基于自动化控制技术的水电站电气设备常见故障与处理措施分析

袁兴惠

（四川水利职业技术学院，四川 都江堰 611830）

近年来，随着科技的发展，水电站越来越智能化、自动化，越来越多自动化控制的电气设备应用在水电站中。但是由于水电站本身所处的工作环境特殊，电气设备长期处于高湿高温的环境中，导致电气设备经常出现故障，给水电站的稳定运行带来了一定的影响[1-2]。文章从水电站的现状入手，分析水电站电气设备的故障来源与处理措施，以期提高水电站的运行效率与稳定性。

1 基于自动化控制的水电站电气设备现状与发展

水电是一种绿色能源，对于可持续发展有重要意义，也是我国重点发展的能源替代战略之一。多年来，水电行业发展迅速，为我国现代化建设做出了不可磨灭的贡献。当前社会已经是电力社会，电力已经成为生产生活中不可缺少的部分，是保证经济稳定发展的重要引擎。电气设备是水电站稳定运行、正常生产的核心设备，因此为保证水电站的稳定运行，针对电气设备的常见故障进行分析，并作出处理措施预案，具有十分重要的意义。依据水电站电气设备生产过程中积累的数据，对电气设备生产公司进行反馈，要求其在生产水电站电气设备时，对常见的故障原因作出重点防护设计，促进水电站电气设备的发展，延长水电站电气设备的使用寿命。此外，要做出应对预案，对水电站电气设备常见的故障进行总结，保障第一时间发现问题、处理问题，节约时间，提高效率。在自动化控制的条件下，我国目前在水电站电气设备的研究防护工作中已经形成了比较完善的系统，也为未来水电站电气设备的发展提供了基础，总结了问题，积累了经验[3]。

随着科技的发展、信息化的不断提升，智能自动化成了各行各业的新要求。水电站也应该与时俱进、不断发展，水电站电气设备的发展主要体现在3个方面：

（1）电气设备一体化发展。将原先不同部分的电气设备通过设计整合在一起，进行一体化设计，不仅方便了工作人员的检修维护操作，而且节约了空间，同时不同功能的部件又不相互影响、正常工作，电气设备的一体化程度是衡量水电站先进程度的指标。

（2）电气设备智能化发展。由手动操作到自动化操作再到智能化操作，是电气设备的发展历程。电气设备的智能化发展不仅可以实时监控设备运行状态，而且在出现意外时可以自动应急处理，避免出现更大的损失，避免了人为操控的不及时与误判，对水电站的安全运行有重要意义。

（3）电气设备的系统化发展。水电站的发电工艺是一个系统，传统的电气设备系统性不足，缺少联动与协调机制，不同电气设备之间的独立性相对比较强，而电气设备越来越朝系统化方向发展，各个部件组成一个有机联合的系统，相互之间存在有效的反馈调节机制，联动与协调更为紧密。

2 基于自动化控制的水电站电气设备常见故障

2.1 水电站的变压器设备故障

变压器的作用是转换电压，在水电站中是一种重要的电气设备，水电站的变压器故障主要有以下几种表现：

（1）声音异常。正常工作的变压器是连续均匀的嗡嗡声，而出现故障的变压器会因故障元件的不同发出异常的“噼啪噼啪”声或有其他特殊的声音，依据不同的声音可以判断变压器是否出现故障。

（2）温度异常。正常工作的变压器油温与环境温度相关，但数值是稳定的，出现故障的变压器油温会超出正常温度范围，持续升高，据此可以判断变压器是否出现故障。

（3）油位异常。正常情况下变压器确实会有渗油导致的油位异常，但如果出现油管堵塞、油吸管堵塞等现象会导致假油位，而在变压器渗油严重后若未及时补充油量，会影响变压器的正常工作。

2.2 水电站的调速器故障

水电站的机组在调速器的作用下正常运行时转速非常规律，如果油质出现问题或者被卡住，运行回路出现断线会导致调速器中的电液转换器出现故障；如果调速器的开度指示与实际开度不符，出现超前开限的现象，一般是调速器中的开度、开限反馈表出现故障；此外，在调速器正常工作时，如果单片机死机，面板显示异常，电液转化器停止振动，则是调速器中的主控单片机出现故障。

2.3 水电站电气设备的母线故障

母线是水电站电气设备的连接导体，在电气设备正常工作中，母线应该承担与负荷相符的电流负荷。如果在电气设备工作过程中散热较差，或者磨损严重，会导致水电站电气设备的母线不断升温，进而烧毁或者缩短使用寿命。此外，母线连接处的表面污垢过多或者接触不良，线路杂乱也会造成母线老化，散热性差，影响母线的使用寿命，时间一长甚至会导致不同的母线闪络放电或者短路，烧毁电气设备。水电站电气设备的故障中母线故障较为常见，是影响到水电站稳定运行的关键之一。

2.4 水电站的励磁装置故障

水电站励磁装置在正常工作中会产生励磁电流，同时反馈出励磁电压，不会引起报警提示，但是工作中如果其元件发生松动或变形，会引起电压下降，励磁电流过大，励磁装置出现故障。此外，如果电气设备工作中出现巨大的负荷波动变化，也会造成励磁电流过大，导致励磁装置出现故障。

2.5 水电站的发电机故障

水电站的发电机故障多种多样，一般是常规检测，比如有因发电机部件结构引起的震动故障、负荷波动造成的励磁故障、冷却问题造成的高温故障等。对不同的故障处理起来也不同。

3 基于自动化控制的水电站电气设备常见故障处理措施

3.1 水电站的变压器的故障处理措施

依据变压器故障反馈出的信息，迅速判断变压器故障的位置与类型，促使维修人员迅速找到故障点，然后按照故障处理预案排除故障。故障解处理结束后，先试运行，保证变压器完全恢复之后再正式投入工作。水电站的变压器故障是常见的设备故障之一，对水电站的稳定运行影响很大，因此定期巡回检查、定期检修、处理预案设置十分重要。

3.2 水电站调速器引发的故障和处理措施

如果是电液转换器出现故障，首先，连续切换自动模式与手动模式，若未恢复则可以将其活塞拆下来进行清洗，若是油质问题则需要换油，此外，还有可能是电气问题造成电液转化器故障，应该排查恢复供电线路；其次，如果是开度、开限反馈表故障，需要仔细排查水电站调速器的机械部件，找到问题后进行停机检修；最后，如果是调速器主控单片机故障，可以尝试复位操作排除故障。

3.3 水电站的母线故障的处理

水电站的电气设备出现母线故障时故障处会有信号发出，应首先切断故障处电气设备的互感器，然后再逐个排查母线连接的所有设备，依次断开开关与互感器，排查故障点。

3.4 水电站励磁装置的故障处理措施

水电站电气设备中励磁装置发生故障时，要以励磁装置的励磁电流确定励磁装置的状态，首先确定电气设备的负荷是否出现问题，其次对电气设备的部件状态进行检查，排除故障点，恢复励磁装置，对于短路问题、接触不好等问题，一定要严格处理，避免造成更大的损失。

3.5 水电站的发电机的故障处理措施

水电站的发电机组出现故障一般采用常规检测排查故障源，比如面对震动异常的故障一般通过监控手段发现故障不稳，适当调整发电机的工作负荷，如果无法恢复，就要申请停机处理；而面对发电机的励磁装置故障时，一般是重启进入自动励磁，如果失败则再进行励磁装置检查；由于水电站的发电机组在运行过程中产生热量，如果散热不及时造成热量聚集会引起发电机组的高温报警，要及时采取散热措施，更换备用冷却水降温，保障发电机及时降温。

4 结语

在水电站的正常运行生产中，经常受到电气设备故障的影响，可见电气设备是水电站的核心生产要素。未来水电站作为清洁能源将越来越多地参与到我国的能源组成之中，为保障电力的正常供应，取得更大的发展，在水电站电气设备的发展中应该尽最大的努力，总结故障数据，找出故障原因，设置处理预案，保障水电站的长期、稳定运行。