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[摘 要]由于小型水电站灵活性比较大、建设成本低，为国家带来了很好的经济效益，并且降低了碳排放，因此具有一定的优势，在近几年数量增长很快，发展很迅速。但是，小型水电站在运行中也常会遇到一些困难，比如电气设备在使用中由于不同原因容易出现一些故障和问题，在一定程度上阻碍了小型水电站的顺利运行，并且往往容易带来经济损失。因此应该及时对这些故障进行排除。本文就主要探讨了小型水电站常见的电气设备故障，并提出了相应的解决方法。
[关键词]小型水电站 电气设备 故障排除 措施
中图分类号：TM622 文献标识码：TM 文章编号：1009―914X（2013）25―0328―02
小型水电站的建立方便了人们的用电，提高了人们的生活质量，也为国家创造了不少的利益，并且对于环境的保护也有很大益处，因此小型水电站有很重要的存在意义。但是在水电站的运行中，电气设备的故障经常会发生，而且涉及到电气系统的很多方面，或者原因有很多种，不能立即进行排除，这样就给水电站的运行带来了麻烦。因此，水电站的技术人员应该掌握相关的专业技术，对于常见的各种故障能够辨别原因，并能在一定的时间内对故障进行排除。下面就对小型水电站电气设备常见的故障以及排除措施进行阐述如下。
一、电抗器引发故障的处理
电抗器在水电站有很重要的作用，主变低压的侧中心点经过它接地，可以使主变温升降低，使出力可以变大。如果发电机的中心点不经过任何设备而接地，将会导致发电机的中线电流不均衡，或者准同期装置失去作用，有时也会引起电抗器、主变与线路的谐振发生。因此如果电抗器发生了故障，应该及时进行排除。有关电抗器的常见的故障及排除措施主要分析如下。
1、中心线电流变化及其处理
当几台发电机并列运行的时候，往往会引起中心电流发生巨大变化，这是由于所带负荷不平衡而造成的[1]。并且如果并列运行的几台发电机中的某台所带的负荷比其他大很多，该机中心线的电流也会相对大很多，这是因为其它发电机三次谐波电流与该机形成了环流，从而使得该机的中心电流增大很多[2]。这种情况容易导致中线温度很高，甚至融化。
由于这种故障的发生主要是由于多台发电机的并列运行引起的，所以对于这种情况，要求并列运行的时候尽量对各台发电机所带的负荷进行调整，使其保持相对平衡。
2、准同期并网装置失灵及其处理
发电机中心线不经过任何设备接地时，而系统侧的“零点”是经电抗器而接地，对于交流电而言，电流流经电抗器后就会滞后电压90度[3]。所以，如果同期装置利用机端电压来并网的话，两个零点之间的电压就会有不小的差别，一般是22V左右，这种情况容易使同期装置失去作用。
对于这种故障的发生，可以使用导线将主变中心点接地，并且将一条地线和同期装置进行连接，同时将并网角度调稍微调大一些。
二、中性点不接地系统电压不平衡现象
1、电压互感器熔断器熔断
电压互感器熔断器熔断分别有高低压熔断器熔断两种，这两种情况所引发的表现有很大差别。
高压熔断器熔断，又分为单相高压熔断器熔断和两相高压熔断器熔断[4]。单相高压熔断器熔断是由于PT存在一定的感应电压，故障相电压降低，但永远非零，非故障相电压正常。同时熔断器熔断又导致一次测电压不平衡，所以开口三角形有了电压[5]。如果出现了这种类型的电气设备故障，相关技术人员可以向调度申请停机，这是因为高压熔断器相当于保护退出，所以不会有太大影响，然后再对高压熔断器进行检修，必要时可以进行更换。两相高压熔断器熔断也是由于PT感应效应所引起的，与单相高压熔断器熔断发生的原因相同，对于这种故障，处理方法和单相熔断器熔断的相同，申请停机并进行检修或者更换。
对于低压熔断器熔断，也分为单相低压熔断器熔断和两相低压熔断器熔断[5]。单相低压熔断器熔断因为是二次侧熔断器熔断，一次侧电压正常，导致故障相电压降低为0，而非故障相电压正常，其向量角为120°。如果出现这种类型的电气设备故障，处理的办法很简单，水电站的工作人员只要及时将低压熔断器进行更换即可。两相低压熔断器熔断的情况类同于单相熔断，因此处理方法也与其相同。
2、单相接地
单相接地主要分为金属性接地和非金属性接地。如果单相接地，其电压向量图如图1和图2所示。设K表示单相接地系数，那么K=u0d/ux（0≤K≤1.0，K=0为不接地，K=1为金属性接地）。通过分析图1和图2，可以分别得出与地相对的电压、不接地相对地的电压、非接地相对地电压以及点对地电压的特点，并且得出结论。在0 图1 A相接地中性点电压向量
图2 A相接地中性点位移轨迹
三、发电机电压达不到额定电压
这种类型的电气故障往往发生在发电机刚检修好的时候，起动水轮机到额定的转速，起励升压的时候，发电机定子电压建立不起来。这种情况发生的原因最开始是剩磁导致的，往往发电机刚检修好时剩磁不能很好地保持而丢失，如果发电机的剩磁不再存在，励磁电压就无法形成。在对发电机转子进行检查或者维修时，如果因为粗心把转子线圈正负极接反，那么第二次运行时由于转子线圈中流过的电流产生的磁通与铁芯原来的剩磁方向是相反的，这样就导致剩磁越来越少甚至消失，最终使得电压无法建立。
对于这种电气故障的处理方法如下：对励磁的整条通路进行检查，看看是否断电，并检查电刷的位置，看看是否有错误以及有没有接触不良的情况，若对这些的检查结果显示正常，并且励磁电压表的指示值比较小，那么说明将转子线圈正负极接反了，对换一下即可。如果励磁电压表没有任何指示，可以在转子线圈上加直流电源进行充磁。
四、发电机内部绝缘故障
有时候发电机内部或风道中冒烟或冒火星，并有绝缘烧焦的味道，这就表示发电机发生了内部绝缘的故障。发生这种故障的原因是，单相接地或者匝间短路而扩大成为相应短路使继电保护动作，从而造成发电机线圈绝缘损坏或铁芯短路。而接地故障的原因又可能是由过电压引起，或由温度过高引起，或者检修时工具零件被落在发电机内、运行中转子上的零件搭在绝缘线圈上导致了绝缘损坏，或者由于定子线圈端部接头焊接不良，运行中温度过高导致接头开焊造成电弧将绝缘烧坏。
对于这种故障，应该根据规定定期进行发电机绝缘的耐压试验，以防绝缘老化失去功能。发生故障后，相关工作人员应立即把发电机断路器断开，断开励磁开关进行灭磁，关闭水轮机的导水叶，使其停止运行。
五、结语
以上介绍的四种情况是小型水电站比较常见的电气设备故障以及相应的排除措施。对于小型水电站电气设备常见的各种故障，水电站的工作人员应该熟练掌握，不仅熟悉每一种的故障表现，能够进行快速判断，也要掌握排除相应故障的方法和技术。若要做到这一点，首先要熟悉各种电气设备的工作原理、性能和各种参数，并且要将理论联系实际，经常进行故障排除的实际演练，只有这样才能科学地分析各种电气设备的故障，并且做到及时处理。
参考文献
[1] 李章琼.中小型水电站电气故障与处理措施[J].大观周刊，2011，（33）.
[2] 廖仕鹏.水电站电气设备故障诊断及处理[J].城市建设理论研究（电子版），2011，（27）.
[3] 吕新梁.张宇辉，胡明霞.关于水电站电气设备故障的分析[J].科技创业家，2011，（1）.
[4] 沈伟胜.高建斌.水电站电气设备故障分析与处理[J].魅力中国，2011，（14）.
[5] 杜承云.浅谈水电站电气故障与处理措施[J].机电信息，2012，（06）
[关键词]小型水电站 电气设备 故障排除 措施
中图分类号：TM622 文献标识码：TM 文章编号：1009―914X（2013）25―0328―02
小型水电站的建立方便了人们的用电，提高了人们的生活质量，也为国家创造了不少的利益，并且对于环境的保护也有很大益处，因此小型水电站有很重要的存在意义。但是在水电站的运行中，电气设备的故障经常会发生，而且涉及到电气系统的很多方面，或者原因有很多种，不能立即进行排除，这样就给水电站的运行带来了麻烦。因此，水电站的技术人员应该掌握相关的专业技术，对于常见的各种故障能够辨别原因，并能在一定的时间内对故障进行排除。下面就对小型水电站电气设备常见的故障以及排除措施进行阐述如下。
一、电抗器引发故障的处理
电抗器在水电站有很重要的作用，主变低压的侧中心点经过它接地，可以使主变温升降低，使出力可以变大。如果发电机的中心点不经过任何设备而接地，将会导致发电机的中线电流不均衡，或者准同期装置失去作用，有时也会引起电抗器、主变与线路的谐振发生。因此如果电抗器发生了故障，应该及时进行排除。有关电抗器的常见的故障及排除措施主要分析如下。
1、中心线电流变化及其处理
当几台发电机并列运行的时候，往往会引起中心电流发生巨大变化，这是由于所带负荷不平衡而造成的[1]。并且如果并列运行的几台发电机中的某台所带的负荷比其他大很多，该机中心线的电流也会相对大很多，这是因为其它发电机三次谐波电流与该机形成了环流，从而使得该机的中心电流增大很多[2]。这种情况容易导致中线温度很高，甚至融化。
由于这种故障的发生主要是由于多台发电机的并列运行引起的，所以对于这种情况，要求并列运行的时候尽量对各台发电机所带的负荷进行调整，使其保持相对平衡。
2、准同期并网装置失灵及其处理
发电机中心线不经过任何设备接地时，而系统侧的“零点”是经电抗器而接地，对于交流电而言，电流流经电抗器后就会滞后电压90度[3]。所以，如果同期装置利用机端电压来并网的话，两个零点之间的电压就会有不小的差别，一般是22V左右，这种情况容易使同期装置失去作用。
对于这种故障的发生，可以使用导线将主变中心点接地，并且将一条地线和同期装置进行连接，同时将并网角度调稍微调大一些。
二、中性点不接地系统电压不平衡现象
1、电压互感器熔断器熔断
电压互感器熔断器熔断分别有高低压熔断器熔断两种，这两种情况所引发的表现有很大差别。
高压熔断器熔断，又分为单相高压熔断器熔断和两相高压熔断器熔断[4]。单相高压熔断器熔断是由于PT存在一定的感应电压，故障相电压降低，但永远非零，非故障相电压正常。同时熔断器熔断又导致一次测电压不平衡，所以开口三角形有了电压[5]。如果出现了这种类型的电气设备故障，相关技术人员可以向调度申请停机，这是因为高压熔断器相当于保护退出，所以不会有太大影响，然后再对高压熔断器进行检修，必要时可以进行更换。两相高压熔断器熔断也是由于PT感应效应所引起的，与单相高压熔断器熔断发生的原因相同，对于这种故障，处理方法和单相熔断器熔断的相同，申请停机并进行检修或者更换。
对于低压熔断器熔断，也分为单相低压熔断器熔断和两相低压熔断器熔断[5]。单相低压熔断器熔断因为是二次侧熔断器熔断，一次侧电压正常，导致故障相电压降低为0，而非故障相电压正常，其向量角为120°。如果出现这种类型的电气设备故障，处理的办法很简单，水电站的工作人员只要及时将低压熔断器进行更换即可。两相低压熔断器熔断的情况类同于单相熔断，因此处理方法也与其相同。
2、单相接地
单相接地主要分为金属性接地和非金属性接地。如果单相接地，其电压向量图如图1和图2所示。设K表示单相接地系数，那么K=u0d/ux（0≤K≤1.0，K=0为不接地，K=1为金属性接地）。通过分析图1和图2，可以分别得出与地相对的电压、不接地相对地的电压、非接地相对地电压以及点对地电压的特点，并且得出结论。在0
图2 A相接地中性点位移轨迹
三、发电机电压达不到额定电压
这种类型的电气故障往往发生在发电机刚检修好的时候，起动水轮机到额定的转速，起励升压的时候，发电机定子电压建立不起来。这种情况发生的原因最开始是剩磁导致的，往往发电机刚检修好时剩磁不能很好地保持而丢失，如果发电机的剩磁不再存在，励磁电压就无法形成。在对发电机转子进行检查或者维修时，如果因为粗心把转子线圈正负极接反，那么第二次运行时由于转子线圈中流过的电流产生的磁通与铁芯原来的剩磁方向是相反的，这样就导致剩磁越来越少甚至消失，最终使得电压无法建立。
对于这种电气故障的处理方法如下：对励磁的整条通路进行检查，看看是否断电，并检查电刷的位置，看看是否有错误以及有没有接触不良的情况，若对这些的检查结果显示正常，并且励磁电压表的指示值比较小，那么说明将转子线圈正负极接反了，对换一下即可。如果励磁电压表没有任何指示，可以在转子线圈上加直流电源进行充磁。
四、发电机内部绝缘故障
有时候发电机内部或风道中冒烟或冒火星，并有绝缘烧焦的味道，这就表示发电机发生了内部绝缘的故障。发生这种故障的原因是，单相接地或者匝间短路而扩大成为相应短路使继电保护动作，从而造成发电机线圈绝缘损坏或铁芯短路。而接地故障的原因又可能是由过电压引起，或由温度过高引起，或者检修时工具零件被落在发电机内、运行中转子上的零件搭在绝缘线圈上导致了绝缘损坏，或者由于定子线圈端部接头焊接不良，运行中温度过高导致接头开焊造成电弧将绝缘烧坏。
对于这种故障，应该根据规定定期进行发电机绝缘的耐压试验，以防绝缘老化失去功能。发生故障后，相关工作人员应立即把发电机断路器断开，断开励磁开关进行灭磁，关闭水轮机的导水叶，使其停止运行。
五、结语
以上介绍的四种情况是小型水电站比较常见的电气设备故障以及相应的排除措施。对于小型水电站电气设备常见的各种故障，水电站的工作人员应该熟练掌握，不仅熟悉每一种的故障表现，能够进行快速判断，也要掌握排除相应故障的方法和技术。若要做到这一点，首先要熟悉各种电气设备的工作原理、性能和各种参数，并且要将理论联系实际，经常进行故障排除的实际演练，只有这样才能科学地分析各种电气设备的故障，并且做到及时处理。
参考文献
[1] 李章琼.中小型水电站电气故障与处理措施[J].大观周刊，2011，（33）.
[2] 廖仕鹏.水电站电气设备故障诊断及处理[J].城市建设理论研究（电子版），2011，（27）.
[3] 吕新梁.张宇辉，胡明霞.关于水电站电气设备故障的分析[J].科技创业家，2011，（1）.
[4] 沈伟胜.高建斌.水电站电气设备故障分析与处理[J].魅力中国，2011，（14）.
[5] 杜承云.浅谈水电站电气故障与处理措施[J].机电信息，2012，（06）