水电厂电气设备故障检修及其维护方法

云南滇能禄劝电磷开发有限公司 王勇国

节约环保是当今时代的发展主题，而作为主要发电方式之一的水力发电成为了资源节约的关注重点。相较于火力发电而言，水力发电对环境所产生的污染与破坏较少，可降低煤炭等不可再生资源的损耗量，基于这一优势，水力发电在社会经济发展促进方面具有重要作用。水电厂的运行涉及大量电气设备，这些设备的工作状态成为了水电厂能否正常运行的关键因素，因此水电厂需要强化日常运行维护，并重点监测排查电气设备故障，采取有效方式化解故障问题，从而保障电气设备安全稳定运行，确保水电厂运行价值的最大化发挥。

1 水电厂电气设备常见故障及检修方法

1.1 电气设备常见故障

1.1.1 励磁装置故障

励磁装置是电气设备最易出现故障的部位，在电气设备运行时长增加的同时励磁电流会随之降低，会因此导致电压增大。若电压升高值仍处于限定范围内，电气设备仍可正常运转，然而若励磁输出回路电阻增大，则会导致电气设备出现故障。电气设备运行时，电刷弹簧因磨损严重会发生形变、松动或是压力下降问题，这会导致电阻值增加，从而引发励磁装置的故障问题。如果电刷或滑环之上存在较厚的油污层，会降低电刷及滑环之间的接触面积，导致电阻值升高，若此问题未及时化解，在滑环磨损程度不断增加的同时其表面粗糙度会有所提升，从而会进一步降低电刷及滑环之间的接触效果，可能会导致滑环被烧损，或产生电火花从而诱发火灾事故[1]。

1.1.2 变压器故障

1.1.2.1 变压器声音异常

变电压发出“嗡嗡”声时，意味着变压器运行负荷超出限度，而若出现“咬咬”声，则说明变压器内部某些部位的接触效果不佳。并且在变压器处于单相接地状态下，变压器会发生刺耳声音，变压器零件松动时则可听到力度不一的锤击声。变电器故障点位置存在差异，其发出异常声音的强弱有所差别。通常越靠近故障点，听到的声音越强。

1.1.2.2 变压器绝缘瓷套管故障

变压器所应用的密封胶垫质量不合格，或是螺母紧固度不佳，会使绝缘瓷套管难以高度密封，一旦水汽进入便会使之受潮而出现故障。同时运行维护过程中，若未能及时将电容式套管之上的污垢全部清除，会使套管之上形成游离电，会因套管闪络故障发生而产生气体，这些气体的存在可能会诱发瓦斯保护动作。若放电问题逐步发展，还会导致绝缘受损，从而会产生碳化痕迹或出现穿孔现象。

1.2 电气设备故障检修的主要方法

1.2.1 日常检测法

1.2.1.1 电阻检测法

基于电流表对电气线路进行测定，根据电流表数值波动对线路的运行状态是否正常做出判定便是电阻检测法。应用此方法之前，需要在电气线路之上串联电流表，并记录正常情况下的电流表变化数值，而后实时监测检测过程中电流表数值的变化情况，通过两个数值的对比分析判定电气线路是否存在故障问题。

1.2.1.2 电压检测法

此方法是指通过测定电气线路不同位置处的电压值判定电气线路的运行状态是否正常。此检测方法应用时需要应用电压表，并需实时监测电压表数值的变化情况。相较于电阻检测法而言，应用电压检测法可减少串联电流环节，可采用直接测量不同电气线路节点电压值的方式，根据异常电压值出现点判断出电气线路的故障点。

1.2.2 工作经验法

此方法是指根据故障检修人员的工作经验判断故障点，是一种高效、简单的检修方法，但对检修人员的经验丰富性要求较高。

1.2.2.1 弹压活动部件检修法

此方法是指检测开关、按钮等活动部件时，检修人员应于断电后按压活动部件，以增强被按压部件的动作灵活度，提升其触头摩擦效果，从而判断或排除故障。通常用于控制系统长期闲置后的应用恢复，采用此法可将部分部件的氧化现象进行消除，或排除因受潮导致的故障问题。

1.2.2.2 电路敲击检修法

这是一种需要在设备带电工作时实施的检修方法。可利用橡皮小锤对运行元件进行轻轻敲打，可根据电路故障是否排除、是否有新故障产生而判定此元件及周边元件是否存在故障问题。采用此方法敲击后电气设备运行若出现异常，意味着设备有潜在故障隐患，因而应及时排查与修复。

1.2.2.3 黑暗观察检修法

此检修方法是根据故障状态下电路火花及声音产生情况与正常状态有所差异的原理判断电路故障。需要在黑暗状态下，注意观察火花现象，并倾听火花产生时的响声，从而确定故障点。此方法的弊端是难以确定故障原因，还需结合其他检测方式明确故障成因后再针对性处理。

1.2.3 抗干扰法

此方法主要应用于PLC 系统干扰问题处理中，通常电气设备的PLC 系统需在电磁环境下运行，因而电磁干扰是导致PLC 出现故障的主要原因。水电厂可采用两种方法消除PLC 系统所受的电磁干扰。一是通过增设小型继电器、光电藕合器等装置隔离PLC 内部，以防止外部信号干扰PLC 系统运行。二是在PLC 系统输出变化下降之时安装继电器型输出模块，通过输出端保护降低PLC 系统的受损几率。

2 水电站电气设备维修检修的具体内容

2.1 严格检查与清扫发电机定子转子

详细检查发电机定子外观，对其上是否存在划痕进行检查，并排查线棒绝缘层有无受损情况。同时，要检查定子上端及下端云母带捆绑是否松动，并检查磁极固定螺栓的紧固性。由于发电机汇流环外部连接处易出现发热现象，电气设备检修时，应重点关注此部位有无因热量聚集导致的变色问题。且要检测发动电转子磁极绝缘正常与否，对阻尼有无热损现象进行排查。此外，应在检修过程中对发电机定子及转子各端口及出线位置处的灰尘或杂物全部清扫干净。

2.2 全面检修维护封闭母线

检修过程中，应重点查看封闭母线的变形或破损现象，且要做好封闭母线内外壳的清洁处理。应排查母线内部绝缘子的损伤、变形或松动现象，对有无绝缘子固定偏斜或密封性不佳现象进行详细排查。可采取实验形式完成此项检查，且要精准、全面记录实验过程及相关数据，确保得出精准的检查结果。

2.3 详细检查发电机出口处的隔离开关

维修人员应全面检查GCB 控制柜，对柜内端子、元件有无外观损伤进行查看，检测这些元器件运行是否正常。由于GCB 控制柜内部存在SF6气体，检查过程中还要对此气体有无泄漏进行查看，应按规定要求实施柜内气体流通性检查。检修人员可利用酒精擦拭清理隔离开关元件及相应母线，若发现螺栓有损伤应立即更换，检测后要将所有部件回装至原有位置，并做好封盖处理。

2.4 做好负荷开关检修维护

在水电厂电气设备当中，负荷开关属于相对重要的结构之一。检修人员不可忽视此项检查工作。需要全面查看开关接触面，详细检查小车式负荷开关的各个操作机构，对负荷开关柜内的螺栓进行旋紧加固，而后将导电膏涂抹于负荷开关柜、柜内元气件表面之上。同时，还应展开电压互感器及元件运行状态实验，并详细记录相关实验数据，结合实验结果进行针对性维修与处理。

3 水电厂电气设备的维护要点

3.1 建立维修计划、健全维护体系

水电厂电气设备高效管理的实施，需要立足水电厂当前运行状态制定合理可行的运行维护方案，明确具体的维护方式，并将员工经济利益、工作时间纳入考量，从而制定出益于实现维护管理目标的科学运维方案。同时，水电厂应加强运维管理人员技能强化，除了要提升其电气设备操作、维护能力以外，还应注重于技术团队综合素养的提升，针对维护处理、设备使用等多个方面展开针对性培训。技术人员应掌握电气设备易出现的故障，并提前制定故障预防及应急处理方案。应构建完善的例会制度，对维护人员的意见及建议进行收集汇总，从而促进电气设备维护体系的健全与优化[2]。

3.2 加强巡回检查、应用现代化监测技术

水电厂维护管理中，巡回检查属于常用方式，此方式实施较为便利，并且能够确保电气设备问题的及时排查及问题发生点确定，能够及时消除与解决安全隐患问题。巡回检查工作开展中，检查人员应立足多个层面分析与判断隐患问题，如可联合应用声音辨识法及嗅闻法判定电气设备问题发生点。巡检时还要注意做好维护记录，为后续维护提供参考。同时，水电厂还应将现代化故障监测技术应用于日常运行维护管理之中，不仅能够利用计算机技术优势快速定位故障点，也可节约运维管理工作量，提高电气设备维护管理质量及效率。

3.3 明确操作任务、规范倒闸操作

在水电厂运行中，倒闸操作的规范性强化关乎电气设备运行的稳定性。维护人员应严格控制操作人员的倒闸操作行为，既要加强操作行为规范，也要注意监测倒闸中可能影响电气设备运行的各方面因素，在掌握正确的倒闸操作流程及倒闸操作方法的前提下方可执行倒闸操作。倒闸操作实施前，操作人员应明确操作任务，由熟知倒闸操作、具备倒闸操作能力的管理人员负责操作任务设置，并由其负责监督指导整个倒闸操作过程，实时关注信号的精准性，避免操作人员因技能不娴熟或操作不规范而导致电气设备出现故障，进而破坏水电厂的稳定运行。

3.4 健全设备数据库、强化设备管理

水电厂运行安全稳定与否与电气设备存在必然关联，因而水电厂应将电气设备管理力度的强化作为重点，应引入高效、低耗管理方式，并逐步建立健全电气设备数据库，从而奠定电气设备维护保养的数据基础。同时，在引入新型电气设备之时，水电厂应及时展开针对性的运行维护及操作技能培训，以预防与规避电气设备故障问题发生。运维管理人员应具备依据电气设备运行状态精准判断其运行正常与否的能力，以此提升设备维护管理效率。日常维护检修工作应涵盖运行前预防性检修、运行中故障处理、运行后故障总结三个环节，可依托于故障分析系统的科学构建及时总结故障发生规律，从而规避问题反复出现，通过电气设备稳定运行保证水电厂的正常运转。

4 水电厂电气设备故障检修工作有效实施的保障策略

4.1 严格监测与有效处理发电机组故障

水电厂应在日常中加强对发电机组故障的实时监测，根据故障问题实施针对性的故障处理。通常电压过小时，发电机组的励磁装置会出现负励较低的问题，会因励磁电流不稳或低于限定数值而出现欠电压问题。同时发电机电压及额定电压统一性监测中若二者出现不统一情况，可能会导致发电机运行功率下降，进而会使电能传输效率受到影响。监测到此类问题后，可将三相调压器安装于励磁电抗器及发电机之间，如此可增大励磁电流，维持电流稳定性与均衡性。也可通过变阻器阻值下调的方式，通过电容补偿间接调节发电机阻值，此种方式也可维持额定电压环境下发电机运行的稳定性。

4.2 制定科学系统的电气设备故障检修制度

水电厂电气设备的检修工作面要定期化开展，应采取多元化检修方式的联合应用严格监控与管理电气设备的运行，遵循电气设备故障检修制度结合故障现象利用对应性方法实施检测，分析电气设备的温度变化、声音异常情况以及振动幅度等各个方面。故障检查完成后检修人员应及时记录相关数据，确保记录内容详实、全面，从而为后续故障排查与处理提供参考依据。整个检修过程需要依据制度设计的顺序及线路而开展，应确保检修全面、细致，不可存在盲区，如此方可保障电气设备故障得到全面排查及解决。

4.3 应用绿色安全理念实施故障检修

水力发电属于高效利用自然资源的发电方式，与我国当今大力提倡的可持续发展理念相吻合。为此，水电厂电气设备维护及故障检修时也应将绿色安全理念贯穿其中，引入绿色、环保、安全的新型检测维修方式，既要保障电气设备性能正常发挥，也要有效减少电气设备运行能耗，降低对生态环境所产生的污染，从而为水电厂经济及社会效益的双重提升提供支持。保养与维修电气设备的过程中，应采取合理的检修方式尽可能延长电气设备的运行寿命，达到电气设备应用成本的有效降低。在故障检修过程中也要通过最优方式及工具的科学选用，尽可能提高检修质效。

电气设备的运行维护及故障检修效果与水电厂电力资源输出量的高低有直接关联，水电厂应了解电气设备的常见故障，选用适合的故障检修方法，需要定期化、严格性开展电气设备运行维护与检修管理，应建立维修计划、健全维护体系、加强巡回检查、应用现代化监测技术、明确操作任务、规范倒闸操作、健全设备数据库、强化设备管理，以此强化运维管理效果。通过严格监测与有效处理发电机组故障、制定科学系统的电气设备故障检修制度、应用绿色安全理念实施故障检修进一步提升检修成效，进而保障电气设备的稳定运行。