关于水电站电气设备运行维护技术的探究

赵翔翼

摘  要：电气设备是实现水电站生产配送电力资源的关键因素，在日常的生产运营过程中要加强设备运行维护。文章阐述了水电站电气设备运营维护重要性及设备常见的故障表现及其原因。通过对设备运行维护技术的详细介绍，为解决问题提供了技术支撑，为更好地实现水电站安全平稳运行提供技术借鉴。

关键词：水电站;电气设备;运行维护技术

1 水电站电气设备运营维护的重要性

水电站一次设备与二次设备统称为水电站电气设备。其中一次设备是指直接参与进行电能生产与运送的设备，包括发电机、主变压器、互感器、避雷器等设备;二次设备主要是指对一次设备进行维护、检测，保障一次设备良好运转的设备，不仅包括继电保护装置、自动控制设备被、各种仪器电表等，也包括机械设备和水利建筑。

1.1 保障水电站平稳运行

综合化水电站工程涉及较多种类的设备与构件，在实现整体平稳运转的过程中，必须加强对站内电气设备及时检修维护，才能实现各项设备高效率运转，更好的发挥自身功能，保障日常运送电量。

1.2 降低电能耗损

通过对站内电气设备及时检修维护，及时发现设备运转过程中存在的风险隐患，降低故障与损耗率。对设备的及时维修与保养，保障甚至可以延长机器设备的运转年限。

1.3 降低故障发生率

从安全角度来说，对站内电气设备及时检修维护，可以防患于未然。可以切实的减少电气火灾的发生概率，避免技术工作人员触电事件的发生，实现电能资源的安全生产与运营。

2 水电站电气设备常见故障及原因

2.1 励磁装置故障

励磁装置故障在水电站电气设备故障中较为常见。通常来说，励磁装置随着日常运转功能的开展，其自身电流会逐渐变小，电压会慢慢升高。当励磁电压升高的范围在主电机可承受范围内时，主电机会正常运转，不会发出预警。但是，随着励磁电压的不断升高，输出回路电阻R会不断增大，会导致磁绕组直流电阻降低，导致故障发生。

原因分析：出现上述问题的主要原因励磁装置在运转过程中，会因物理磨损导致电刷弹簧出现松动，使得磁绕组直流电阻降低。出现磨损故障的滑环会导致电刷与滑环之间接触不严密，会出现灼烧滑环并将火花蔓延的危险。

2.2 变压器故障

变压器是水电站输配电系统中非常重要的关键电气设备之一。日常运行过程中常见的故障有：（1）变压器声音异常。变压器正常运转的声音是低频、近乎为静音的节奏运转。当变压器出现“嗡嗡”、“吱吱”，甚至是无节奏的噪声时，表明变压器运转出现故障。原因分析：变压器运转负荷过重会使其发出“嗡嗡”声音;而当变压器内部构件接触不良或构件绝缘性降低时，变压器会发出“吱吱”声音;当单相接地时产生谐振电压，会使得变电器的运转声音较为尖锐;当遭遇雨雪等恶劣天气时，绝缘体受潮后耐压强度下降，出现绝缘击穿放电的现象，此时会出现类似“锤击”或“吹风”的声音;当变压器内部构件组合松动时，会出现无节奏的噪音。不同的声音预警都为解决问题提供了科学的预判，技术人员可以通过不同声音来开展具有侧重的构件检修工作。（2）绝缘瓷套管故障。绝缘瓷套管故障一定要引起高度重视，当绝缘瓷套管损伤或被电流击穿会产生明火并容易导致爆炸。原因分析：在实际运营过程中，电容式套管表面出现污垢并未得到及时清理时，其管内缝隙存在的游离电会导致套管闪络故障气体的产生;一旦出现放电现象，不断加强并蔓延时，会出现绝缘损伤或者击穿绝缘表层。另外，当变压器密封橡胶垫质量不合格或螺母为实现压紧咬合，会使得绝缘套管密封不严，出现绝缘性降低情况，出现风险隐患。以上电气设备故障在变电站运行过程中发生的频次较高，我们可以利用一些技术手段对其进行纠正与维修。

3 解决水电站电气设备故障的技术措施

3.1 检测法查找水电站电气设备故障

利用检测法查找水电站电气设备故障，是水电站电气设备运行维护较为常见的技术手段。通过检测仪器对水电站设备的电路及简单运转指标进行故障检测。根据不同的需要，这种方法需要的辅助检测设备与种类是很多的，可以实现较高的故障检测率。主要的技术检测技术有电阻检测法和电压检测法。

电阻检测技术。该技术是采用物理中的电阻表对电气设备的线路进行检测，判断设备电路是否通畅。基本原理是：在被检测電气设备电路两侧分别加上电源，该线路的电阻会与其通过的电流成反比，在同时将电流表串联到检测回路中，检查测试值的变化，技术人员通过测试数据的变化判断问题所在。

电压检测技术。电压检测的基本原理是：电路正常工作时，不同线路点的电压不同。在不同电压的两个线路点中间，接入有固定阻值并串接电流表的支路，利用电流表读取通过该支路的电流的电流值，从而确定电压的大小。在实际检测过程中，当电压表的阻值很大时，对被检测线路的影响很小，检测精准度较高。当检测结果出现两个线路点的电压检测值不为0时，则可以得出故障结论是设备线路接触不良;当两个线路点两端电压为电源电压且接触器不动作时，可以得出故障结论是线路回路阻断。

3.2 经验法查找水电站电气设备

经验法是水电站电气设备技术检修工作人员最为常用的方法。通过实际检修经验的积累，在故障检修时凭借已有的经验，快速、准确的预判水电站电气设备故障所在，这种方法简单有效，但需要长期的经验积累。主要应用的技术有：

弹压活动部件技术。技术人员在检修过程中，通过对设备活动部件进行反复多次弹压操作，实现对接触不良构件的触头进行摩擦，纠正构件动作受卡或触头受到氧化的问题，同时，也提高了构件运转的灵活性。

电路敲击技术。该项检测技术主要应用于设备带电运转检查的情况。技术检修人员利用一枚小的橡皮锤，轻微敲打正处于工作状态的电气设备，观察设备运转的情况，在敲打过后设备突然出现故障或故障立即排除的情况，则表明被敲击设备的位置自身或周围元器件存在接触不良的问题。

黑暗中观察技术。当水电站电气设备发生故障，出现噪音声响并产生火花时，由于外界环境因素导致噪声与火花观察不明显，对预判造成困难，技术人员不易做出决定，此时，黑暗的环境更利于判断位置。因此，上述紧急故障出现时，往往采用故障区域隔离并实行黑暗观察操作，判断故障类型与位置。

3.3 PLC系统的抗干扰技术应用

PLC系统是可编程逻辑控制器，取代了传统继电器装置。由于其自身功能性需要长期置于电磁环境中，受到电磁干扰的强度很大，经常出现无法正常运转并影响水电站整体平稳运行的情况。因此，必须加强对PLC系统的抗干扰技术应用。主要的技术手段主要有：

采取隔离措施。在PLC内部可以采用光电耦合器、光电可控硅和小型继电器，以此达到对外部电磁环境隔离的目的。同时，光电耦合器、光电可控硅和小型继电器也实现了更好的保护PLC系统内部的各模块，使其大大降低了高压电的危害。

保障输出端。当PLC系统的输出量缓慢变化时，可以选取继电器型的输出模块，这样做可以利用PLC驱动外部继电器，使得PLC承受较强的瞬间过电压与过电流，保护PLC系统不受损害。

上述的技术手段是在水电站电气设备常见故障检修时经常用到的，运用这些技术手段，可以解决文中提到的励磁、变压器等装置及其他设备构件的问题。

综上，水电站电气设备的平稳运行，不仅与站内电气结构设计及制造工艺有关，更要注重日常运营过程中的维护、检修及保养。同时，通过加强对电气设备运行维护技术的应用，可以更好地避免事故的发生，保障输配电的高效运转，更好满足我国的用电需求。

参考文献

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[2]李晓军.浅析小型水电站电气设备的电器故障与排除[J].中国水运（下半月），2011（4）.