摘 要: 时至今日，人们工作生活中无时不刻都离不开用电，可见电力资源在人们社会生产生活中的地位的重要性，水电站作为一个重要的电力基础设施，对其进行故障分析和处理就显得尤为重要，特别是其中电气设备的故障分析和处理更是重中之重。由于原调速器设备运行时间超长，器件老化、可靠性差，技术落后，无备品、备件，且自动化程度不高，已直接影响到本站的安全稳定运行，故根据其实际情况要求，对本站机组调速器进行更换改造。本文依据实际改造过程、新旧调速器系统对比及改造后可待改进部分进行探讨。近年来，电气设备在水电站中被广泛的采用，电气故障是不可避免的，调速器作为水电站的主要电气设备，其系统改造工作更是应当给予高度重视。本文分析了水电站调速器系统存在的故障及其改造方法，为电站电气设备的安全运行提供指导建议。
关键词: 水电站；电气设备；调速器；电力系统；
.水轮发电机组把水能转变为电能。用户在用电过程中除要求供电安全可靠外，对电网电能质量也有十分严格的要求。按我国电力部门规定，电网的额定频率为50Hz（赫兹），大电网允许的频率偏差为±0.2Hz。对我国的中小电网来说，系统负荷波动有时会达到其容量的5%～10%；而且即使是大的电力系统，其负荷波动也往往会达到其总容量的2%～3%。电力系统负荷的不断变化，导致了系统频率的波动。因此，不断地调节水轮发电机组的输出功率，维持机组的转速（频率）在额定转速（频率）的规定范围内，就是水轮机调节的基本任务。众所周知，电力系统中最重要的设施便是水电站，其在运行过程中一旦出现故障和问题，直接影响着整个电力系统的供电质量和稳定性。随着电气设备在水电站中广泛采用，在设备运行之中难免出现一些故障问题，这些问题的出现是难以预料的，也是难以掌握的。调速器在水电站电气工作中有着重要的意义，是保证各电力系统协调工作的主要平台。因此我们在工作中一定要定期检查水电站调速器中潜藏着的各种故障隐患，并做出合理有效的故障处理措施。
一、水电站调速器系统
电气设备和电力系统在运行的过程中难免会发生各种异常现象或者事故，而这些现象和事故的产生给电力系统以及工农业生产带来了巨大的影响和危害。此时，在工作中对电气设备故障进行分析和处理是运行工作人员的基本职责。在水电站的维护工作中，设备维护是重中之重，也是水电站工作维护的主要内容。在水电站电气设备运行中，调速器的故障发生率是最高的、隐患也是最大的。因其故障出现位置的复杂多变和故障原因变化莫测，对故障点的排除和安全及时的解决提出了不小的考验。在工作中要针对这一问题进行合理解决，不仅需要技术人员具有扎实的专业技术知识，还要对调速器运行的各环节有一个良好的认识，才能确保工作人员在工作中，对各环节的调速器系统的运行了然于胸，一旦出现问题，第一时间便能够做出准确的判断与识别，进而做出相应的对策。调速器作为水电站的主要电气设备，在改造工作中应当给予重视和支持。
二、调速器系统系统改造
现行的旧式小型水电站水轮机调速器多为机械液压型，为了保证运行着的调速器获得不间断压力油源，其压力设备的油泵须频繁启动；但其自动控制系统大多较简单，技术落后，保护也不全面、不可靠，给运行人员带来许多不便，也给机组运行带来很多不安全因素，因此对水电站调速器系统进行改造势在必行。调速器引发的故障主要表现在电液转换器故障，开度、开限反馈表故障和主控单片机故障等。电液转换器故障主要是在调速器上电或者机组正常运行的过程中，电液转换器不振，对控制和开关的操作命令液压随动系统毫无动静。开度开限反馈表故障主要表现在当调速器处于自动运行的状态时，开度实际与导叶之间的开度不相符合，且在水头下开度与处理不相同，平衡表和指示针之间的指示值不完全相符等。主控单片机故障多发生在单片机启动之后无法按照预定的程序正常的进行和操作，造成死机的故障。其中主要的问题存在与以下几个方面：
1）接点压力表的触点容量很小，频繁启动产生的火花易烧坏，动作不可靠。
没有良好的人机接口，串行口没有打通，缺少与微机设备的对外联系，许多重要的信号和开关量无法接入。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如调速器的主要故障信号：测频信号消失，电源切换或消失，功率、开度、频率反馈信号消失，发一变断路器位置信号等。
2）主用泵长期工作，而备用泵长期待机，设备利用不平衡，备用泵能否正常工作得不到检验，关键时刻起不到备用作用，造成油压不正常。
3）电动机的启动采用的是接触器，频繁通断较大的电流，产生的火花很易烧坏接触器。 4）保护系统不完善。
电气设计陈旧，功能不全面，执行元件质量不合格，曾多次出现过电磁阀拒动、误动，开限转轮被卡住等故障，无法执行正常自动开停机，同时在工作中还存在着较多的制约隐患。
三、变速器主要故障处理措施
以上问题是困挠小型水电站油设备可靠自动运行的主要原因，为了提高水电站的运行效益，对原有油压设备的自动运行方式进行改造不仅是老电站改造的一个重要方面，而且可靠的自动控制系统和完善的保护，可以提高水电站的自动化程度和可靠程度，有利于减少运行人员的数量和劳动强度，提高电站的经济效益。
1、故障处理和改造思路
1）采用电子继电器（用三极管和常规继电器相结合）来取代常规继电器。
2）采用2台油泵交替工作，互为备用。
3）利用双向晶闸管取代交流接触器实现无触点通断。
4）在油压装置的安全阀上设动作开关，当油泵工作到了最高压力后，由于故障使电动机继续运行，安全阀打开，同时切断工作电动机的电源。
2、调速器改造措施
电液转换器故障处理主要是通过对调速器手动和自动化工作中模式转换处理，通过将活塞反复进行清洗和运动，进而消除其中存在的阻塞环节；对开度、开限反馈表的处理主要是通过停机运行后进行排除和诊断，进而采用合理的技术措施进行有效的处理。主控单片机故障的处理可以通过对单片机进行停电和再上电复位操作，保证机组正常的发电模式，在停机检修的过程中以示波器及万能表等故障线路检测仪表进行测试，并查出相应的元件故障，然后对具体元件进行处理和更换。
3、系统完善手段和方法
电路设有故障低压启动保护、热继电器保护、油压过高保护和其它保护；当正常输入回路有故障，到了启动压值而没有启动，油压继续下降到故障低压值后，故障低压回路启动并发出信号，其启动过程和正常启动相同。当油泵电动机回路电流过大时，热继电器1KHT动作，接通油泵保护回路，继电器1K3动作，切断油泵主回路双向晶闸管，发出信号，并启动备用2号泵。当油压上升到最高值而油泵仍在工作，油压设备的安全阀动作，并启动保护，切断工作泵电源。当油泵工作中出现其它任何形式的故障使油泵停止工作时，示流信号器动作并接通保护回路中的时间继电器1KT，经过一定时限后，接通保护输出回路去切断电动机主回路，发出信号，并启动备用泵。2号泵保护系统与1号泵的工作原理相同，这里不再赘述。本保护系统几乎能涉及到任何形式的故障，扩大了保护范围，保护系统得到完善。
4、改造效果
在水电站调速器的改造工程中，通过对电压装置的自动化控制进行全面分析和改造，这样以来，水电站工作效率和工作质量得到了有效的保证，不仅省去了运行人员的频繁的巡视检查，而且还可靠的波整了油箱电压装置的正常运行，大大的节约了运行工作人员的精力。
四、结语
总之，在调速器系统改造后，维修人员还应做进一步的检查，通过检查证确保无故障隐患，然后由操作人员来试运行操作，以确认设备是否已正常运转，同时还应向有关人员说明应注意的问题，只有这样，才能真正完成水电站调速器的改造工作，并在工作中提高安全管理的质量，才能解决实际中所面临的问题。
参考文献
[1]《WT-80数字式水轮机调速器原理与使用说明》～北京水科院
[2]《水轮机电液调节系统及装臵技术规程》～DL/T563-2004
[3]《水轮机电液调节系统及装臵调整试验导则》～DL/T496-2001
[4]《水轮发电机组安装安装技术规范》～GB/T564-2003 [5] 沈祖诒.《水轮机调节》～水利水电出版社(第三版)
论文作者:翟大明
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第04期
论文发表时间:2019/6/28
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