)的電氣設(shè)備，即為勵(lì)磁裝置。在水力發(fā)電廠生產(chǎn)區(qū)域中，勵(lì)磁裝置是重要的電氣設(shè)備。在同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓數(shù)據(jù)超過(guò)正常生產(chǎn)數(shù)據(jù)時(shí)，勵(lì)磁繞組直流電阻會(huì)保持下降狀態(tài)，同步降低勵(lì)磁裝置的安全系數(shù)。之所以勵(lì)磁裝置出現(xiàn)電壓數(shù)據(jù)異常波動(dòng)的生產(chǎn)故障，其原因是勵(lì)磁裝置在運(yùn)行期間會(huì)產(chǎn)生一定損耗。尤其是在水力發(fā)電廠生產(chǎn)電力資源過(guò)程中，勵(lì)磁裝置的電刷彈簧會(huì)從原本的緊致?tīng)顟B(tài)，逐漸變成松動(dòng)狀態(tài)，導(dǎo)致電刷與接觸滑環(huán)的間距增加。如果勵(lì)磁裝置故障程度過(guò)大，會(huì)讓過(guò)大的電流加在接觸滑環(huán)上，發(fā)生裝置燒毀現(xiàn)象，難以保障水力發(fā)電廠電力資源生產(chǎn)過(guò)程中的安全性。第二類，變壓器故障。變壓器是通過(guò)電磁感應(yīng)原理，對(duì)交流電壓數(shù)值進(jìn)行調(diào)整的電氣設(shè)備。如果在水力發(fā)電廠生產(chǎn)過(guò)程中，變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)接觸不良現(xiàn)象，或是內(nèi)部結(jié)構(gòu)的絕緣性能下降，會(huì)導(dǎo)致變壓器運(yùn)行負(fù)荷超過(guò)正常標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)生巨大的噪音問(wèn)題。如果變壓器單相接地的，且工作環(huán)境濕度數(shù)據(jù)較大，會(huì)生成諧振電壓，進(jìn)而產(chǎn)生較嚴(yán)重的變壓器故障問(wèn)題，會(huì)對(duì)水力發(fā)電廠正常生產(chǎn)作業(yè)產(chǎn)生更嚴(yán)重的衍生問(wèn)題。

2.2 檢修技術(shù)的應(yīng)用

水力發(fā)電廠電氣設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中，可能會(huì)遇到大量的安全故障，為實(shí)現(xiàn)水力發(fā)電廠電氣設(shè)備高質(zhì)量維護(hù)目標(biāo)，在本章節(jié)中將對(duì)幾種常用電氣設(shè)備安全故障檢修技術(shù)進(jìn)行分析。

（1）檢測(cè)法。在發(fā)生電氣設(shè)備的安全故障時(shí)，維護(hù)人員需要借助儀表設(shè)備，對(duì)問(wèn)題電路進(jìn)行檢測(cè)，并記錄問(wèn)題電路的電壓、電阻等數(shù)據(jù)，將其和正常電路運(yùn)行數(shù)據(jù)作對(duì)比，分析電氣設(shè)備內(nèi)部線路是否正常，勵(lì)磁裝置故障與變壓器故障都可以使用這種方法進(jìn)行有效檢測(cè)，再配合相應(yīng)的維護(hù)技術(shù)，處理電氣設(shè)備安全故障即可。為合理提升電氣設(shè)備線安全故障檢測(cè)效果，降低檢測(cè)的時(shí)間成本，可以結(jié)合數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)水力發(fā)電廠所有電氣設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)做跟蹤式檢測(cè)，如果出現(xiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)和正常運(yùn)行數(shù)據(jù)不匹配的情況，可以通過(guò)告警系統(tǒng)通知維護(hù)人員檢查問(wèn)題電路或疑似出現(xiàn)問(wèn)題的電氣設(shè)備。通過(guò)這種方式，可以有效打破傳統(tǒng)電力設(shè)備安裝故障檢修的“事后作業(yè)”，將檢修工作移動(dòng)到“事前預(yù)防”，既能有效排查電氣設(shè)備潛在的安全故障隱患，通過(guò)合理維護(hù)方式做有效處理，在不影響水力發(fā)電廠正常生產(chǎn)計(jì)劃的基礎(chǔ)上，有效處理各種電氣設(shè)備的安全故障問(wèn)題，保障電力資源的持續(xù)、穩(wěn)定輸出。

（2）經(jīng)驗(yàn)法。作為電氣設(shè)備安全故障維護(hù)的常規(guī)方法之一，經(jīng)驗(yàn)法需要擁有豐富一線工作經(jīng)驗(yàn)的維護(hù)人員參與電氣設(shè)備安全故障維護(hù)作業(yè)中，以積累的工作經(jīng)驗(yàn)匹配當(dāng)前電氣設(shè)備情況，分析是否存在安全故障。維護(hù)人員在應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)法時(shí)，可以通過(guò)按壓活動(dòng)部件，讓活動(dòng)部件接觸面可以獲得足夠的摩擦力，以此消除電氣設(shè)備接觸點(diǎn)接觸不良情況。也可以應(yīng)用敲擊法，利用橡皮錘對(duì)問(wèn)題電氣設(shè)備做敲擊處理，根據(jù)電氣設(shè)備的工作情況，分析內(nèi)部線路是否存在接觸不良情況。除此之外，維護(hù)人員也可以使用黑暗觀察法，即在光線較弱的情況下，對(duì)電氣設(shè)備工作情況做仔細(xì)觀察，如果出現(xiàn)電火花情況，可以認(rèn)為該電氣設(shè)備存在安全故障。又因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)法對(duì)維護(hù)人員的專業(yè)素質(zhì)、工作經(jīng)驗(yàn)具有較高要求，現(xiàn)階段可以將經(jīng)驗(yàn)法和數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，利用監(jiān)控設(shè)備代替人眼觀察，提升電氣設(shè)備檢測(cè)效果。

（3）PLC系統(tǒng)監(jiān)測(cè)法。PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器）是一種專門(mén)提供給工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，在水力發(fā)電廠工作場(chǎng)景下，主要負(fù)責(zé)傳遞各種電氣設(shè)備運(yùn)行信號(hào)，可以作為電氣設(shè)備維護(hù)的工具使用。PLC系統(tǒng)可以有效控制電氣設(shè)備的運(yùn)行情況，在實(shí)際應(yīng)用中，需要對(duì)PLC系統(tǒng)做必要的抗干擾處理，例如，在PLC系統(tǒng)中設(shè)置金屬板進(jìn)行金屬隔離，確保PLC系統(tǒng)在電氣設(shè)備運(yùn)行的強(qiáng)電磁環(huán)境下，依舊擁有良好的運(yùn)行狀態(tài)，完成電氣設(shè)備運(yùn)行信號(hào)的捕獲與分析任務(wù)，開(kāi)展更可靠的維護(hù)作業(yè)。

3 水力發(fā)電廠電氣設(shè)備安全運(yùn)行策略

為保障水力發(fā)電廠電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，需要從優(yōu)化診斷方案、優(yōu)化維護(hù)計(jì)劃、升級(jí)維護(hù)制度等方面，在策略方面對(duì)水力發(fā)電廠電氣設(shè)備做有效控制。

3.1 優(yōu)化電氣設(shè)備安全故障診斷方案

對(duì)于水力發(fā)電廠電氣設(shè)備故障類型，可以簡(jiǎn)單劃分為兩類，一種為趨勢(shì)性惡化故障，另一種為偶發(fā)性惡化故障。要想有效處理這兩類故障，就需要對(duì)當(dāng)前電氣設(shè)備安全故障診斷方案做優(yōu)化處理。對(duì)于趨勢(shì)性惡化故障，是在電氣設(shè)備持續(xù)工作下，內(nèi)部電氣元件出現(xiàn)老化現(xiàn)象，導(dǎo)致電氣設(shè)備原本的穩(wěn)定性受到直接影響，原本的工作環(huán)境會(huì)對(duì)電氣元件造成不同程度的影響，造成電氣設(shè)備無(wú)法正常使用的一種安全故障。對(duì)于電氣設(shè)備的趨勢(shì)性惡化故障，維護(hù)人員需要在維護(hù)、檢測(cè)過(guò)程中，對(duì)電氣設(shè)備各項(xiàng)工作指標(biāo)做詳細(xì)分析，判斷電氣設(shè)備外觀是否出現(xiàn)變形情況，合理提升電氣設(shè)備的檢測(cè)頻率。同時(shí)，維護(hù)人員需要根據(jù)不同電氣設(shè)備使用時(shí)間，結(jié)合其在整個(gè)水力發(fā)電廠系統(tǒng)中重要性，設(shè)計(jì)具有良好針對(duì)性的電氣設(shè)備安全故障診斷方案，根據(jù)診斷結(jié)果，開(kāi)展相應(yīng)的維護(hù)作業(yè)，保障電氣設(shè)備的安全、可靠運(yùn)行；對(duì)于偶發(fā)性惡化故障，其具有較強(qiáng)的隨機(jī)性，無(wú)法采用和偶發(fā)性惡化故障相同的故障診斷方案。而且，在電氣設(shè)備發(fā)生偶發(fā)性惡化故障時(shí)，會(huì)對(duì)水力發(fā)電廠當(dāng)前電力資源生產(chǎn)計(jì)劃造成直接影響。建議維護(hù)人員對(duì)水力發(fā)電廠使用的電氣設(shè)備做有效統(tǒng)計(jì)，根據(jù)其類型、工作狀態(tài)等差異，結(jié)合2.2章節(jié)提及的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)于電氣設(shè)備做7天×24小時(shí)的全天候監(jiān)控，結(jié)合相應(yīng)的識(shí)別算法與運(yùn)行程序，對(duì)電氣設(shè)備的電子器件工作參數(shù)做更詳細(xì)的分析，將當(dāng)前工作參數(shù)與正常工作參數(shù)作對(duì)比，根據(jù)過(guò)去記錄的水力發(fā)電廠偶發(fā)性惡化故障數(shù)據(jù)，分析電氣設(shè)備當(dāng)前是否可以維持良好的工作狀態(tài)。如果可以維持正常工作狀態(tài)，則在后續(xù)作業(yè)中進(jìn)行持續(xù)性監(jiān)控；如果不可以維持正常工作狀態(tài)，則要迅速找出可能存在的偶發(fā)性惡化故障，并根據(jù)電氣設(shè)備類型、工作情況，設(shè)計(jì)更完善的故障處理方案，保障電氣設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 對(duì)現(xiàn)有電氣設(shè)備維護(hù)計(jì)劃作優(yōu)化處理

大多數(shù)水力發(fā)電廠電氣設(shè)備擁有相對(duì)完善的維護(hù)計(jì)劃，但是，在水力發(fā)電廠持續(xù)運(yùn)行中，電氣設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量會(huì)持續(xù)下降。要想有效地提升電氣設(shè)備維護(hù)計(jì)劃綜合質(zhì)量，就需要對(duì)現(xiàn)有的維護(hù)計(jì)劃做優(yōu)化處理，落實(shí)細(xì)節(jié)工作，保障電氣設(shè)備的高效運(yùn)行。維護(hù)人員可以對(duì)水力發(fā)電廠的電氣設(shè)備做有效統(tǒng)計(jì)，明確電氣設(shè)備運(yùn)行需求，設(shè)計(jì)更完善的電氣設(shè)備檢修計(jì)劃，并根據(jù)電氣設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)、工作頻率，設(shè)置更合適的檢修周期，設(shè)計(jì)更完善的電氣設(shè)備維護(hù)體系，在隱患階段有效處理電氣設(shè)備可能出現(xiàn)的安全故障。同時(shí)，也需要做好維護(hù)人員專業(yè)素質(zhì)相關(guān)工作，可以邀請(qǐng)行業(yè)專家或從事一線生產(chǎn)的維護(hù)人員，到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)講座，及時(shí)解答維護(hù)人員在工作中的疑問(wèn)，鼓勵(lì)維護(hù)人員分享工作經(jīng)驗(yàn)，將單個(gè)維護(hù)人員能力提升拓展到所有維護(hù)人員綜合能力方面，塑造專業(yè)水平高、綜合能力強(qiáng)的電氣設(shè)備維護(hù)團(tuán)隊(duì)，快速完成水力發(fā)電廠電氣設(shè)備檢修維護(hù)任務(wù)。除此之外，在招聘電氣設(shè)備維護(hù)人員時(shí)，也可以略微提升招聘門(mén)檻，及時(shí)篩掉一些綜合素質(zhì)偏低的維護(hù)人員，降低后續(xù)人才培養(yǎng)時(shí)間成本與資源投入量。建議根據(jù)市場(chǎng)薪資平均水平，略微提升招聘薪資待遇，合理吸納全社會(huì)面的高素質(zhì)電氣設(shè)備維護(hù)人員，為水力發(fā)電廠的未來(lái)安全生產(chǎn)提供可靠保障。

3.3 對(duì)現(xiàn)有電氣設(shè)備維護(hù)制度做升級(jí)處理

水力發(fā)電廠以往應(yīng)用的電氣設(shè)備維護(hù)制度，可能存在許多細(xì)節(jié)方面的不足，難以有效保障電氣設(shè)備高效運(yùn)行。建議維護(hù)人員針對(duì)電氣設(shè)備維護(hù)制度做細(xì)致分析，去除一些冗余環(huán)節(jié)，增加電氣設(shè)備維護(hù)新內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備維護(hù)制度的順利升級(jí)?？梢詫⑺Πl(fā)電廠的生產(chǎn)區(qū)域劃分為若干個(gè)模塊，將模塊中的電氣設(shè)備維護(hù)任務(wù)合理劃分給不同維護(hù)人員，完成維護(hù)任務(wù)與維護(hù)人員的綁定處理。如果電氣設(shè)備出現(xiàn)安全生產(chǎn)相關(guān)問(wèn)題，可以及時(shí)聯(lián)絡(luò)相關(guān)維護(hù)人員，處理該問(wèn)題。

在日常維護(hù)作業(yè)中，也可以有效降低維護(hù)人員維護(hù)工作量，保障電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。在電氣設(shè)備維護(hù)制度中，還要讓維護(hù)人員準(zhǔn)確記錄每次開(kāi)展維護(hù)、檢修作業(yè)時(shí)，電氣設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，并在數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)電氣設(shè)備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)資料庫(kù)，根據(jù)不同維護(hù)、檢修作業(yè)電氣設(shè)備數(shù)據(jù)變化情況，研究可能出現(xiàn)的安全故障，真正實(shí)現(xiàn)防患于未然。

4 結(jié)語(yǔ)

水力發(fā)電廠電氣設(shè)備維護(hù)與安全運(yùn)行涉及多項(xiàng)內(nèi)容，在實(shí)際應(yīng)用中可以詳細(xì)了解水電發(fā)電廠當(dāng)前電氣設(shè)備運(yùn)行情況，分析現(xiàn)階段的維護(hù)與運(yùn)行難點(diǎn)與重點(diǎn)，合理吸納本文理論內(nèi)容，設(shè)計(jì)一套內(nèi)容完善、結(jié)構(gòu)完整地維護(hù)與安全運(yùn)行方案，做好細(xì)節(jié)優(yōu)化工作，從各個(gè)方面落實(shí)水力發(fā)電廠電氣設(shè)備維護(hù)與安全運(yùn)行相關(guān)的工作，實(shí)現(xiàn)地區(qū)電力資源的穩(wěn)定供應(yīng)。