試析水電站電氣設(shè)備檢修策略及具體措施

李利坤

四川鑫源礦業(yè)有限責(zé)任公司，四川甘孜 626700

隨著社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，人們的生產(chǎn)生活對電力資源需求量越來越大，因此水利水電建設(shè)事業(yè)在近年來發(fā)展迅速。與火力發(fā)電相比，水力發(fā)電具有較高的經(jīng)濟效益與生態(tài)效益。作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，水電站電氣設(shè)備運行狀態(tài)對發(fā)電效率有很大影響。因此，水電站部門應(yīng)當(dāng)正確認(rèn)識電氣設(shè)備檢修工作的重要性，制定科學(xué)合理、符合實際的檢修計劃，合理確定電氣設(shè)備檢修策略，及時發(fā)現(xiàn)水電站電氣設(shè)備的運行故障，并采取有效措施進(jìn)行排除，切實保障水電站運行的安全性、穩(wěn)定性及可靠性，充分發(fā)揮水電站的經(jīng)濟效益與社會效益。文章主要探討水電站電氣設(shè)備檢修策略及具體措施[1]。

1 水電站電氣設(shè)備故障問題及檢修策略

1.1 水電站調(diào)速器故障

第一，電液轉(zhuǎn)換器故障。這一故障主要表現(xiàn)在：當(dāng)調(diào)速器機組正常運轉(zhuǎn)時，電液轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)故障，液壓隨動系統(tǒng)對操作、控制命令沒有反應(yīng)。造成這該故障的主要原因為：首先，機械故障。由于油質(zhì)問題，或者雜物進(jìn)入到電液轉(zhuǎn)換器中，導(dǎo)致其運行卡頓。此時操作面板的顯示屏上會顯示正常的工作狀態(tài)，但是電液轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)不振。在檢修時可采取手動或自動的方式切換調(diào)速器，或者清洗活塞再將其往復(fù)運動，直到故障消除；其次，電器故障。由于主控單元故障或者工作回路斷線，導(dǎo)致電液轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)電器故障。在這種情況下應(yīng)當(dāng)手動調(diào)整機組，直到機組停機后再進(jìn)行故障檢修。

第二，主控單片機故障。這一故障主要表現(xiàn)在：在啟動發(fā)電機時，主控單片機出現(xiàn)死機現(xiàn)象。調(diào)速器單片機在啟動之后未按照正常程序工作，此時調(diào)速器的正常運行也會受到影響，盡管面板上顯示正常狀態(tài)，但是電液轉(zhuǎn)換器不振。造成這一故障的主要原因是單片機復(fù)位控制電路產(chǎn)生故障問題。在檢修和處理過程中，可以對單片機進(jìn)行復(fù)位操作或者重新上電，在確保機組運行正常后才能開始發(fā)電，然后等待一段時間，直到機組停機時再開始檢修工作，同時還要測試好故障電路，測試設(shè)備為萬用表、示波器，將故障元件逐個查明，并對其進(jìn)行針對性處理，直到解決所有的故障問題。

第三，開度、開限反饋表指示不一致。這一故障主要表現(xiàn)在：首先，開度指示和導(dǎo)葉的實際開度存在差異，當(dāng)前水頭下開度不符合出力，平衡表顯示出不平衡狀態(tài)；其次，在手動運行狀態(tài)下，調(diào)速器的開度指示比開限指示超前，當(dāng)前水頭下開度不符合出力，導(dǎo)葉開度符合開限指示值。在處理這類故障時，一般先考慮機械部位出現(xiàn)故障，首先確保設(shè)備停機，然后排除相應(yīng)故障，檢修工作比較簡單。

1.2 發(fā)電機組執(zhí)行微機控制流程引發(fā)的故障

由于水電站電氣設(shè)備的開機、停機操作需要反復(fù)進(jìn)行，操作頻率較高，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障的頻率也大大增加，這是引發(fā)水電站電氣設(shè)備故障問題的重要原因之一。開機指令由上位機發(fā)出，之后機組在預(yù)設(shè)流程的指示下將主閥、冷卻水系統(tǒng)逐步打開，然后進(jìn)入到調(diào)速器環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)調(diào)速器流程中斷或者拒動現(xiàn)象，造成這一故障的主要原因包括：調(diào)速器自身存在故障問題、冷卻水系統(tǒng)產(chǎn)生故障、PLC模塊與繼電器產(chǎn)生故障。

第一，當(dāng)開機指令由上位機發(fā)出后，機組會在預(yù)設(shè)流程的指示下將主閥、冷卻水系統(tǒng)逐步打開，直到打開調(diào)速器時，如果調(diào)速器出現(xiàn)流程中斷、拒動等現(xiàn)象，可能是由以下幾方面原因造成的：設(shè)備運行出現(xiàn)通信故障；PLC模塊與開出繼電器存在故障問題；冷卻水系統(tǒng)存在故障問題；調(diào)速器自身存在故障問題等。其處理措施分別如下：在開啟機組時，對設(shè)備通信狀況進(jìn)行檢查，以免出現(xiàn)異常問題；對PLC模塊的開出點與繼電器的工作狀態(tài)進(jìn)行檢查，確保其運行正常；對冷卻水的壓力系統(tǒng)進(jìn)行檢查，同時確保示流信號器不存在故障問題；對調(diào)速器的工作單元、操作把手、本體和油壓裝置進(jìn)行全面檢查，確保其運行狀態(tài)正常。

第二，在水電站電氣設(shè)備正常運行過程中，當(dāng)機組轉(zhuǎn)速達(dá)到一定額度時，有可能會出現(xiàn)故障問題。在這種情況下，首先要檢查系統(tǒng)，確保系統(tǒng)工作狀態(tài)正常。必要時可以采取手動方式，對磁屏開展起勵試驗。

1.3 水電站PLC控制系統(tǒng)的抗干擾措施

第一，抗干擾的隔離措施。PLC控制系統(tǒng)在隔離外部開關(guān)及信號時，一般是通過光電可控硅、光電耦合器以及小型繼電器等來實現(xiàn)的。PLC的模擬量I/O模塊所采取的隔離措施通常是光電耦合。以上器件既能降低外部因素對系統(tǒng)運行的干擾，還能對CPU模塊起到保護(hù)作用，防止進(jìn)入到PLC的高電壓損壞CPU模塊。在這種情況下，往往無需將抗干擾隔離器件設(shè)置在PLC外部。當(dāng)PLC輸出端的光電耦合器無法對外界干擾進(jìn)行有效抵抗時，要想對發(fā)電站引入PLC輸入端的開關(guān)量信號進(jìn)行隔離，一般通過小型繼電器來實現(xiàn)。就光電耦合器與小型繼電器而言，前者工作電流僅為數(shù)毫安，后者可達(dá)到數(shù)十伏。通常來說，隔離用的繼電器無法吸合強電干擾信號通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生的能量，因此無需使用繼電器對開關(guān)柜內(nèi)部及周圍的輸入信號進(jìn)行隔離。為了實現(xiàn)抗干擾能力的提升，可以利用光電耦合器通信接口或者光纖，將計算機與PLC之間的串行通信信號、PLC的外部信號隔離開來，如果水電站電氣設(shè)備對運行環(huán)境有防火、防爆等方面的要求，采用這一方式效果更加理性。

第二，輸出端的可靠性措施。對于繼電器型輸出模塊的觸點，其工作電壓范圍廣，導(dǎo)通壓降較小，相較于雙向可控硅型模塊與晶體管型模塊，繼電器型輸出模塊能夠承受較高的瞬時電流和電壓，但是動作速度相對較慢。如果沒有頻繁的系統(tǒng)輸出量變化，通常采用繼電器型輸出模塊。在PLC輸出模塊中，小型繼電器斷弧能力較差、觸點較小，無法在水電站的DC220V電路中直接使用，需要配備PLC驅(qū)動外部繼電器。

2 水電站電氣設(shè)備檢修的優(yōu)化措施

2.1 綜合評價電氣設(shè)備

在對水電站的電氣設(shè)備實施綜合評價時，其評價要點如下：第一，全面表達(dá)水電站電氣設(shè)備的檢修目標(biāo)；第二，重點評價水電站電氣設(shè)備的安全性、可靠性與重要性，這一環(huán)節(jié)的評價將會直接影響整個檢修策略的選擇；最后，綜合評價各類資源。在選擇檢修策略時可利用何種資源，具體內(nèi)容包括檢修工藝、技術(shù)要求與系統(tǒng)管理等。采取何種技術(shù)支持和管理手段能有效達(dá)成預(yù)定的檢修目標(biāo)，在評價過程中都要考慮。除此之外，技術(shù)人員還要深入研究當(dāng)前水電站電氣設(shè)備的檢修及時、維修管理方案，找出適合水電站使用的先進(jìn)材料、系統(tǒng)及產(chǎn)品，如果沒有現(xiàn)成的項目與產(chǎn)品，可以根據(jù)實際情況制定技術(shù)開發(fā)原則，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品采購。

2.2 加強基礎(chǔ)工作與技術(shù)管理

管理好水電站各類電器設(shè)備，既是水電站企業(yè)運行管理工作的重要內(nèi)容，又是實施電氣設(shè)備檢修工作的基礎(chǔ)和前提。水電站基礎(chǔ)管理工作主要包括信息管理、統(tǒng)計、定額計量、標(biāo)準(zhǔn)化管理等方面內(nèi)容。信息管理工作又涵蓋設(shè)備臺賬管理、設(shè)備技術(shù)檔案管理以及設(shè)備原始記錄管理等內(nèi)容。除此之外，水電站在開展基礎(chǔ)技術(shù)管理工作時，要想對電氣設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，首先要做好診斷工作與檢測工作，電氣設(shè)備診斷技術(shù)、檢測技術(shù)也是管理工作的重要內(nèi)容。水電企業(yè)需要對當(dāng)前技術(shù)、設(shè)備進(jìn)行不斷完善，積極學(xué)習(xí)先進(jìn)的設(shè)備檢修技術(shù)，對現(xiàn)有的技術(shù)體系進(jìn)行有效完善。在對電氣設(shè)備實施診斷與檢測之前，首先要論證技術(shù)方案的技術(shù)性與經(jīng)濟性，以免方案的實際應(yīng)用效果不理想。

2.3 建立電氣設(shè)備檢修信息管理系統(tǒng)

根據(jù)實際建立電氣設(shè)備檢修信息管理系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中納入各類設(shè)備的檢修計劃、技術(shù)方案、資料記錄等內(nèi)容，這樣既能合理選擇電氣設(shè)備檢修策略，又能確保系統(tǒng)滿足以下要求：首先，對相關(guān)記錄與文件的格式、結(jié)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)定，確保其具備兼容性；其次，設(shè)計方便操作、簡單大方的系統(tǒng)界面，方便信息的輸入、存儲及整合；最后，對設(shè)備信息進(jìn)行集中管理，方便信息交流與共享。

3 結(jié)語

綜上所述，社會經(jīng)濟的發(fā)展帶動了水利水電建設(shè)事業(yè)發(fā)展。在人們的生產(chǎn)生活中，水電站發(fā)揮著重要作用。要求確保水電站正常運行，首先要重視水電站電氣設(shè)備檢修工作，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行過程中的故障問題，實現(xiàn)水電站電氣設(shè)備運行效率的有效提升。管理人員應(yīng)當(dāng)掌握常見的水電站電氣設(shè)備故障，在此基礎(chǔ)上預(yù)先制定針對性解決措施，做好設(shè)備維護(hù)工作。一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，能夠及時聯(lián)系維修人員進(jìn)行處理，以免影響正常生產(chǎn)。對水電站電氣設(shè)備進(jìn)行及時淘汰與更新，切實保障水電站電氣設(shè)備高效運行，推動國內(nèi)水利水電建設(shè)事業(yè)可持續(xù)發(fā)展。