水电站电气故障与处理措施研究

水电站电气故障与处理措施研究

邓华洲

茂名市鉴江流域水利工程管理局良德坝后电站

摘要：水电站电气设备主要包括电站低压、高压设备、配电装置、防雷保护、继电保护等，是水电站所有软硬件的整体，是水电站正常运行和功能发挥的主体。进一步研究水电站电器故障处理措施，对维持水电站正常运转，降低故障率有着重要意义。本文主要研究水电站电气故障与处理措施，分析了现阶段水电站电气设备发展趋势，并对水电站电气故障处理方法进行了讨论。

关键词：水电站；电气故障；处理

一、水电站电气设备发展趋势

水电是国家重要的电能形式，是一种清洁能源，水电站电气设备是水电站的核心设备，近些年，国家科学技术水平不断进步，水电站电气设备也有了新的发展趋势。

（一）电气设备一体化

水电站电气设备集成度越来越高，成为新的发展趋势，电站、高低压设备、配电装置、防雷保护等电气设备融为一体，能够改变传统水电站电气设备分散、低效的缺点，占地面积更小，设备更加集约高效，运营管理和运行维护工作都更加方便，成为我国水电事业发展的一大特色。

（二）新设备应用更加广泛

新技术推动了水电站电气设备的更新换代，新型智能化电气设备在水电站的应用更加广泛，各种智能化、联网化的电气设备投入使用，极大地改变了水电生产和管理工作形式，使水电站运营管理水平越来越高。

（三）电气设备无故障运行时间更长

水电站电气设备技术更加先进，质量越来越高，在科学合理的运行维护工作下，电气设备的故障率更低，能够维持更长时间的无故障运行，在提高了电气设备使用效率的同时，也有效控制了投资成本，提高了水电生产的综合效益。

二、水电站电气设备故障分析

水电站电气故障的分析工作需要结合水电站设计情况，根据故障表现，凭借经验和既往数据统计选择合适的故障查找方法，快速判断故障点位置和故障类型，尽快恢复水电站的正常运行。

（一）检测法

检修法使用各类故障查找分析工具仪表等辅助设备，对线路故障点位置、故障类型进行初步判断，仪器仪表检测方法的准确率比较高，以电压法和电阻法最为常见。

1、电阻检测

该故障分析方法使用欧姆表测量故障线路上的电阻，根据阻值判断线路是否断开，在被测线路两端加载电源，根据欧姆定律，线路上的电流值和电阻值成反比，串接在线路上的电流表阻值变化能够反映出线路上的实际情况，从而判断故障位置和形式。

2、电压检测

正常工作的电路不同点之间有着不同的压降，电压不同的两点之间连接固定电阻支路，电路中会流过电流，并在串接的电流表上显示读数，从而读出电压值，电压表内阻越大，测量误差越小，测量中首先读取电源电压之后读取支路电压，如果电压不为0表示接触不良，接触器线圈两端电压和电源电压相等但是接触器无动作，说明线圈回路不通。

（二）经验判断

1、弹压活动部件

检修人员对活动部件进行反复弹压，能够充分摩擦一些接触不良的触头，消除氧化层和污垢，恢复活动部件灵活度，导通接触，这种方法适用于确定故障位置，但是不能用作故障排除方法。

2、电路敲击

电路敲击是一种带电检查方法，使用橡皮锤敲击线路上的各个电器元件，如果突然出现故障或者恢复正常，说明附近设备元器件存在接触不良，需就近开始排查。

3、黑暗观察

电气设备故障时，电压作用下会出现火花和声响，难以发现，黑暗中能够观察到电火花或者听到声音，从而判断故障位置。

三、水电站常见电气故障与处理措施

（一）电抗器故障

水电站主变压器经过电抗器后，低压侧中心点接地，电机中心点直接接地，能够有效控制设备主变的温度，但是这种接地方式容易导致发电机中性线电力不均衡，并由此引发一系列问题。这种情况下可以并联一台机组，从而破坏原有谐振点，之后并联另一台机组。也可以使用转换开关，设备间短接电抗器，并联一台机组短路这一台，再将短路切除。除此之外，还可以使用补偿电容，破坏谐振点的同时也为机组提供了无功补偿。注意水电机组运行过程中要保持并行发电机的负荷平衡，从而在根本上解决中心线的电流问题，线路中并列有多台发电机同时运行，中性线电流将会在发电机负荷影响下发生很大的变化，而某一台并行发电机无法和其他发电机保持负荷平衡，该机组上通过的电流幅值将上升。

（二）发电机内部故障

1、绝缘部位损坏

发电机故障对整个水电站的正常运行都有很大的影响，而发电机故障有相当多都是绝缘破坏导致的。发电机绝缘破损一般都和过电压、温度上升有关，部分绝缘破损则是人为操作失误导致的，发电机运行过程中，风口位置如果出现了火星或者黑烟，甚至闻到明显的烧焦气味，则很有可能是出现了绝缘破损。绝缘破损会给线路带来短路、断路、电弧的风险，甚至有可能烧损发电机，所以发电机出现绝缘破损时，需及时采取措施有效处理。日常运行维护工作中，要注意对发电机运行时间进行科学安排，改善机组运行环境，加强通风，及时更换绝缘线路，现场处理需要断电进行，智能设备可以在控制面板上进行操作。

2、内部损坏

运行过程中，发电机断路器与励磁开关均突然跳闸，发电机回路所有仪表指针回零，差动继电器动作，或者发电机内部火星、冒烟、异味都表示发电机存在内部故障。发电机的内部故障主要以绝缘损坏和铁芯短路为主，单相接地、匝间短路扩大而使差动继电器保护动作。

发电机接线出现单相接地，会导致另外两项电压上升到3倍，最为严重的情况是单相弧光接地，其他两项接地电压会上升至正常电压的3倍以上，如果未接地两相中有线路存在绝缘不良，就有可能被过电压击穿而出现两点接地。与此同时，直配线系统防雷工作不到位，雷电波袭击发电机也可能造成线圈绝缘击穿。内部绝缘烧损和发电机温度也有很大关系，线圈温度过高或者线路铁芯过热，会导致绝缘性能下降，增加击穿风险。在发电机检修维护工作中，要注意不要把工具零件随意丢在发电机中，也不要接触绝缘线圈。

（三）电压互感器熔断

电压互感器有低压熔断和高压熔断两种，低压熔断可进一步分为单相低压熔断和双向低压熔断，单相低压熔断，主变一次侧电压正常而熔断器熔断，故障表现为相间电压降落为0，非故障相电压正常，这种情况下可以更换低压熔断器，电站运行工作人员可自行解决。而高压熔断则有可能导致严重的电气故障，高压熔断器烧损意味着保护系统失去作用，水电站电气设备运行在无保护的情况下，此时需立即停机，立即维修或者更换熔断器。

（四）低电压故障

电压偏低的问题在水电站发电机检修之后更加容易出现，工作电压低于额定电压，可能导致一系列电气故障。检修之后的发电机启动时而额定转速下升压，励磁电阻值下降，导致励磁底电压和定子电压都无法上升至额定电压。出现这种问题，首先需要检查励磁回路，查看回路内部适口是否存在断线，再检查电刷位置，如果这些地方工作正常，但是励磁电压表有读数偏转，表示故障位于励磁线圈搭接点，可以换接励磁线圈正负极，而励磁电压表指针无偏转，没有读数，说明励磁线圈磁不够，需要加入直流电源充磁。排除故障之后，工作人员还应该跟踪检查设备的运行情况，避免一些故障隐患逐渐发展。

四、结语

水电站电气设备是水电站的核心设备，其工作状态对水电站整体运转都至关重要，为了提高水电站电气设备运行稳定性，有必要进一步研究水电站电气设备处理措施，降低故障率，缩短运行维护时间。

参考文献：

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[3]蔡丽珍.水电站电气设备常见故障与处理措施[J].经贸实践，2015（11）.