浅析水电站电气设备故障诊断与处理

摘要：本文从发电机组、变压器、高压配电装置三大方面对水电站电气设备故障的诊断及处理进行了分析。

关键词：水电站；电气设备；故障；诊断；处理

我国是一个水资源丰富的国家，各种大、中、小型水电站星罗棋布地分布在全国各地，加强对水电站电气设备的运行维护，并提高故障诊断与处理的能力，确保水电站的长期安全稳定运行，是水电站电气设备管理人员永恒不变的课题。

1 水电站发电机组故障诊断与处理

1.1发电机电压不足[1]

故障现象：①对发电机进行检修后，当水轮机正常起动且转速达到额定转速时，即使是做了减小励磁电阻的处理，发电机的励磁电压和定子电压还是不能达到标准值；②在水电站的日常运行过程中，发电机电压无法达到设计的额定电压，造成电力传输无法进行。

故障诊断：①由于励磁机的励磁电压是建立在剩磁的基础上的，在发电机刚完成检修的情况下，由于各种原因很容易发生励磁机剩磁完全消失的现象，导致励磁电压无法建立；②水电站在进行发电的过程中，如果励磁装置电压源的复励不足，就无法向电枢提供足够的励磁电流，从而导致发电机的电压达不到电力传输的额定值。

故障处理：①在发电机刚完成检修的情况下，要先对励磁回路进行检查，看是否有电刷接触不良或位置不对、断线等现象。在检查情况正常的情况下，如果励磁电压表的指示值很小，则表示励磁线圈接反了，把正负极对调即可，如果励磁电压指示值为零，说明是励磁机的剩磁完全消失了，这个时候可用蓄电池等直流电源对励磁机的励磁线圈进行充磁；②减小变阻器的电阴值以补偿电容，达到增大发电机励磁电流的效果；调整发电机的电压相位和励磁机的电压通势，增加合成的总磁通势；在励磁电抗器和发电机之间增设三相调压器来升高发电机的端电压，平衡电流。

1.2发电机温度过高

故障现象：在发电机正常工作的过程中，发电机温度出现异常，超过正常值。

故障诊断：①发电机的通风系统故障：转子线圈截面积过小，导致电流的密度过大，造成温度过高；送入发电机磁极的风量过小，造成发电机温度升高；②空气冷却器换热能力过低，无法完全带走发电机正常工作下的发热量，促使发电机温度不断升高；③在额定工况下，发电机的热负荷值超出额定值，造成定子温度异常升高。

故障处理：①更换更大截面积的转子线圈，以减小电流的密度，降低发电机温度；②对空气冷却器的挡风板和风扇进行改造，以增强空气冷却器的换热能力，把发电机温度控制在正常值范围；③因为发电机定子的温度升高是由热负荷值过高造成的，通过对额定工况下的发电机进行电负荷和定子电流密度的测量，再计算出热负荷的实际值，如果超出了安全值范围，则必须对定子进行检查与维修：检查定子铁芯和线圈，清理表面的油垢等脏污现象；进行定子铁损实验，对于铁损超出规定范围的，更换定子铁芯；测量定子线圈的直流电阻，如果超出额定范围则证明是定子线圈接触不良，定子必须重绕线圈。

1.3发电机绝缘故障

故障现象：①在正常运行过程中，发电机的励磁开关或断路器自动跳闸，回路显示全部为零；②发电机在运行过程中出现冒烟或冒火星现象，同时伴有烧焦味。

故障诊断：①当发电机转子的绝缘遭到破坏时，回路的绝缘置零，造成自动跳闸现象：②发电机线圈单相接地造成短路或匝间短路，造成线圈的绝缘层被烧坏、铁芯短路。

故障处理：①发电机转子绝缘故障：对于励磁系统回路中的绝缘层破损造成短路的，可用玻璃丝带对电缆破损处进行包扎，同时喷涂一层环氧树脂以提高其绝缘性能；属于重复接地的，可对集电环进行消除毛刺处理或将罩壳里面的油雾量适当减少；②及时断开发电机的断路器、励磁开关，并停机进行检查，对于损毁的绝缘体进行更换，同时，要对发电机的绝缘定期进行耐压检验，并及时更换老化的绝缘体。

2 水电站变压器故障诊断与处理

2.1变压器铁芯温度过高

故障现象：变压器在正常运行的过程中，铁芯部位温度超过规定值。

故障诊断：变压器电源电压过高或绕组短路、铁芯接地片故障、铁芯冷却管道堵塞、铁芯叠片有毛刺或缝隙不均匀等，都可能会引起铁芯温度异常，造成过热。

故障处理：先清除铁芯表面的油污，然后进行全面检查，根据检查结果进行相应的处理。属于铁芯接地片故障的更换接地片，同时包扎好外漏部分，以避免铁芯短路；对于绕组短路，轻微的可对破损的绝缘进行修复处理，严重的必须重新绕组；铁芯冷却管道发生堵塞现象的，将油管拆下并清理堵塞部位，使油管保持畅通；铁芯叠片起毛刺时，对有毛刺的部位作打磨处理并合理；在铁芯叠片缝隙不均匀时，通过调整压板和上铁轭之间的间隙，使叠片缝隙保持均匀。

2.2变压器油位异常

故障现象：变压器油位过高或过低，超出规定范围。

故障诊断：①油位低于规定的最低油位时，有两种情况：一是油正常消耗造成油位下降，二是有漏油现象发生；②油位高于规定的最高油位，也有两种情况：一是加油时不注意，造成加油量过多，二是冷却器由于油管堵塞造成故障。

故障处理：①油位过低时，应当及时对油量进行补充，使油位保持在规定范围内，对于出现漏油的，及时对漏油部位进行修复、补漏；②油位过高时，应当对油垢进行清理，同时将多余的油放出来，使油位保持在正常范围，冷却器油管出现堵塞的，应将油管拆下清理，使其保持畅通。

2.3变压器绝缘故障[2]

故障现象：变压器的绝缘层遭受放电击穿或腐蚀而损坏。

故障诊断：①由于放电而击穿变压器的绝缘：变压器中存在着很强的电场，在电场的作用下，变压器绝缘系统中绝缘性能较差的地方就会出现局部放电现象，绝缘材料是能够承受一定的局部放电而不会被击穿的，当局部放电量超过额定承受值或绝缘性能低于额定值一定范围时，绝缘层就会被击穿；②由于腐蚀而损坏变压器的绝缘：由于变压器表面粘附有强酸、强碱或其他腐蚀性物质，导致变压器的绝缘层被腐蚀而损坏。

故障处理：①加强变压器绝缘的质量控制和强度，提高绝缘性能；对变压器的局部放电进行在线监测，及时发现隐患，减少局部放电击穿变压器绝缘现象的发生；②做好变压器的围护与保护，使变压器保持干燥、整洁，免受腐蚀。

3 高压配电装置的故障诊断与处理

3.1高压断路器故障

故障现象：高压配电装置中的断路器出现拒跳、拒合现象。

故障诊断：①高压断路器拒跳故障：当出现线路故障时，保护装置信号灯和回路红灯同时亮，而高压断路器没有跳闸动作；②高压断路器拒合故障：当高压断路器合闸时，红灯、绿灯在进行交替闪烁或者红灯熄灭而绿灯也不亮且显示有电流。

故障处理：①出现拒跳故障时，应立即进行手动拉闸，断开断路器，然后对断路器的开关触点、防跳继电器等进行检查，并根据故障情况进行维修；②出现拒合故障时，如果是红灯、绿灯交替闪烁，要对线路和断路器的机械部分进行检查，并作相应维修，如果是绿灯灭而红灯不亮且显示有电流，证明断路器已合闸，这时只需检查接触器触点的接触情况以及跳闸线圈、合闸保险的工作是否正常，触点接触不良的，可在断电的情况下对接触不良的触点进行打磨或更换处理，跳闸线圈、合闸保险工作不正常的作更换处理。

3.2电压互感器的高压熔断器出现熔断故障

故障现象：在高压配电装置运行过程中，一相或两相电压出现降低但值大于零，其它相电压则正常。

故障诊断：熔断器熔断的主要原因是电流过载，而电流过载是由电压过载所引起的。因此，电压互感器的铁芯出现电磁饱和现象，引起铁磁谐振过电压，是高压熔断器出现熔断故障的原因。

故障处理：将电抗器并联到电压互感器的一侧，增大回路的阻抗来避免过电压，减少回路电流。

4 结论

综上所述，水电站电气设备管理人员必须加深对各种常见故障的了解，熟练掌握故障的诊断与处理方法，才能在水电站的运行过程中，准确、快速、合理地对电气设备故障做出判断，并及时妥当地进行处理，为水电站的安全、稳定运行作出应有的贡献。

参考文献：

[1] 顾海松.分析水电站电气设备故障的相关问题[J].科技致富向导，2013（14）.

[2] 隆朝花.水电站电气设备常见故障及排除办法[J].珠江水运，2013（15）.