关于水电站电气设备故障原因及处理措施探析

房文军

（江西省吉安市安福县发电公司，江西 安福 343200）

前言

维护水电站设备工作的重中之重是维护电器设备，电器设备的故障率是所有水电站潜在隐患中最高的，而且其故障部位变化莫测，故障特点变幻无穷。尤其是每个故障点的排除与安全解决是一个相当困难的问题。欲要解决这一问题不仅要求技术人员要具备夯实的专业技术知识基础，更要对电气设备的各个环节的认知较为清晰透彻，一旦出现常见的故障，技术人员能够快速及时地准确对其识别与排除。在实际的水电站工作中，水电站的电器设备故障随时都会发生，关系到电气系统的每一个部位，同时出现的故障是各种各样的，要想排除设备的每个故障点，就必须要求技术人员掌握电气专业技术，能够及时发现故障，并针对发现的故障熟练、可靠地对其进行排除。

1 水电站调速器引发的故障处理

1.1 电液转换器故障

故障表现为在调速器上电或机组正常运行过程中，电液转换器不振，对控制、操作命令液压随动系统无反应。根据运行经验，此种故障的原因主要有两方面：一是机械故障，因长期运行油质不净或其本身异物导致犯卡造成的。出现此种故障后，操作面板显示屏显示的工作状态正常，但电液转换器不振。此时，可将调速器的手／自动工作方式互相切换几次，或检修时将其活塞往复运动几次或进行清洗，可消除故障-二足电器故障，因电液转换器工作回路断线或主控单元故障造成的。此时应使机组在手动方式下运行，故障待停机后检修处理。

1.2 主控单片机故障

该故障主要出现发电机的启动过程中，此种故障在主控单片机“死机”也是较为常见的，其主要的表现即为调速器单片机一旦启动，却没有按正常程序操控的调速器进行运转，在此种情况的环境下.调速器将不能正常工作，电液转换器将出现不振的状态，显示面板却仍显示正常。依照多年的实际经验来判断，此种故障的产生应是由于单片机复位控制电路的故障导致的。对于此种故障的处理，我们可以对单片机采取再上电或进行复位操作的应对措施。一定要保证机组正常的运行继而发电，等待停机时开始进行检修，并辅以示波器和万用表对故障电路进行测试，逐一查出故障元件，然后对具体的故障的元器件进行处理以便解决故障。

1.3 开度，开限反馈表指示不符

在运行过程中，其故障表现为：其一，当调速器处于自动运行状态时，开度指示与导叶实际开度不符，且在当前水头下开度与出力不符，平衡表指示不平衡，其二，当调速器处于手动运行状态时：开度指示超前于开限指示，并且在当前水头下开度与出力不符，导叶开度与开限指示值相符。此类故障的出现多是机械部位故障所致。此类故障出现后，要妥善对待，停机后一般可将故障迅速排除。

2 发电机组执行微机控制流程引发的故障

因为我们总是非常频繁地进行水电站设备的开、停机操作。达就无形中加大了水电站故障发生的概率，这种情形也就成为引发水电站故障发生的最重要环节。上位机发出开机指令后，机组按预设流程逐步打开主阀和冷却水系统，至开调速器环节时，出现调速器拒动，流程中断现象。出现这种现象可能的原因有：调速器本体出现故障；冷却水系统出现故障；PLC模块及开出继电器出现故障。

2.1 一旦上位机发出开机指令后，机组就会按预设的电子流程逐步打开主阀和冷却水系统，当到开调速器环节时，就将会出现调速器拒动，流程中断现象。出现这种现象可能的原因有以下几种原因：一方面可能是通信故障引起的。二可能是PLC模块及开出继电器出现故障引起的。三可能是冷却水系统出现故障引起的。四可能是调速器本体出现故障引起的。对于上述出现的各种可能的故障，我们可相应地采取如下的分析处理措施：1)在开机的过程中，是否会出现通信异常现象。2)检查PLC模块上相应的开出点及开出继电器的工作是否正常。3)检查各冷却水压力是否正常。病检查示流信号器是否正常。④检查调速器的本体、工作电源、油压装置、操作把手等是否在指定位置上并处于正常的工作状态。

2.2 一般在正常的开机工作过程中，机组转速将会达到一定额度时，此时机组将会发生故障。对于此种状况进行原因分析：第一步要对系统进行检查，看其工作是否正常进行，如果有必要的话，可以直接在磁屏上手动进行起励试验。

3 水电站PLC控制系统的抗干扰措施

由于PLC大都处于各种电磁环境中，很容易受到电磁干扰而不能正常工作，给水电站安全可靠运行带来重要影响，因此可采取以下措施。

3.1 抗干扰的隔离措施

PLC内部采用光电耦合器、输出模块中的小型继电器和光电可控硅等器件来实现对外部开关景信号的隔离，PLC的模拟量I／O 模块一般也采取了光电耦合的隔离措施。这些器件除了能减少或消除外部干扰对系统的影响外，还可以保护CPU 模块，使之免受从外部窜入PLC的高电压的危害，因此一般没有必要在PLC外部再设置抗干扰隔离器件。

如果PLC输入端的光电耦合器不能有效地抵抗干扰，可以用小型继电器来隔离发电站中用长线引入PLC输人端的开关量信号。光电耦合器中发光二极管的工作电流仅数毫安，而小型继电器的线圈吸合电压为数十伏，强电干扰信号通过电磁感应产生的能量一般不可能使隔离用的继电器吸合。

PLC来自开关柜内的输入信号和距开关柜不远的输入信号一般没有必要用继电器来隔离。为了提高抗干扰能力，PLC的外部信号，PLC和计算机之间的串行通信线路也可以用光纤或带光电耦合器的通信接口来隔离，在要求防火，防爆的环境更适于采用这种方法。

3.2 输出端的可靠性措施

继电器输出模块的触点工作电压范围宽，导通压降小，与晶体管型和双向可控硅型模块相比，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，但是动作速度较慢。系统输出量变化不是很频繁时，一般选用继电器型输出模块。PLC输出模块内的小型继电器的触点很小，断弧能力很差，不能直接用于发电站的DC220V电路中，必须用PLC驱动外部继电器，用外部继电器的触点驱动DC220V的负载。

4 为防止故障进行预防性试验

4.1 测量绝缘电阻或吸收比

这是一种最常用而又最简单的试验方法，通常用兆欧表进行测量，根据测得的电气设备在加压1min时的绝缘电阻大小或1分钟时绝缘电阻与l5s时绝缘电阻之比，可以检测出绝缘是否有贯通的集中性缺陷，整体受潮或贯通性受潮，但不能检测出绝缘的局部缺陷。

4.2 测量泄漏电流

测量泄漏电流与测量绝缘电阻的原理基本上是相同的，而且检出缺陷的性质也大致相同。但由于泄漏电流测量中所用的电源一般均由高压整流设备提供，并用微安表直接读取高压侧泄漏电流。因此，它与测量绝缘电阻相比又有自己的优点：第一，试验电压高，并且可随意调节；第二、泄漏电流可由微安表随时监视，灵敏度高，测量重复性也较好；第三、根据泄漏电流测量值可以换算出绝缘电阻值，而用兆欧表测出的绝缘电阻值则不可换算出泄漏电流值。

另外，还有测量介质损耗角，直流耐压试验，交流耐压试验，还有测量直流电阻(主要用于测量变压器绕组、发电机定转子绕组等)、测量接触电阻(主要用于测量开关)等。

[1] 陈远鹏.变电站电气设备故障及其原因分析[J].电气世界，2009(6).

[2] 张润和.电力电子技术及应用.北京大学出版社，2008.

[3] 王运会.电厂电气设备故障分析及管理.科技传播，2010.