水力发电厂电气设备维护与安全运行策略分析

李梓珲，闭真珍

（广西大藤峡水利枢纽开发有限责任公司，广西 南宁 530000）

相较其他生产类建筑工程，水力发电厂需要保障生产的稳定性，避免影响地区电网系统。电气设备是水力发电厂体系的重要组成部分，需要保证电气设备的正常运行，间接性控制水力发电厂的稳定运营。因此，本人在查阅大量相关资料后，决定从维护、安全运行2个角度，对水力发电厂的电气设备进行研究，以便提供给更多水力发电厂技术参考。

1 水力发电厂电气设备概述

对于水力发电厂的电气设备，可以从功能层面，将其划分为一次设备与二次设备两种类型：（1）一次设备。主要功能为电力资源生产、分配等，发电机、变压器等都可以归纳到一次设备中。可以将其细分为以下几类。第一类，用于生产、转换电力资源的电气设备。发电机通过机械运动，将机械能转化为电能，而电动机则是将电能转化为机械能。根据电网输配电需求，变压器负责调整电力资源的电压数值。第二类，用于接通、断开电路的电气电器。断路器、熔断器可以归纳到这类电气设备中，在正常工作状态下，负责接通电路。在出现安全生产事故时，则负责断开电路，避免影响水力发电厂其他电气设备正常运行。第三类，用于限制故障电流或防御过电压的电气设备。前者典型代表为电抗器，后者典型代表为避雷器，励磁装置可以归纳到其中。第四类，接地装置，确保电气设备与生产人员的安全，无论工作接地还是保护接地，都会和深埋于地下的接地装置进行连接。第五类，载流导体，裸导体、电缆可以归纳到这类电气设备中，根据水力发电厂生产需求，将电气设备进行可靠连接。（2）二次设备。主要功能为测量、控制、保护以上提及的各种一次设备，可以细分为以下几类；第一类，仪用互感器，例如，电压互感器或电流互感器，其负责控制电路的电压、电流，以此实现保护仪表设备与保护装置。第二类，测量表计，例如，电压表、电流表等，其负责测量电路中的电压、电流等各种数据。第三类，继电保护及自动装置。如果遇到安全生产事故，或是非正常生产情况的生产故障，可以立刻对故障位置进行调节。比如，通过继电保护，控制断路器跳闸，在最短时间内切除该位置的生产故障。第四类，直流电源设备，例如，直流发电机组、蓄电池等。如果在发生安全生产事故后，可以通过直流电源设备，在一段时间内供给应急设备电力资源，协助处理安全生产事故。

2 水力发电厂电气设备维护策略

2.1 常见故障类型

对于水力发电厂电气设备故障，可以细分为励磁装置故障、变压器故障两类，现对这两种故障进行分析：第一类，励磁装置故障。在同步发电机励磁系统中，可以对励磁电流做有效控制与调节的电气设备，即为励磁装置。在水力发电厂生产区域中，励磁装置是重要的电气设备。在同步发电机的励磁电压数据超过正常生产数据时，励磁绕组直流电阻会保持下降状态，同步降低励磁装置的安全系数。之所以励磁装置出现电压数据异常波动的生产故障，其原因是励磁装置在运行期间会产生一定损耗。尤其是在水力发电厂生产电力资源过程中，励磁装置的电刷弹簧会从原本的紧致状态，逐渐变成松动状态，导致电刷与接触滑环的间距增加。如果励磁装置故障程度过大，会让过大的电流加在接触滑环上，发生装置烧毁现象，难以保障水力发电厂电力资源生产过程中的安全性。第二类，变压器故障。变压器是通过电磁感应原理，对交流电压数值进行调整的电气设备。如果在水力发电厂生产过程中，变压器内部结构出现接触不良现象，或是内部结构的绝缘性能下降，会导致变压器运行负荷超过正常标准，产生巨大的噪音问题。如果变压器单相接地的，且工作环境湿度数据较大，会生成谐振电压，进而产生较严重的变压器故障问题，会对水力发电厂正常生产作业产生更严重的衍生问题。

2.2 检修技术的应用

水力发电厂电气设备在实际应用中，可能会遇到大量的安全故障，为实现水力发电厂电气设备高质量维护目标，在本章节中将对几种常用电气设备安全故障检修技术进行分析。

（1）检测法。在发生电气设备的安全故障时，维护人员需要借助仪表设备，对问题电路进行检测，并记录问题电路的电压、电阻等数据，将其和正常电路运行数据作对比，分析电气设备内部线路是否正常，励磁装置故障与变压器故障都可以使用这种方法进行有效检测，再配合相应的维护技术，处理电气设备安全故障即可。为合理提升电气设备线安全故障检测效果，降低检测的时间成本，可以结合数据监控系统，对水力发电厂所有电气设备运行数据做跟踪式检测，如果出现运行数据和正常运行数据不匹配的情况，可以通过告警系统通知维护人员检查问题电路或疑似出现问题的电气设备。通过这种方式，可以有效打破传统电力设备安装故障检修的“事后作业”，将检修工作移动到“事前预防”，既能有效排查电气设备潜在的安全故障隐患，通过合理维护方式做有效处理，在不影响水力发电厂正常生产计划的基础上，有效处理各种电气设备的安全故障问题，保障电力资源的持续、稳定输出。

（2）经验法。作为电气设备安全故障维护的常规方法之一，经验法需要拥有丰富一线工作经验的维护人员参与电气设备安全故障维护作业中，以积累的工作经验匹配当前电气设备情况，分析是否存在安全故障。维护人员在应用经验法时，可以通过按压活动部件，让活动部件接触面可以获得足够的摩擦力，以此消除电气设备接触点接触不良情况。也可以应用敲击法，利用橡皮锤对问题电气设备做敲击处理，根据电气设备的工作情况，分析内部线路是否存在接触不良情况。除此之外，维护人员也可以使用黑暗观察法，即在光线较弱的情况下，对电气设备工作情况做仔细观察，如果出现电火花情况，可以认为该电气设备存在安全故障。又因为经验法对维护人员的专业素质、工作经验具有较高要求，现阶段可以将经验法和数据监控系统进行结合，利用监控设备代替人眼观察，提升电气设备检测效果。

（3）PLC系统监测法。PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）是一种专门提供给工业生产环境下的数字运算操作电子系统，在水力发电厂工作场景下，主要负责传递各种电气设备运行信号，可以作为电气设备维护的工具使用。PLC系统可以有效控制电气设备的运行情况，在实际应用中，需要对PLC系统做必要的抗干扰处理，例如，在PLC系统中设置金属板进行金属隔离，确保PLC系统在电气设备运行的强电磁环境下，依旧拥有良好的运行状态，完成电气设备运行信号的捕获与分析任务，开展更可靠的维护作业。

3 水力发电厂电气设备安全运行策略

为保障水力发电厂电气设备的安全运行，需要从优化诊断方案、优化维护计划、升级维护制度等方面，在策略方面对水力发电厂电气设备做有效控制。

3.1 优化电气设备安全故障诊断方案

对于水力发电厂电气设备故障类型，可以简单划分为两类，一种为趋势性恶化故障，另一种为偶发性恶化故障。要想有效处理这两类故障，就需要对当前电气设备安全故障诊断方案做优化处理。对于趋势性恶化故障，是在电气设备持续工作下，内部电气元件出现老化现象，导致电气设备原本的稳定性受到直接影响，原本的工作环境会对电气元件造成不同程度的影响，造成电气设备无法正常使用的一种安全故障。对于电气设备的趋势性恶化故障，维护人员需要在维护、检测过程中，对电气设备各项工作指标做详细分析，判断电气设备外观是否出现变形情况，合理提升电气设备的检测频率。同时，维护人员需要根据不同电气设备使用时间，结合其在整个水力发电厂系统中重要性，设计具有良好针对性的电气设备安全故障诊断方案，根据诊断结果，开展相应的维护作业，保障电气设备的安全、可靠运行；对于偶发性恶化故障，其具有较强的随机性，无法采用和偶发性恶化故障相同的故障诊断方案。而且，在电气设备发生偶发性恶化故障时，会对水力发电厂当前电力资源生产计划造成直接影响。建议维护人员对水力发电厂使用的电气设备做有效统计，根据其类型、工作状态等差异，结合2.2章节提及的数据监控系统，对于电气设备做7天×24小时的全天候监控，结合相应的识别算法与运行程序，对电气设备的电子器件工作参数做更详细的分析，将当前工作参数与正常工作参数作对比，根据过去记录的水力发电厂偶发性恶化故障数据，分析电气设备当前是否可以维持良好的工作状态。如果可以维持正常工作状态，则在后续作业中进行持续性监控；如果不可以维持正常工作状态，则要迅速找出可能存在的偶发性恶化故障，并根据电气设备类型、工作情况，设计更完善的故障处理方案，保障电气设备的长期稳定运行。

3.2 对现有电气设备维护计划作优化处理

大多数水力发电厂电气设备拥有相对完善的维护计划，但是，在水力发电厂持续运行中，电气设备运行质量会持续下降。要想有效地提升电气设备维护计划综合质量，就需要对现有的维护计划做优化处理，落实细节工作，保障电气设备的高效运行。维护人员可以对水力发电厂的电气设备做有效统计，明确电气设备运行需求，设计更完善的电气设备检修计划，并根据电气设备实际运行状态、工作频率，设置更合适的检修周期，设计更完善的电气设备维护体系，在隐患阶段有效处理电气设备可能出现的安全故障。同时，也需要做好维护人员专业素质相关工作，可以邀请行业专家或从事一线生产的维护人员，到达现场进行技术讲座，及时解答维护人员在工作中的疑问，鼓励维护人员分享工作经验，将单个维护人员能力提升拓展到所有维护人员综合能力方面，塑造专业水平高、综合能力强的电气设备维护团队，快速完成水力发电厂电气设备检修维护任务。除此之外，在招聘电气设备维护人员时，也可以略微提升招聘门槛，及时筛掉一些综合素质偏低的维护人员，降低后续人才培养时间成本与资源投入量。建议根据市场薪资平均水平，略微提升招聘薪资待遇，合理吸纳全社会面的高素质电气设备维护人员，为水力发电厂的未来安全生产提供可靠保障。

3.3 对现有电气设备维护制度做升级处理

水力发电厂以往应用的电气设备维护制度，可能存在许多细节方面的不足，难以有效保障电气设备高效运行。建议维护人员针对电气设备维护制度做细致分析，去除一些冗余环节，增加电气设备维护新内容，实现电气设备维护制度的顺利升级。可以将水力发电厂的生产区域划分为若干个模块，将模块中的电气设备维护任务合理划分给不同维护人员，完成维护任务与维护人员的绑定处理。如果电气设备出现安全生产相关问题，可以及时联络相关维护人员，处理该问题。

在日常维护作业中，也可以有效降低维护人员维护工作量，保障电气设备的正常运行。在电气设备维护制度中，还要让维护人员准确记录每次开展维护、检修作业时，电气设备的运行参数，并在数据监控系统基础上，设计电气设备数据存储资料库，根据不同维护、检修作业电气设备数据变化情况，研究可能出现的安全故障，真正实现防患于未然。

4 结语

水力发电厂电气设备维护与安全运行涉及多项内容，在实际应用中可以详细了解水电发电厂当前电气设备运行情况，分析现阶段的维护与运行难点与重点，合理吸纳本文理论内容，设计一套内容完善、结构完整地维护与安全运行方案，做好细节优化工作，从各个方面落实水力发电厂电气设备维护与安全运行相关的工作，实现地区电力资源的稳定供应。