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【摘 要】 紫金縣位于广东省东北部，属丘陵山区，境内溪河纵横，水力资源丰富。近年来，随着环保型水资源的大力开发，紫金县的小型水电站星罗棋布，作为水利电气技术人员，电站故障分析与事故处理是一项必需掌握的重要技能，它是保证水电站安全运行减少意外停电时间的关键。因此，采取相应的故障诊断措施提前发现设备故，提高电气设备运行的可靠性非常重要，通过采取各种监测及判断措施，发现破坏性的故障，预防功能性故障的发展，来提高电气的可靠性具有重要的实际意义。
【关键词】 小型水电站；发电机故障；处理措施
随着环保型水电站的飞速发展，如何保证水电站电气设备安全、可靠、长周期地运行，加强水电站电气设备的维护，迅速及时地排除设备故障，延长设备的使用寿命，是电站技术人员的主要课题。下面我就以紫金县小型水电站的常见电气故障（①发电机故障、②变压器保护动作跳闸、③线路跳闸、④电液调速器引发的故障）及处理方法发表一下自己的见解。
一、发电机故障
1.1、发电机不能建压
①故障分析：电站发电运行时，发电机电压达不到额定值。在发电机刚检修完好的情况下，起动发电机到额定转速后，在起励建压时，调节励磁电位器，励磁电压和发电机定子电压都升不上来。这样维修技术人员必须查明故障原因。励磁电压的建立，起先是由剩磁所引起的，所以当发电机失去剩磁时，励磁电压便建立不起来，刚检修过的发电机剩磁很容易消失。如果在解体检修发电机时，由于接线错误把励磁变压器与发电机的励磁线圈正负极接反，再次起动运行，则励磁变压器产生的磁通与铁芯原有剩磁方向相反，使剩磁削弱或者完全消失，所以电压建立不起来。在查明原因后，再对故障进行排除。
②处理方法：这时应检查励磁回路有无断线，电刷位置是否正确，电刷接触是否良好，如果检查结果正常，而励磁电压表又有很小的指示值，表示励磁线圈接错方向，应把励磁线圈正负极性对换一下。如果励磁电压表没有指示，应在励磁线圈上加直流电源（一般用蓄电池）进行充磁。充磁时直流电源正负两极应和励磁线圈正负两端对应接触一下即可。在进行外加直流电源充磁时，最好把励磁电位器调至2.5～3圈左右，以防止突然产生高电压。
1.2、发电机在运行中出现振荡处理
①现象：有功、无功功率、电流、电压及频率摆动剧烈或降至零，发电机声音异常或出现摆动。
②处理顺序及方法：
（1）立即停机，查明原因。检查发电机保护屏是否有信号继电器跳出，动作是否正常，根据信号继电器的动作情况检查原因。
（2）若信号继电器无动作，首先应检查调速器及发电机的线圈及轴瓦的运行情况。检查机组各部轴承的温度、摆度是否正常。机组各部转承有无断裂、漏油现象。其次检查电网监测系统工作是否正常。电网是否正常，严格按运行规程执行，处理时应与调度保持密切联系。
（3）检查机组励磁电位器的调节情况，若为励磁电位器引起，更换新的电位器；检查机组励磁系统是否正常：①检测放大、直流控制线路板是否正常②整流管及可控二极管是否完好③检查电流、电压继电器回路是否正常。出现烧坏的零件及时干更换。
二、变压器保护动作跳闸
2.1、变压器差动保护动作跳闸；
①现象分析：1）警铃、事故音响报警，“掉牌未复归”信号发出，相应控制开关绿灯闪光；2）表计摆动，相应变压器电力表或电流表指示为零；3）差动保护信号继电器信号发出。
②故障处理：1）如是厂用变压器，应投入备用变；如是主变，应确保厂用电的安全；2）对差动保护范围内的电气设备进行详细的外部检查；3）检查变压器防爆膜是否破裂，有无喷油、冒烟痕迹，油色、油位是否正常；4）拉开变压器两侧的隔离开关，测量变压器相间、对地绝缘电阻值，吸收比、直流电阻；5）经以上检查、测量未发现异常时由试验人员对差动保护进行试验；6）确定差动保护误动后，将其停用，在瓦斯保护可靠投入的情况下，恢复变压器送电运行。
2.2、变压器过流保护动作跳闸：
①现象分析：1）警铃、事故音响报警，“掉牌未复归”信号发出，相应控制开关绿灯闪光；2）表计摆动，跳闸变压器各表计指示到零或降低；3）过流保护信号继电器掉牌。
②故障处理：1）若是厂用变压器过流保护动作，备用厂用变自投不成功，可以不经检查试送一次，若试送再跳，则不再送电，须查出故障维修好后，再送电；2）主变跳闸，禁止抢送，待找出故障点后，再根据情况恢复运行；3）厂用变零序保护动作跳闸，备用变压器自投成功，应对跳闸变压器进行全面检查、试验，监测的项目主要有：相间电阻、对地电阻、吸收比、直流电阻、耐压试验。待查明原因处理好故障后，方可投入运行；备用变也跳闸时应找出故障点，消除后方可投入运行；4）若系统故障引起变压器开关越级跳闸，可在故障切除后，不经检查即可送电。
2.3、轻瓦斯或重瓦斯保护动作
①现象分析：1）警铃、事故音响报警，发“轻瓦斯或重瓦斯动作”、“掉牌未复归”信号，相应控制开关绿灯闪光；2）表计摆动，相应变压器电压、电流表指示降至为零。
②故障处理：1）对变压器外部进行检查，防爆管玻璃是否破裂、喷油，油位计是否有油，油枕、散热器、法兰、各管路接头是否漏油、膨胀、变型。2）检查瓦斯继电器，对瓦斯继电器内部的气体和油质分析化验，发现异常，不经处理不得送电。3）检查是否因为保护误动引起的，一般轻瓦斯误动相对较常，重瓦斯误动几率很少，如果是重瓦斯动作，则需认真检查，对相间电阻、对地电阻、直流电阻、耐压试验等都合格，未发现异常方可以将变压器投入运行，投入运行前差动保护必须投入运行。
三、线路跳闸事故
线路跳闸应认真检查继电保护动作情况，检查断路器的位置、油位、油色及有无喷油等异常现象。线路跳闸后，自动重合闸压板投入时，重合闸应动作，若重合闸未成功，因为双侧电源线路，故禁止手动强送。首先应检查保护动作情况，是过流速断保护动作、过压速断保护动作还是纵差保护动作，随后查看电网侧电流、电压是否正常，待查明原因修复后联系调度，根据调度指令采取同期方式进行同期并列。 四、YDT調速器引发的故障处理
4.1电液转换器故障。
①故障表现：YDT调速器中的电液转换器是水轮发电机组在一定负荷安全平稳运行的控制元件。它主要的故障表现为机组在运行过程中，电液转换器不振，对控制、操作命令液压随动系统无反应从而使机组无法正常运行。出现负荷无法控制或摆动。
②原因分析及处理：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/自动切换阀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；二是电器故障，因电液转换器工作回路断线或主控单元故障造成的。此时应把发电机组切换在手动方式下运行，待少水停机后再查明原因检修处理。
4.2开度、开限反馈表指示不符。
①故障表现：一是在运行过程中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。二是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。
②原因分析及处理：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排除。如果故障仍无法排除，却应该放下前闸门进行检查，看开度限制阀的油孔有无堵塞、位置是否正确，手动扭动开限阀，检查动作是否正常。开限反馈机构螺丝有无松动或卡阻想象。
4.3主控单片机故障。
①故障表现：调速器在运行过程中发生单片机启动后不能按预定的程序正常执行而形成的“死机”故障。故障出现后，面板显示屏显示不正常，电液转换器不振，调速器不能正常工作。
②原因分析及处理：此种故障的产生是由于单片机复位控制电路故障造成的。处理时，可对单片机进行再上电或进行复位操作，保证机组正常运行发电，待停机检修时辅以示波器及万用表等对故障电路进行测试，查出故障元件，然后对具体元器件进行处理。
五、为防止故障进行预防性试验
5.1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.根据电压等级选取不同的兆欧表测得，在电气设备加压1分钟时绝缘电阻与15s时绝缘电阻之比，为吸收比。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。电压等级选取常用兆欧表为；电压等级1000V以下用500V兆欧表，电压等级1000V以上用2500V兆欧表。
5.2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，可调节；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，预防性试验还有测量电器的介质损耗、直流耐压试验、交流耐压试验、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（主要用于开关检测）等。
总之，电气系统是整个水电站的大脑，为确保电力质量和整个电力系统稳定运行起到了很好的支撑与保护作用。作为电气专业技术人员在电气设备检修维护工作中，必需对电气设备认真细致的“望、闻、问、测”。采取必要的检修维护措施不仅可以提高设备的使用性能，还可以降低设备的维修费用，为电站创造更好的经济收益。
参考文献：
[1]傅佩琛.电力系统硬件可靠性理论及其应用[M].北京：国防工业出版社，2009：22-25
[2]刘慧林，王汉斌.水电站的过电压保护措施[J].电网与清洁能源，2010，1.
[3]陈远鹏.水电站电气设备故障及其原因分析[J].电气世界，2009（6）
【关键词】 小型水电站；发电机故障；处理措施
随着环保型水电站的飞速发展，如何保证水电站电气设备安全、可靠、长周期地运行，加强水电站电气设备的维护，迅速及时地排除设备故障，延长设备的使用寿命，是电站技术人员的主要课题。下面我就以紫金县小型水电站的常见电气故障（①发电机故障、②变压器保护动作跳闸、③线路跳闸、④电液调速器引发的故障）及处理方法发表一下自己的见解。
一、发电机故障
1.1、发电机不能建压
①故障分析：电站发电运行时，发电机电压达不到额定值。在发电机刚检修完好的情况下，起动发电机到额定转速后，在起励建压时，调节励磁电位器，励磁电压和发电机定子电压都升不上来。这样维修技术人员必须查明故障原因。励磁电压的建立，起先是由剩磁所引起的，所以当发电机失去剩磁时，励磁电压便建立不起来，刚检修过的发电机剩磁很容易消失。如果在解体检修发电机时，由于接线错误把励磁变压器与发电机的励磁线圈正负极接反，再次起动运行，则励磁变压器产生的磁通与铁芯原有剩磁方向相反，使剩磁削弱或者完全消失，所以电压建立不起来。在查明原因后，再对故障进行排除。
②处理方法：这时应检查励磁回路有无断线，电刷位置是否正确，电刷接触是否良好，如果检查结果正常，而励磁电压表又有很小的指示值，表示励磁线圈接错方向，应把励磁线圈正负极性对换一下。如果励磁电压表没有指示，应在励磁线圈上加直流电源（一般用蓄电池）进行充磁。充磁时直流电源正负两极应和励磁线圈正负两端对应接触一下即可。在进行外加直流电源充磁时，最好把励磁电位器调至2.5～3圈左右，以防止突然产生高电压。
1.2、发电机在运行中出现振荡处理
①现象：有功、无功功率、电流、电压及频率摆动剧烈或降至零，发电机声音异常或出现摆动。
②处理顺序及方法：
（1）立即停机，查明原因。检查发电机保护屏是否有信号继电器跳出，动作是否正常，根据信号继电器的动作情况检查原因。
（2）若信号继电器无动作，首先应检查调速器及发电机的线圈及轴瓦的运行情况。检查机组各部轴承的温度、摆度是否正常。机组各部转承有无断裂、漏油现象。其次检查电网监测系统工作是否正常。电网是否正常，严格按运行规程执行，处理时应与调度保持密切联系。
（3）检查机组励磁电位器的调节情况，若为励磁电位器引起，更换新的电位器；检查机组励磁系统是否正常：①检测放大、直流控制线路板是否正常②整流管及可控二极管是否完好③检查电流、电压继电器回路是否正常。出现烧坏的零件及时干更换。
二、变压器保护动作跳闸
2.1、变压器差动保护动作跳闸；
①现象分析：1）警铃、事故音响报警，“掉牌未复归”信号发出，相应控制开关绿灯闪光；2）表计摆动，相应变压器电力表或电流表指示为零；3）差动保护信号继电器信号发出。
②故障处理：1）如是厂用变压器，应投入备用变；如是主变，应确保厂用电的安全；2）对差动保护范围内的电气设备进行详细的外部检查；3）检查变压器防爆膜是否破裂，有无喷油、冒烟痕迹，油色、油位是否正常；4）拉开变压器两侧的隔离开关，测量变压器相间、对地绝缘电阻值，吸收比、直流电阻；5）经以上检查、测量未发现异常时由试验人员对差动保护进行试验；6）确定差动保护误动后，将其停用，在瓦斯保护可靠投入的情况下，恢复变压器送电运行。
2.2、变压器过流保护动作跳闸：
①现象分析：1）警铃、事故音响报警，“掉牌未复归”信号发出，相应控制开关绿灯闪光；2）表计摆动，跳闸变压器各表计指示到零或降低；3）过流保护信号继电器掉牌。
②故障处理：1）若是厂用变压器过流保护动作，备用厂用变自投不成功，可以不经检查试送一次，若试送再跳，则不再送电，须查出故障维修好后，再送电；2）主变跳闸，禁止抢送，待找出故障点后，再根据情况恢复运行；3）厂用变零序保护动作跳闸，备用变压器自投成功，应对跳闸变压器进行全面检查、试验，监测的项目主要有：相间电阻、对地电阻、吸收比、直流电阻、耐压试验。待查明原因处理好故障后，方可投入运行；备用变也跳闸时应找出故障点，消除后方可投入运行；4）若系统故障引起变压器开关越级跳闸，可在故障切除后，不经检查即可送电。
2.3、轻瓦斯或重瓦斯保护动作
①现象分析：1）警铃、事故音响报警，发“轻瓦斯或重瓦斯动作”、“掉牌未复归”信号，相应控制开关绿灯闪光；2）表计摆动，相应变压器电压、电流表指示降至为零。
②故障处理：1）对变压器外部进行检查，防爆管玻璃是否破裂、喷油，油位计是否有油，油枕、散热器、法兰、各管路接头是否漏油、膨胀、变型。2）检查瓦斯继电器，对瓦斯继电器内部的气体和油质分析化验，发现异常，不经处理不得送电。3）检查是否因为保护误动引起的，一般轻瓦斯误动相对较常，重瓦斯误动几率很少，如果是重瓦斯动作，则需认真检查，对相间电阻、对地电阻、直流电阻、耐压试验等都合格，未发现异常方可以将变压器投入运行，投入运行前差动保护必须投入运行。
三、线路跳闸事故
线路跳闸应认真检查继电保护动作情况，检查断路器的位置、油位、油色及有无喷油等异常现象。线路跳闸后，自动重合闸压板投入时，重合闸应动作，若重合闸未成功，因为双侧电源线路，故禁止手动强送。首先应检查保护动作情况，是过流速断保护动作、过压速断保护动作还是纵差保护动作，随后查看电网侧电流、电压是否正常，待查明原因修复后联系调度，根据调度指令采取同期方式进行同期并列。 四、YDT調速器引发的故障处理
4.1电液转换器故障。
①故障表现：YDT调速器中的电液转换器是水轮发电机组在一定负荷安全平稳运行的控制元件。它主要的故障表现为机组在运行过程中，电液转换器不振，对控制、操作命令液压随动系统无反应从而使机组无法正常运行。出现负荷无法控制或摆动。
②原因分析及处理：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/自动切换阀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；二是电器故障，因电液转换器工作回路断线或主控单元故障造成的。此时应把发电机组切换在手动方式下运行，待少水停机后再查明原因检修处理。
4.2开度、开限反馈表指示不符。
①故障表现：一是在运行过程中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。二是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。
②原因分析及处理：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排除。如果故障仍无法排除，却应该放下前闸门进行检查，看开度限制阀的油孔有无堵塞、位置是否正确，手动扭动开限阀，检查动作是否正常。开限反馈机构螺丝有无松动或卡阻想象。
4.3主控单片机故障。
①故障表现：调速器在运行过程中发生单片机启动后不能按预定的程序正常执行而形成的“死机”故障。故障出现后，面板显示屏显示不正常，电液转换器不振，调速器不能正常工作。
②原因分析及处理：此种故障的产生是由于单片机复位控制电路故障造成的。处理时，可对单片机进行再上电或进行复位操作，保证机组正常运行发电，待停机检修时辅以示波器及万用表等对故障电路进行测试，查出故障元件，然后对具体元器件进行处理。
五、为防止故障进行预防性试验
5.1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.根据电压等级选取不同的兆欧表测得，在电气设备加压1分钟时绝缘电阻与15s时绝缘电阻之比，为吸收比。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。电压等级选取常用兆欧表为；电压等级1000V以下用500V兆欧表，电压等级1000V以上用2500V兆欧表。
5.2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，可调节；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，预防性试验还有测量电器的介质损耗、直流耐压试验、交流耐压试验、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（主要用于开关检测）等。
总之，电气系统是整个水电站的大脑，为确保电力质量和整个电力系统稳定运行起到了很好的支撑与保护作用。作为电气专业技术人员在电气设备检修维护工作中，必需对电气设备认真细致的“望、闻、问、测”。采取必要的检修维护措施不仅可以提高设备的使用性能，还可以降低设备的维修费用，为电站创造更好的经济收益。
参考文献：
[1]傅佩琛.电力系统硬件可靠性理论及其应用[M].北京：国防工业出版社，2009：22-25
[2]刘慧林，王汉斌.水电站的过电压保护措施[J].电网与清洁能源，2010，1.
[3]陈远鹏.水电站电气设备故障及其原因分析[J].电气世界，2009（6）