田莊水電站進(jìn)口閘門控制箱維修

耿岳維+張善斌+李國章

【摘要】田莊水電站2005年春灌期間，進(jìn)口閘控制箱發(fā)生故障，此次故障為多重問題疊加，維修復(fù)雜，維修時(shí)間長，為以前所沒有，反應(yīng)了電站戶外設(shè)備老化速度加快，電站為此對(duì)設(shè)備加強(qiáng)了維護(hù)。

【關(guān)鍵詞】進(jìn)口閘門控制箱維修；設(shè)備老化；設(shè)備更新

【Abstract】The Grange hydropower station during 2005 spring， imports of the brake control box fault occurs， the fault is the multiple superposition problem， complex maintenance， long maintenance time， not as before， the reaction power station outdoor equipment aging speed for power plant equipment to strengthen maintenance.

【Key words】Imported gate control box maintenance；Equipment aging；Equipment renewal

1. 田莊水電站簡介。

田莊水電站（以下簡稱電站）位于石家莊市西北，座落在石津總干渠上，是一座渠道引水式電站，電站水源來自滹沱河系的兩座大型水庫。電站裝機(jī)容量為2×2500千瓦，發(fā)電機(jī)出口電壓為6千伏，經(jīng)一臺(tái)主變電壓器升壓至35千伏，通過250m輸電線路到市供電局杜北變電所并入電力系統(tǒng)。電站于1980年4月破土動(dòng)工，1983年5月13日通過試運(yùn)轉(zhuǎn)正式交付使用。

2. 田莊電站進(jìn)口閘門簡介

田莊電站進(jìn)口閘門（以下稱進(jìn)口閘門），安裝在蝸殼進(jìn)水口之前，用以開放或關(guān)閉蝸殼的進(jìn)水通道，能在動(dòng)水中關(guān)閉、在靜水中開啟，兼具檢修閘門的功能。全站共有兩組（四扇）進(jìn)口閘門，全部為平面鋼閘門，通過四臺(tái)卷揚(yáng)式啟閉機(jī)實(shí)現(xiàn)升降，分別控制1、2號(hào)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的水道。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，進(jìn)口閘門全部提起，水流進(jìn)入蝸殼，驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)發(fā)電；一旦發(fā)生緊急事故（緊急事故是指：機(jī)組發(fā)生事故需要馬上停機(jī)，但調(diào)速器或?qū)~此時(shí)出現(xiàn)故障無法關(guān)閉導(dǎo)水葉，切斷機(jī)組來水。）進(jìn)口閘門立即快速落下，切斷進(jìn)入蝸殼的水流，保證水輪機(jī)快速停轉(zhuǎn)，防止事故擴(kuò)大。因此進(jìn)口閘門的靈活可靠不僅是正常發(fā)電的需要，更是生產(chǎn)安全的重要保證。

3. 2005年進(jìn)口閘門控制箱檢修過程。

3.1電站每年春灌發(fā)電前都會(huì)檢修進(jìn)口閘門控制箱，以保證其在春灌一、二水期間的可靠運(yùn)行。在歷年的檢修中，以2005年檢修過程最為復(fù)雜，經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)最為多。

3.22005年春灌前檢修設(shè)備時(shí)發(fā)現(xiàn)1號(hào)進(jìn)口閘門控制箱（以后簡稱1號(hào)控制箱）送電后，控制電源空開即自行跳開，我們判斷交流控制回路存在短路。根據(jù)“先元件后線路、先活動(dòng)后固定”的順序?qū)刂苹芈愤M(jìn)行排查。我們首先將繼電器芯全部抽出，然后合上控制電源，短路問題消失，判斷短路是由繼電器引起。

3.3二水發(fā)電前檢查設(shè)備發(fā)現(xiàn)，1號(hào)控制箱電源監(jiān)視繼電器51JJ再次損壞，導(dǎo)致控制電源短路。我們初步判斷為1號(hào)控制箱存漏電等問題，使得繼電器反復(fù)損壞。為進(jìn)一步證實(shí)判斷，我們將1號(hào)控制箱的51JJ與2號(hào)控制箱的51JJ調(diào)換（2控制箱的51JJ是舊繼電器）。更換后，舊繼電器在1號(hào)控制箱中長時(shí)間使用未出現(xiàn)任何問題，而新繼電器在2號(hào)控制箱中使用不久即損壞。由此我們判斷控制箱沒有問題，是新繼電器的較易損壞。

3.4繼電器正常工作時(shí)，橋式整流裝置接在380V交流電源之間，整流橋的直流輸出端之間接繼電器激磁線圈。當(dāng)交流控制電源接通后，整流橋輸?shù)闹绷麟娡ㄟ^激磁線圈，線圈帶電吸合，繼電器常開接點(diǎn)閉合。當(dāng)交流控制電斷開時(shí)，整流橋直流輸出消失，激磁線圈失電，繼電器常閉接點(diǎn)閉合。繼電器運(yùn)行中，如果整流橋4個(gè)整流二極管中的一個(gè)被擊穿，即可造成交流控制電源通過整流橋短路。

3.5檢查損毀的新51JJ繼電器，發(fā)現(xiàn)全部為整流橋二極管擊穿，形成短路。通過查找資料和對(duì)比電站實(shí)際情況，我們認(rèn)為擊穿問題反復(fù)出現(xiàn)主要是由于以下兩個(gè)原因：

（1）電站交流電為400V，而不是系統(tǒng)而定電壓380V，繼電器長期處在非額定工作狀態(tài)。

（2）進(jìn)口閘門控制箱中存在大量電感元件（包括51JJ自身的激磁線圈），在閘門啟動(dòng)和停止的時(shí)候由于不同的電感元件反復(fù)通電、斷電，極易在二次控制回路中形成短時(shí)過壓。當(dāng)此過壓超過整流二極管的反向擊穿電壓時(shí)，就會(huì)造成整流二極管的擊穿，最終導(dǎo)致交流控制電源通過損壞的整流橋形成短路。而舊51JJ由于是交流專用繼電器，沒有整流橋，其耐交流過壓能力要強(qiáng)于交直兩用繼電器，因此不易損壞。

3.6正常運(yùn)行時(shí)由于穩(wěn)壓管擊穿電壓大于400V因此穩(wěn)壓管截止，交流控制電源通過整流橋形成回路。為激磁線圈提供直流電流。當(dāng)控制回路中出現(xiàn)過短時(shí)電壓時(shí)，由于穩(wěn)壓管擊穿電壓低于整流管反向擊穿電壓，穩(wěn)壓管先被擊穿，過電壓通過穩(wěn)壓管實(shí)現(xiàn)瀉放，整流管得到保護(hù)。當(dāng)電壓恢復(fù)正常后，穩(wěn)壓管重新恢復(fù)到截至狀態(tài)。

4. 經(jīng)驗(yàn)及教訓(xùn)總結(jié)。

2005年春灌結(jié)束后我們?cè)趯?duì)此次維修進(jìn)行了總結(jié)。

（1）首先我們對(duì)控制箱出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析。我們認(rèn)為此次控制箱同時(shí)出現(xiàn)多種故障，且各種問題相互重疊，是以前從未有過的。我們分析后認(rèn)為出現(xiàn)這種情況的主要原因是設(shè)備老化。電站設(shè)備多數(shù)已使用20余年，進(jìn)口閘門控制箱為戶外設(shè)備，工作環(huán)境較為惡劣，因此電氣元件短路，粘連等老化問題最先出現(xiàn)。該現(xiàn)象提醒我們今后一方面要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)，按時(shí)檢查設(shè)備工況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)更換；另一方面應(yīng)盡可能改善戶外設(shè)備的工作環(huán)境，減慢戶外設(shè)備的老化速度。

（2）2005年后電站將所有戶外控制箱全部加裝了防雨、防風(fēng)、防塵裝置；同時(shí)制定了更加嚴(yán)格的設(shè)備檢查和養(yǎng)護(hù)制度，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)全站設(shè)備的檢查和養(yǎng)護(hù)力度。以上兩項(xiàng)措施起到了明顯的作用，在后來的多年運(yùn)行中電站設(shè)備始終處于較好的工況中。endprint