小型水电站电气设备的常见故障与排除①

麦年栋

（儋州市农业综合执法支队 海南儋州571700）

随着社会经济的快速发展，我国的水利发电水平不断提高，小型水电站的数量也不断增加，运行过程中的自动化程度也大幅度提升。小型水电站中的电气设备包括配电装置、防雷保护以及高低压设备等，在水电站长期运行的过程中，如果电气设备出现故障，就会造成水电站无法正常运行，只有及时排除这些故障，才能使水电站恢复正常，提高运行效率。因此，在电气设备发生故障时，应立即采取有针对性的排除措施，保证水电站的正常运转，促进水利发电行业的发展。

1 小型水电站电气设备的常见故障

在小型水电站的运行过程中，电气设备的常见故障主要包括以下3个方面。

1.1 发电机故障

发电机是水电站中的重要组成部分，如果发生故障，将直接造成水电站停运。常见的发电机故障包括以下两种：第一，绝缘故障。如果发电机出现绝缘故障，其内部会冒出火星，并且有刺激性气味；励磁控制装置与断路器可能会突发自动跳闸；此外，继电器可能会出现差动动作。这种故障的产生原因为发电机铁芯短路，或者定子线圈端部接头焊接质量不佳，造成运行过程中热效应增大，进而产生热点弧，将绝缘体烧坏；发电机内有杂物或零部件松动，导致短路现象，线圈或铁芯的工作温度过高，老化速度加快，绝缘体被击穿。第二，电压不足。发电机电压不足故障主要表现为发电机的电压无法满足设计标准的要求，如果故障现象为电压升高，定子电压以及励磁电压不能满足相关要求。引发这种故障的原因有：在完成发电机检修后，其中的剩磁会消失，需要分解并保养励磁机，在保养完成后，如果将将励磁线圈的正负两极接反，发电机再次运行时会出现磁通抵消原有剩磁的现象，造成电压无法满足要求。

1.2 电抗器故障

在水电站的运行过程中，电抗器的作用是为主变低压侧中心点提供接地，提高水电站出力，降低主变压器的升温，如果发电机中心线直接接地，就会导致中线电流不平衡，电抗器会出现同期设备失效以及中线电流不稳定的故障：第一，同期设备失效。造成同期设备失效故障的原因为发电机中心直接接地，主变中心的接地需要通过电抗器来实现。在故障发生后，交流电在经过电感器时，电压会出现90°的滞后，如果同期设备直接使用220 V 的电压，就会出现22 V 左右的电压差，造成同期设备无法发挥作用。第二，中线电流不稳定。造成中线电流不稳定的原因主要为并列的发电机组同时运行，在这种情况下，中心线电流会随着负荷的改变而变化，与此同时，在一台发电机负荷增大的情况下，中心线中的电流强度同样会增大。造成这种现象的原因有：不同的发电机之间出现3次谐波环流，如果这时的中心线热效应上升至规定标准以上，就会出现加速老化的现象。

1.3 调速器故障

调速器地运行过程中，可能出现的故障包括微机调速器停止运行、仪表显示不准确以及电液转换设备故障等。第一，调速器停止运行。如果单片机无法执行调速器的程序，会造成调速器无法正常运行。在发生这种故障时，主控面板会发出警告，电液转换设备会停止运行。第二，仪表显示不准确。如果出现仪表显示不准确的故障，会出现实际开度与显示开度不一致的现象，但平衡表同样无法正常显示，这种现象主要是由机械故障导致。第三，电液转换设备故障。电液转换设备故障具体表现为电液转换设备不能按照命令执行。引发这种故障的原因可能是机械故障，也可能是电气故障。如果是电气故障，可能是工作回路断线，也可能是控制部件问题。而机械故障是指机械部分受到杂物或污物的影响。

2 小型水电站电气设备故障排除

对于小型水电站电气设备故障，需要采取的排除方法如下：

2.1 发电机故障的排除

对于发电机故障，需要根据故障不同类型采取针对性处理措施：第一，在出现绝缘故障时，需要对发电机组进行故障排查与检修，如果是电缆出现绝缘问题，需要在确定故障位置后及时更换出现问题的绝缘体。在检修过程中，需要关闭机组，待检修完成后再开启运行。与此同时，还要定期进行绝缘试验，保证绝缘体具有良好的绝缘性能。第二，在出现电压不足故障时，需要检查励磁线路，判断其是否存在短线现象，并且要检查电刷接触以及位置状态，如果以上检查均未发现问题，需要确定励磁线圈方向是否接反，保证其连接正确。如果电压表的读数为零，代表剩磁完全消失，需要及时采取充磁措施。在充磁的过程中，需要将励磁线圈正负端与充电电源正负端接触，与此同时，还要将励磁开关关闭，将励磁电阻值调整到最大，防止出现电压过高的现象。

2.2 电抗器故障的排除

对于电抗器故障，需要根据故障不同类型采取针对性的处理措施：第一，在出现同期设备失效故障时，需要使用1.5 mm2的导线将主变中心点接地，将地线引出至同期设备，根据实际情况增加并网角度，可以排除同期设备失效故障。第二，在出现中线电流不稳定故障时，如果发电机为并列运行，需要将负荷调整至平衡状态，保证负荷的协调与统一，避免出现中线电流不稳定的情况。

2.3 调速器故障的排除

对于调速器故障，需要根据故障不同类型采取针对性的处理措施：第一，在微机调速器停止运行时，需要将微机调速器复位，查找故障所在位置并及时排除。与此同时，在对微机调速器进行保养时，可以通过仪器检测故障所在位置，对出现的故障进行修复。第二，在出现指示仪表不准确故障时，需要对故障现象进行详细的记录，在机组停止运转后进行全面的检查，对存在故障进行维修。第三，在出现电液转换设备停止工作故障时，如果为电器故障，需要通过主控面板将电液转换设备切换为手动操作，在系统停止运行后对故障进行排查与检修。如果为机械故障，需要通过主控面板将电液转换设备在手动与自动方式间反复切换，并在维修保养过程中做好相关部位的清洗，能够有效地排除故障。

在将小型水电站电气设备故障排除后，需要在发电机组使用前进行预试验，保证所有试验项目合格后再进行满负荷发电72 h，在确定机组运行过程中的所有参数均符合设计要求后，才能允许并网发电。只有这样，才能有效降低水电站电气设备故障发生概率。

3 结语

随着水利发电行业的不断发展，我国小型水电站的数量不断增加，对于这些水电站而言，电气设备是重要的组成部分，如果发生故障，就会影响发电机组运行的稳定性与安全性。因此，需重视小型水电站电气设备常见故障地分析与排除，分析这些故障产生原因，采取针对性的措施，排除这些故障，保证水电站地正常运行。