袁興惠

（四川水利職業(yè)技術(shù)學院，四川 都江堰 611830）

近年來，隨著科技的發(fā)展，水電站越來越智能化、自動化，越來越多自動化控制的電氣設備應用在水電站中。但是由于水電站本身所處的工作環(huán)境特殊，電氣設備長期處于高濕高溫的環(huán)境中，導致電氣設備經(jīng)常出現(xiàn)故障，給水電站的穩(wěn)定運行帶來了一定的影響[1-2]。文章從水電站的現(xiàn)狀入手，分析水電站電氣設備的故障來源與處理措施，以期提高水電站的運行效率與穩(wěn)定性。

1 基于自動化控制的水電站電氣設備現(xiàn)狀與發(fā)展

水電是一種綠色能源，對于可持續(xù)發(fā)展有重要意義，也是我國重點發(fā)展的能源替代戰(zhàn)略之一。多年來，水電行業(yè)發(fā)展迅速，為我國現(xiàn)代化建設做出了不可磨滅的貢獻。當前社會已經(jīng)是電力社會，電力已經(jīng)成為生產(chǎn)生活中不可缺少的部分，是保證經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展的重要引擎。電氣設備是水電站穩(wěn)定運行、正常生產(chǎn)的核心設備，因此為保證水電站的穩(wěn)定運行，針對電氣設備的常見故障進行分析，并作出處理措施預案，具有十分重要的意義。依據(jù)水電站電氣設備生產(chǎn)過程中積累的數(shù)據(jù)，對電氣設備生產(chǎn)公司進行反饋，要求其在生產(chǎn)水電站電氣設備時，對常見的故障原因作出重點防護設計，促進水電站電氣設備的發(fā)展，延長水電站電氣設備的使用壽命。此外，要做出應對預案，對水電站電氣設備常見的故障進行總結(jié)，保障第一時間發(fā)現(xiàn)問題、處理問題，節(jié)約時間，提高效率。在自動化控制的條件下，我國目前在水電站電氣設備的研究防護工作中已經(jīng)形成了比較完善的系統(tǒng)，也為未來水電站電氣設備的發(fā)展提供了基礎，總結(jié)了問題，積累了經(jīng)驗[3]。

隨著科技的發(fā)展、信息化的不斷提升，智能自動化成了各行各業(yè)的新要求。水電站也應該與時俱進、不斷發(fā)展，水電站電氣設備的發(fā)展主要體現(xiàn)在3個方面：

（1）電氣設備一體化發(fā)展。將原先不同部分的電氣設備通過設計整合在一起，進行一體化設計，不僅方便了工作人員的檢修維護操作，而且節(jié)約了空間，同時不同功能的部件又不相互影響、正常工作，電氣設備的一體化程度是衡量水電站先進程度的指標。

（2）電氣設備智能化發(fā)展。由手動操作到自動化操作再到智能化操作，是電氣設備的發(fā)展歷程。電氣設備的智能化發(fā)展不僅可以實時監(jiān)控設備運行狀態(tài)，而且在出現(xiàn)意外時可以自動應急處理，避免出現(xiàn)更大的損失，避免了人為操控的不及時與誤判，對水電站的安全運行有重要意義。

（3）電氣設備的系統(tǒng)化發(fā)展。水電站的發(fā)電工藝是一個系統(tǒng)，傳統(tǒng)的電氣設備系統(tǒng)性不足，缺少聯(lián)動與協(xié)調(diào)機制，不同電氣設備之間的獨立性相對比較強，而電氣設備越來越朝系統(tǒng)化方向發(fā)展，各個部件組成一個有機聯(lián)合的系統(tǒng)，相互之間存在有效的反饋調(diào)節(jié)機制，聯(lián)動與協(xié)調(diào)更為緊密。

2 基于自動化控制的水電站電氣設備常見故障

2.1 水電站的變壓器設備故障

變壓器的作用是轉(zhuǎn)換電壓，在水電站中是一種重要的電氣設備，水電站的變壓器故障主要有以下幾種表現(xiàn)：

（1）聲音異常。正常工作的變壓器是連續(xù)均勻的嗡嗡聲，而出現(xiàn)故障的變壓器會因故障元件的不同發(fā)出異常的“噼啪噼啪”聲或有其他特殊的聲音，依據(jù)不同的聲音可以判斷變壓器是否出現(xiàn)故障。

（2）溫度異常。正常工作的變壓器油溫與環(huán)境溫度相關(guān)，但數(shù)值是穩(wěn)定的，出現(xiàn)故障的變壓器油溫會超出正常溫度范圍，持續(xù)升高，據(jù)此可以判斷變壓器是否出現(xiàn)故障。

（3）油位異常。正常情況下變壓器確實會有滲油導致的油位異常，但如果出現(xiàn)油管堵塞、油吸管堵塞等現(xiàn)象會導致假油位，而在變壓器滲油嚴重后若未及時補充油量，會影響變壓器的正常工作。

2.2 水電站的調(diào)速器故障

水電站的機組在調(diào)速器的作用下正常運行時轉(zhuǎn)速非常規(guī)律，如果油質(zhì)出現(xiàn)問題或者被卡住，運行回路出現(xiàn)斷線會導致調(diào)速器中的電液轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)故障；如果調(diào)速器的開度指示與實際開度不符，出現(xiàn)超前開限的現(xiàn)象，一般是調(diào)速器中的開度、開限反饋表出現(xiàn)故障；此外，在調(diào)速器正常工作時，如果單片機死機，面板顯示異常，電液轉(zhuǎn)化器停止振動，則是調(diào)速器中的主控單片機出現(xiàn)故障。

2.3 水電站電氣設備的母線故障

母線是水電站電氣設備的連接導體，在電氣設備正常工作中，母線應該承擔與負荷相符的電流負荷。如果在電氣設備工作過程中散熱較差，或者磨損嚴重，會導致水電站電氣設備的母線不斷升溫，進而燒毀或者縮短使用壽命。此外，母線連接處的表面污垢過多或者接觸不良，線路雜亂也會造成母線老化，散熱性差，影響母線的使用壽命，時間一長甚至會導致不同的母線閃絡放電或者短路，燒毀電氣設備。水電站電氣設備的故障中母線故障較為常見，是影響到水電站穩(wěn)定運行的關(guān)鍵之一。

2.4 水電站的勵磁裝置故障

水電站勵磁裝置在正常工作中會產(chǎn)生勵磁電流，同時反饋出勵磁電壓，不會引起報警提示，但是工作中如果其元件發(fā)生松動或變形，會引起電壓下降，勵磁電流過大，勵磁裝置出現(xiàn)故障。此外，如果電氣設備工作中出現(xiàn)巨大的負荷波動變化，也會造成勵磁電流過大，導致勵磁裝置出現(xiàn)故障。

2.5 水電站的發(fā)電機故障

水電站的發(fā)電機故障多種多樣，一般是常規(guī)檢測，比如有因發(fā)電機部件結(jié)構(gòu)引起的震動故障、負荷波動造成的勵磁故障、冷卻問題造成的高溫故障等。對不同的故障處理起來也不同。

3 基于自動化控制的水電站電氣設備常見故障處理措施

3.1 水電站的變壓器的故障處理措施

依據(jù)變壓器故障反饋出的信息，迅速判斷變壓器故障的位置與類型，促使維修人員迅速找到故障點，然后按照故障處理預案排除故障。故障解處理結(jié)束后，先試運行，保證變壓器完全恢復之后再正式投入工作。水電站的變壓器故障是常見的設備故障之一，對水電站的穩(wěn)定運行影響很大，因此定期巡回檢查、定期檢修、處理預案設置十分重要。

3.2 水電站調(diào)速器引發(fā)的故障和處理措施

如果是電液轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)故障，首先，連續(xù)切換自動模式與手動模式，若未恢復則可以將其活塞拆下來進行清洗，若是油質(zhì)問題則需要換油，此外，還有可能是電氣問題造成電液轉(zhuǎn)化器故障，應該排查恢復供電線路；其次，如果是開度、開限反饋表故障，需要仔細排查水電站調(diào)速器的機械部件，找到問題后進行停機檢修；最后，如果是調(diào)速器主控單片機故障，可以嘗試復位操作排除故障。

3.3 水電站的母線故障的處理

水電站的電氣設備出現(xiàn)母線故障時故障處會有信號發(fā)出，應首先切斷故障處電氣設備的互感器，然后再逐個排查母線連接的所有設備，依次斷開開關(guān)與互感器，排查故障點。

3.4 水電站勵磁裝置的故障處理措施

水電站電氣設備中勵磁裝置發(fā)生故障時，要以勵磁裝置的勵磁電流確定勵磁裝置的狀態(tài)，首先確定電氣設備的負荷是否出現(xiàn)問題，其次對電氣設備的部件狀態(tài)進行檢查，排除故障點，恢復勵磁裝置，對于短路問題、接觸不好等問題，一定要嚴格處理，避免造成更大的損失。

3.5 水電站的發(fā)電機的故障處理措施

水電站的發(fā)電機組出現(xiàn)故障一般采用常規(guī)檢測排查故障源，比如面對震動異常的故障一般通過監(jiān)控手段發(fā)現(xiàn)故障不穩(wěn)，適當調(diào)整發(fā)電機的工作負荷，如果無法恢復，就要申請停機處理；而面對發(fā)電機的勵磁裝置故障時，一般是重啟進入自動勵磁，如果失敗則再進行勵磁裝置檢查；由于水電站的發(fā)電機組在運行過程中產(chǎn)生熱量，如果散熱不及時造成熱量聚集會引起發(fā)電機組的高溫報警，要及時采取散熱措施，更換備用冷卻水降溫，保障發(fā)電機及時降溫。

4 結(jié)語

在水電站的正常運行生產(chǎn)中，經(jīng)常受到電氣設備故障的影響，可見電氣設備是水電站的核心生產(chǎn)要素。未來水電站作為清潔能源將越來越多地參與到我國的能源組成之中，為保障電力的正常供應，取得更大的發(fā)展，在水電站電氣設備的發(fā)展中應該盡最大的努力，總結(jié)故障數(shù)據(jù)，找出故障原因，設置處理預案，保障水電站的長期、穩(wěn)定運行。