分析水电站电气设备故障的相关问题

顾海松

【摘 要】以上文章是结合笔者多年来从事此项技术工作所积累的经验，总结了水电站电气设备部分故障与处理方法。

【关键词】水电站；电气设备；故障问题；解决方法

1.调速器引发的故障处理

1.1电液转换器故障

故障表现为在调速器上电或机组正常运行过程中，电液转换器不振，对控制、操作命令液压随动系统无反应。根据运行经验，此种故障的原因主要有两方面：一是机械故障，因长期运行油质不净或其本身异物导致犯卡造成的。出现此种故障后，操作面板显示屏显示的工作状态正常，但电液转换器不振。此时，可将调速器的手/自动工作方式互相切换几次，或检修时将其活塞往复运动几次或进行清洗，可消除故障。二是电器故障，因电液转换器工作回路断线或主控单元故障造成的。此时应使机组在手动方式下运行，故障待停机后检修处理。

1.2开度、开限反馈表指示不符

在运行过程中，其故障表现为：其一，当调速器处于自动运行状态时，开度指示与导叶实际开度不符，且在当前水头下开度与出力不符，平衡表指示不平衡，其二，当调速器处于手动运行状态时：开度指示超前于开限指示，并且在当前水头下开度与出力不符，导叶开度与开限指示值相符。此类故障的出现多是机械部位故障所致。此类故障出现后，要妥善对待，停机后一般可将故障迅速排除。

1.3主控单片机故障

调速器在运行过程中发生单片机启动后不能按预定的程序正常执行而形成 的“死机”故障。故障出现后，面板显示屏显示不正常，电液转换器不振，调速器不能正常工作。据运行经验分析，此种故障的产生是由于单片机复位控制电路故障造成的。处理时，可对单片机进行再上电或进行复位操作，保证机组正常运行发电，待停机检修时辅以示波器及万用表等对故障电路进行测试，查出故障元件，然后对具体元器件进行处理。

2.可控硅不能起励故障原因及处理方法

2.1三相主控桥可控硅快熔烧断

线路冲击引起出口断路器过电流动作跳闸。经检查快熔上附带的微动开关动作，快熔熔断。检查其所对应的桥臂上的可控硅已被击穿。全控桥上共有6只主可控硅，每个波头都由两只主可控硅联合导通形成。所以一只可控硅不导通，将导致两个波头消失，造成励磁系统不能正常工作而跳闸。更换烧毁的快熔熔断器及其对应的可控硅即可恢复正常。

2.2触发脉冲异常造成缺波

2.2.1励磁电压、电流异常

正常情况下的整流电压波形为6个波头，如果丢失了其中的一个或两个波头，造成运行中整流波形残缺，且励磁电流偏低，励磁电压偏高。其原因有两个：一是触发板电源变压器损坏；二是脉冲插件上的元件损坏。无论是其中任何一个原因均可引起可控硅触发脉冲的丢失而导致缺波。如触发板电源变压器损坏时，则会造成脉冲插件不工作，导致6个电压波头不正常。

2.2.2开机后可控硅励磁起励不了升不起电压

用示波器检查整流波形，可控硅K1～K6的六个波头不对称，说明触发脉冲不对称。经调节调差板上2W电位器可调节脉冲电压，使触发脉冲对称发出后，此故障现象即消失。

3.中性点不接地系统电压不平衡现象

3.1电压互感器熔断器熔断

电压互感器熔断器熔断有高压熔断器熔断和低压熔断器熔断之分，出现的现象也是完全不一样的。

3.1.1高压熔断器熔断

（1）单相高压熔断器熔断。由于PT 有一定的感应电压，故障相电压降低，且不为零，非故障相电压正常，向量角为120°，同时由于熔断器熔断使一次侧电压不平衡，造成开口三角形有电压，即有零序电压。如图1，A相高压熔断器熔断，矢量合成结果零序电压3U0，数值等于相电压Ux（下同），电压表指示约为33V 左右，故能起动接地装置，发出6.3KV 单相接地信号。若机组运行时出现这种情况，由于高压熔断器熔断等于保护退出，故要求电站值班人员向调度申请停机，通知检修更换高压熔断器。

（2）两相高压熔断器熔断。同样由于PT 感应效应，故障相电压降低，不为零，非故障相电压正常，同时一次侧电压也不平衡，开口三角形也有电压，例如，A 相、B 相高压熔断器熔断，矢量合成结果（见图2），只有一相C 相，零序电压3u0，数值也等于相电压uX，约为33V左右，故能起动接地装置，发出接地信号，处理方式同一相熔断器熔断一样。

图1 A 相熔断电压向量

图2 A、B 两相熔断电压向量

3.1.2 低压熔断器熔断

单相低压熔断器熔断时，由于是一次侧熔断器熔断，一次侧电压正常，所以故障相电压为零，非故障相电压正常，其向量角为120°。开口三角形处没有零序电压，不能起动接地装置，不发出接地信号。出现这种情况，只要电站运行人员及时自行更换低压熔断器就可以了。两相低压熔断器熔断，也是故障相电压为零，非故障相电压正常，A 处理方法和单相熔断一样。

4.发电机电压达不到额定电压

该水电站发电运行时，发现发电机电压达不到额定值。在发电机刚检修完好的情况下，起动发电机到额定转速后，在升压时，减少励磁机磁电阻励磁电压和发电机定子电压都升不上来。这样维修人员必须查明故障原因。励磁机励磁电压的建立，起先是由剩磁所引起的，所以当励磁机失去剩磁时，励磁电压便建立不起来，检修过的发电机剩磁很容易消失。

如果在解体检修励磁机时，由于接线错误把励磁线圈正负极接反，这样再次起动运行，则励磁机、励磁线圈中流过的电流产生的磁通与铁芯原有剩磁方向相反，使剩磁削弱或者完全消失，所以电压建立不起来。

在查明原因后，再对故障进行排除，处理方法是，（下转第196页）（上接第82页）这时应检查励磁回路（包括励磁机内部）有无断线，电刷位置是否正确，电刷接触是否良好，如果检查结果正常，而励磁电压表又有很小的指示值，表示励磁线圈接错方向，应把励磁线圈正负极性对换一下。如果励磁电压表没有指示，应在励磁机励磁线圈上加直流电源（一般用蓄电池）进行充磁。充磁时直流电源正负两极应和励磁线圈正负两端对应接触一下即可。在进行外加直流电源充磁时，最好把励磁开关切断、励磁电阻加到最大，防止发生高电压。

5.发电机内部绝缘故障

在运行中发电机断路器和励磁开关突然自动跳闸，发电机回路中的指示表针全指零，检查继电器动作情况时发现差动继电器动作。有时发现发电机内部或风道中冒烟或冒火星，并有绝缘烧焦臭味，这种现象说明发电机内部有绝缘故障。这是因为发电机线圈绝缘损坏或铁芯短路引起的。故障情况一般是由单相接地或是匝间短路而扩大成为相应短路使继电保护动作。

6.结语

水电站的电器设备故障关系到电气系统的每一个部位，水电站作为一个重要的设施，对其进行故障分析处理显得尤为重要，要想排除设备的每个故障点，这就必须要求技术人员掌握电气专业技术，并针对发现的故障熟练、可靠地对其进行排除。

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