略谈电气设备常遇到的故障与处理方法

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摘要：文章结合笔者从事此项技术工作所积累的经验，现对水电站电气设备常见故障与处理方法进行详细的探讨。

关键词：水电站设备，电气故障，问题处理，解决方法

Abstract: the article based on the author on the technical work experiences, discusses hydropower station electrical equipment fault and common treatments detailed.

Keywords: hydropower station equipment, electrical fault and dealing with problems, solution

中图分类号：F407.6文献标识码：A 文章编号：

可控硅不能起励故障原因及处理方法

1.1三相主控桥可控硅快熔烧断

线路冲击引起出口断路器过电流动作跳闸，经检查快熔上附带的微动开关动作，快熔熔断，检查其所对应的桥臂上的可控硅已被击穿。全控桥上共有6只主可控硅，每个波头都由两只主可控硅联合导通形成，所以一只可控硅不导通，将导致两个波头消失,造成励磁系统不能正常工作而跳闸，因此更换烧毁的快熔熔断器及其对应的可控硅即可恢复正常。

1.2触发脉冲异常造成缺波

（1） 励磁电压、电流异常

正常情况下的整流电压波形为6个波头，如果丢失了其中的一个或两个波头，造成运行中整流波形残缺，且励磁电流偏低，励磁电压偏高，其原因有两个：一是触发板电源变压器损坏 ；二是脉冲插件上的元件损坏。无论是其中任何一个原因均开引起可控硅触发脉冲的丢失而导致缺波，如触发板电源变压器损坏时，则会造成脉冲插件不工作，导致6个电压波头不正常。

（2）开机后可控硅励磁起励不了升不起电压

用示波器检查整流波形，可控硅K1~K6的六个波头不对称，说明触发脉冲不对称。可调节调差板上2W电位器可调节脉冲电压，使触发脉冲对称发出后，此故障现象即可消失。

2 中性点不接地系统电压不平衡现象

2.1 电压互感器熔断器熔断

电压互感器熔断器熔断有高压熔断器熔断和低压熔断器熔断之分，出现的现象也是完全不一样的。

2.1.1 高压熔断器熔断

1）单相高压熔断器熔断。由于PT 有一定的感应电压，故障相电压降低，且不为零，非故障相电压正常，向量角为120°， 同时由于熔断器熔断使一次侧电压不平衡，造成开口三角形有电压，即有零序电压。如图1，A相高压熔断器熔断， 矢量合成结果零序电压3U0， 数值等于相电压Ux（下同），电压表指示约为33V 左右， 故能起动接地装置，发出6.3KV 单相接地信号。若机组运行时出现这种情况，由于高压熔断器熔断等于保护退出，故要求电站值班人员须向调度申请停机， 通知检修更换高压熔断器。

2) 两相高压熔断器熔断。同样由于PT 感应效应，故障相电压降低， 不为零， 非故障相电压正常， 同时一次侧电压也不平衡，开口三角形也有电压，例如，A 相、B 相高压熔断器熔断， 矢量合成结果（见图2）， 只有一相C 相，零序电压3u0，数值也等于相电压uX，约为33V左右， 故能起动接地装置， 发出接地信号， 处理方式同一相熔断器熔断一样。

图1A 相熔断电压向量

图2A、B 两相熔断电压向量

2.1.2 低压熔断器熔断

单相低压熔断器熔断时， 由于是一次侧熔断器熔断，一次侧电压正常， 所以故障相电压为零， 非故障相电压正常，其向量角为120°。开口三角形处没有零序电压，不能起动接地装置，不发出接地信号。出现这种情况， 只要电站运行人员及时自行更换低压熔断器即可。两相低压熔断器熔断，也是故障相电压为零，非故障相电压正常，A 处理方法和单相熔断一样。

2.2 单相接地

单相接地，可分金属性接地和非金属性接地。若A相接地，其电压向量图见图3、图4。若用K 表示单相接地系数，则K=u0d/uX(0≤K≤1.0，K=0 为不接地，K=1 为金属性接地)

图3A 相接地中性点电压向

图4A 相接地中性点位移轨迹

由图3 和图4 可知各相对地电压的特点：

1)相对地电压uAd。K=0 时，uAd=uX；K=1 时，uAd=0；当K 在0～1.0 之间变化时，uAd在uX～0 之间变化， 故接地相对电压uAd降低，但不为零。

2)非接地相对地电压uBd。K=0 时，uBd=uX；K=1 时，uBd=3uX；即上升为线电压，K 值在0～1.0 之间变化时，uBd相量的始端沿着图的半圆OdA 变动。可见，在一定范围内单相(A 相)非金属性接地， 非接地相(B 相) 对地电压是降低而不是升高的。在这个范围内接地相(A 相)对地电压也不是最低的。故不能用对地电压最低作为判断接地相的依据。当不在这个范围内，B 相对地电压会升高，且不超过线电压。

3)非接地相对地电压uCd。K=0 时，uCd=uX；K=1 时，uCd=3uX； 即上升为线电压； 当K 在0～1.0 之间变化时，uCd相量的始端沿着图的半圆OdA 变动。可见，uCd总是升高的， 在一定范围内单相(A 相) 非金属性接地， 非接地相(C 相)对地电压最高可超过线电压。

4)点对地电压uOd。K=0 时，uOd=0；K=1 时，uOd=uX；K在0～1.0 之间变化时，uOd在0～uX。当然对这个电压电压表是没有办法显示出来的，但对它有一定的了解，对分析电网的问题很有帮助。

总之， 在0

3 发电机电压达不到额定电压

该水电站发电运行时， 一次发现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， 在升压时， 减少励磁机磁电阻励磁电压和发电机定子电压都升不上来。这样维修人员必须查明故障原因。励磁机励磁电压的建立， 起先是由剩磁所引起的， 所以当励磁机失去剩磁时，励磁电压便建立不起来，检修过的发电机剩磁很容易消失。

如果在解体检修励磁机时， 由于接线错误把励磁线圈正负极接反， 这样再次起动运行，则励磁机、励磁线圈中流过的电流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， 处理方法是，这时应检查励磁回路（ 包括励磁机内部） 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，应在励磁机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，最好把励磁开关切断、励磁电阻加到最大，防止发生高电压。

4 发电机内部绝缘故障

在运行中发电机断路器和励磁开关突然自动跳闸，发电机回路中的指示表针全指零，检查继电器动作情况时发现差动继电器动作。有时发现发电机内部或风道中冒烟或冒火星，并有绝缘烧焦臭味，这种现象说明发电机内部有绝缘故障。这是因为发电机线圈绝缘损坏或铁芯短路引起的。故障情况一般是由单相接地或是匝间短路而扩大成为相应短路使继电保护动作。发生接地故障的原因有以下几种：

1）过电压引起。在发电机电压网络中发生单相接地时，其他两相电压会升高，最高达到3 倍。更为严重的过电压是发生在单相弧光接地时，可能使未故障相对地电压升高3～3.5 倍。在发电机电压引出线路上，发生A 相弧光接地时，若发电机定子线圈BC 两相中有一相绝缘不良，则绝缘不良的一相就会被电压击穿，从而发生两点接地故障。此外，在直配线系统中，由于防雷设施不恰当，发电机也容易遭受到雷电波的袭击，而打穿线圈绝缘。

2）温度过高引起。如果长时间的线圈温度过高或铁芯短路发热，其结果使线圈绝缘恶化，即绝缘强度降低，这就更容易使绝缘击穿。

3） 在检修时因不注意而把工具零件丢在发电机里；或是在运行中转子上的零件，如绑线式转子的绑线甩开，搭在绝缘线圈上，造成绝缘损坏。

4) 由于定子线圈端部接头焊接不良， 在运行中过热，使接头开焊而引起电弧将绝缘烧坏。

当差动继电器动作时，除去发电机本体故障外，在继电器保护范围里其他地方短路都能发生动作， 特别是电缆最易发生故障， 所以还要检查发电机电缆以及差动继电器保护范围里的其他设备有没有绝缘打穿痕迹。预防发电机线圈内部绝缘故障主要是按规定定期进行发电机绝缘的耐压试验，用以判断绝缘是否劣化。

如发现上述情况， 值班人员应把励磁机励磁变阻器调到最大值， 将发电机断路器及励磁开关的远方控制开关打到断开位置，应停止运行检查。如发生火灾应按发电机火灾事故处理，然后再根据情况逐步进行检查检修。

5 结语

在电站运行中，电气设备故障随时都会发生，要想排除设备故障点，各技术人员必须掌握一定的专业技术，熟悉各电器元件在设备的具置及线路的布局及充分掌握电气原理与实际配线的一一对应，以排除故障。