李梓琿,閉真珍
(廣西大藤峽水利樞紐開發(fā)有限責(zé)任公司,廣西 南寧 530000)
相較其他生產(chǎn)類建筑工程,水力發(fā)電廠需要保障生產(chǎn)的穩(wěn)定性,避免影響地區(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)。電氣設(shè)備是水力發(fā)電廠體系的重要組成部分,需要保證電氣設(shè)備的正常運行,間接性控制水力發(fā)電廠的穩(wěn)定運營。因此,本人在查閱大量相關(guān)資料后,決定從維護、安全運行2個角度,對水力發(fā)電廠的電氣設(shè)備進行研究,以便提供給更多水力發(fā)電廠技術(shù)參考。
對于水力發(fā)電廠的電氣設(shè)備,可以從功能層面,將其劃分為一次設(shè)備與二次設(shè)備兩種類型:(1)一次設(shè)備。主要功能為電力資源生產(chǎn)、分配等,發(fā)電機、變壓器等都可以歸納到一次設(shè)備中。可以將其細分為以下幾類。第一類,用于生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換電力資源的電氣設(shè)備。發(fā)電機通過機械運動,將機械能轉(zhuǎn)化為電能,而電動機則是將電能轉(zhuǎn)化為機械能。根據(jù)電網(wǎng)輸配電需求,變壓器負責(zé)調(diào)整電力資源的電壓數(shù)值。第二類,用于接通、斷開電路的電氣電器。斷路器、熔斷器可以歸納到這類電氣設(shè)備中,在正常工作狀態(tài)下,負責(zé)接通電路。在出現(xiàn)安全生產(chǎn)事故時,則負責(zé)斷開電路,避免影響水力發(fā)電廠其他電氣設(shè)備正常運行。第三類,用于限制故障電流或防御過電壓的電氣設(shè)備。前者典型代表為電抗器,后者典型代表為避雷器,勵磁裝置可以歸納到其中。第四類,接地裝置,確保電氣設(shè)備與生產(chǎn)人員的安全,無論工作接地還是保護接地,都會和深埋于地下的接地裝置進行連接。第五類,載流導(dǎo)體,裸導(dǎo)體、電纜可以歸納到這類電氣設(shè)備中,根據(jù)水力發(fā)電廠生產(chǎn)需求,將電氣設(shè)備進行可靠連接。(2)二次設(shè)備。主要功能為測量、控制、保護以上提及的各種一次設(shè)備,可以細分為以下幾類;第一類,儀用互感器,例如,電壓互感器或電流互感器,其負責(zé)控制電路的電壓、電流,以此實現(xiàn)保護儀表設(shè)備與保護裝置。第二類,測量表計,例如,電壓表、電流表等,其負責(zé)測量電路中的電壓、電流等各種數(shù)據(jù)。第三類,繼電保護及自動裝置。如果遇到安全生產(chǎn)事故,或是非正常生產(chǎn)情況的生產(chǎn)故障,可以立刻對故障位置進行調(diào)節(jié)。比如,通過繼電保護,控制斷路器跳閘,在最短時間內(nèi)切除該位置的生產(chǎn)故障。第四類,直流電源設(shè)備,例如,直流發(fā)電機組、蓄電池等。如果在發(fā)生安全生產(chǎn)事故后,可以通過直流電源設(shè)備,在一段時間內(nèi)供給應(yīng)急設(shè)備電力資源,協(xié)助處理安全生產(chǎn)事故。
對于水力發(fā)電廠電氣設(shè)備故障,可以細分為勵磁裝置故障、變壓器故障兩類,現(xiàn)對這兩種故障進行分析:第一類,勵磁裝置故障。在同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)中,可以對勵磁電流做有效控制與調(diào)節(jié)的電氣設(shè)備,即為勵磁裝置。在水力發(fā)電廠生產(chǎn)區(qū)域中,勵磁裝置是重要的電氣設(shè)備。在同步發(fā)電機的勵磁電壓數(shù)據(jù)超過正常生產(chǎn)數(shù)據(jù)時,勵磁繞組直流電阻會保持下降狀態(tài),同步降低勵磁裝置的安全系數(shù)。之所以勵磁裝置出現(xiàn)電壓數(shù)據(jù)異常波動的生產(chǎn)故障,其原因是勵磁裝置在運行期間會產(chǎn)生一定損耗。尤其是在水力發(fā)電廠生產(chǎn)電力資源過程中,勵磁裝置的電刷彈簧會從原本的緊致狀態(tài),逐漸變成松動狀態(tài),導(dǎo)致電刷與接觸滑環(huán)的間距增加。如果勵磁裝置故障程度過大,會讓過大的電流加在接觸滑環(huán)上,發(fā)生裝置燒毀現(xiàn)象,難以保障水力發(fā)電廠電力資源生產(chǎn)過程中的安全性。第二類,變壓器故障。變壓器是通過電磁感應(yīng)原理,對交流電壓數(shù)值進行調(diào)整的電氣設(shè)備。如果在水力發(fā)電廠生產(chǎn)過程中,變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)接觸不良現(xiàn)象,或是內(nèi)部結(jié)構(gòu)的絕緣性能下降,會導(dǎo)致變壓器運行負荷超過正常標(biāo)準(zhǔn),產(chǎn)生巨大的噪音問題。如果變壓器單相接地的,且工作環(huán)境濕度數(shù)據(jù)較大,會生成諧振電壓,進而產(chǎn)生較嚴重的變壓器故障問題,會對水力發(fā)電廠正常生產(chǎn)作業(yè)產(chǎn)生更嚴重的衍生問題。
水力發(fā)電廠電氣設(shè)備在實際應(yīng)用中,可能會遇到大量的安全故障,為實現(xiàn)水力發(fā)電廠電氣設(shè)備高質(zhì)量維護目標(biāo),在本章節(jié)中將對幾種常用電氣設(shè)備安全故障檢修技術(shù)進行分析。
(1)檢測法。在發(fā)生電氣設(shè)備的安全故障時,維護人員需要借助儀表設(shè)備,對問題電路進行檢測,并記錄問題電路的電壓、電阻等數(shù)據(jù),將其和正常電路運行數(shù)據(jù)作對比,分析電氣設(shè)備內(nèi)部線路是否正常,勵磁裝置故障與變壓器故障都可以使用這種方法進行有效檢測,再配合相應(yīng)的維護技術(shù),處理電氣設(shè)備安全故障即可。為合理提升電氣設(shè)備線安全故障檢測效果,降低檢測的時間成本,可以結(jié)合數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng),對水力發(fā)電廠所有電氣設(shè)備運行數(shù)據(jù)做跟蹤式檢測,如果出現(xiàn)運行數(shù)據(jù)和正常運行數(shù)據(jù)不匹配的情況,可以通過告警系統(tǒng)通知維護人員檢查問題電路或疑似出現(xiàn)問題的電氣設(shè)備。通過這種方式,可以有效打破傳統(tǒng)電力設(shè)備安裝故障檢修的“事后作業(yè)”,將檢修工作移動到“事前預(yù)防”,既能有效排查電氣設(shè)備潛在的安全故障隱患,通過合理維護方式做有效處理,在不影響水力發(fā)電廠正常生產(chǎn)計劃的基礎(chǔ)上,有效處理各種電氣設(shè)備的安全故障問題,保障電力資源的持續(xù)、穩(wěn)定輸出。
(2)經(jīng)驗法。作為電氣設(shè)備安全故障維護的常規(guī)方法之一,經(jīng)驗法需要擁有豐富一線工作經(jīng)驗的維護人員參與電氣設(shè)備安全故障維護作業(yè)中,以積累的工作經(jīng)驗匹配當(dāng)前電氣設(shè)備情況,分析是否存在安全故障。維護人員在應(yīng)用經(jīng)驗法時,可以通過按壓活動部件,讓活動部件接觸面可以獲得足夠的摩擦力,以此消除電氣設(shè)備接觸點接觸不良情況。也可以應(yīng)用敲擊法,利用橡皮錘對問題電氣設(shè)備做敲擊處理,根據(jù)電氣設(shè)備的工作情況,分析內(nèi)部線路是否存在接觸不良情況。除此之外,維護人員也可以使用黑暗觀察法,即在光線較弱的情況下,對電氣設(shè)備工作情況做仔細觀察,如果出現(xiàn)電火花情況,可以認為該電氣設(shè)備存在安全故障。又因為經(jīng)驗法對維護人員的專業(yè)素質(zhì)、工作經(jīng)驗具有較高要求,現(xiàn)階段可以將經(jīng)驗法和數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)進行結(jié)合,利用監(jiān)控設(shè)備代替人眼觀察,提升電氣設(shè)備檢測效果。
(3)PLC系統(tǒng)監(jiān)測法。PLC(Programmable Logic Controller,可編程邏輯控制器)是一種專門提供給工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng),在水力發(fā)電廠工作場景下,主要負責(zé)傳遞各種電氣設(shè)備運行信號,可以作為電氣設(shè)備維護的工具使用。PLC系統(tǒng)可以有效控制電氣設(shè)備的運行情況,在實際應(yīng)用中,需要對PLC系統(tǒng)做必要的抗干擾處理,例如,在PLC系統(tǒng)中設(shè)置金屬板進行金屬隔離,確保PLC系統(tǒng)在電氣設(shè)備運行的強電磁環(huán)境下,依舊擁有良好的運行狀態(tài),完成電氣設(shè)備運行信號的捕獲與分析任務(wù),開展更可靠的維護作業(yè)。
為保障水力發(fā)電廠電氣設(shè)備的安全運行,需要從優(yōu)化診斷方案、優(yōu)化維護計劃、升級維護制度等方面,在策略方面對水力發(fā)電廠電氣設(shè)備做有效控制。
對于水力發(fā)電廠電氣設(shè)備故障類型,可以簡單劃分為兩類,一種為趨勢性惡化故障,另一種為偶發(fā)性惡化故障。要想有效處理這兩類故障,就需要對當(dāng)前電氣設(shè)備安全故障診斷方案做優(yōu)化處理。對于趨勢性惡化故障,是在電氣設(shè)備持續(xù)工作下,內(nèi)部電氣元件出現(xiàn)老化現(xiàn)象,導(dǎo)致電氣設(shè)備原本的穩(wěn)定性受到直接影響,原本的工作環(huán)境會對電氣元件造成不同程度的影響,造成電氣設(shè)備無法正常使用的一種安全故障。對于電氣設(shè)備的趨勢性惡化故障,維護人員需要在維護、檢測過程中,對電氣設(shè)備各項工作指標(biāo)做詳細分析,判斷電氣設(shè)備外觀是否出現(xiàn)變形情況,合理提升電氣設(shè)備的檢測頻率。同時,維護人員需要根據(jù)不同電氣設(shè)備使用時間,結(jié)合其在整個水力發(fā)電廠系統(tǒng)中重要性,設(shè)計具有良好針對性的電氣設(shè)備安全故障診斷方案,根據(jù)診斷結(jié)果,開展相應(yīng)的維護作業(yè),保障電氣設(shè)備的安全、可靠運行;對于偶發(fā)性惡化故障,其具有較強的隨機性,無法采用和偶發(fā)性惡化故障相同的故障診斷方案。而且,在電氣設(shè)備發(fā)生偶發(fā)性惡化故障時,會對水力發(fā)電廠當(dāng)前電力資源生產(chǎn)計劃造成直接影響。建議維護人員對水力發(fā)電廠使用的電氣設(shè)備做有效統(tǒng)計,根據(jù)其類型、工作狀態(tài)等差異,結(jié)合2.2章節(jié)提及的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng),對于電氣設(shè)備做7天×24小時的全天候監(jiān)控,結(jié)合相應(yīng)的識別算法與運行程序,對電氣設(shè)備的電子器件工作參數(shù)做更詳細的分析,將當(dāng)前工作參數(shù)與正常工作參數(shù)作對比,根據(jù)過去記錄的水力發(fā)電廠偶發(fā)性惡化故障數(shù)據(jù),分析電氣設(shè)備當(dāng)前是否可以維持良好的工作狀態(tài)。如果可以維持正常工作狀態(tài),則在后續(xù)作業(yè)中進行持續(xù)性監(jiān)控;如果不可以維持正常工作狀態(tài),則要迅速找出可能存在的偶發(fā)性惡化故障,并根據(jù)電氣設(shè)備類型、工作情況,設(shè)計更完善的故障處理方案,保障電氣設(shè)備的長期穩(wěn)定運行。
大多數(shù)水力發(fā)電廠電氣設(shè)備擁有相對完善的維護計劃,但是,在水力發(fā)電廠持續(xù)運行中,電氣設(shè)備運行質(zhì)量會持續(xù)下降。要想有效地提升電氣設(shè)備維護計劃綜合質(zhì)量,就需要對現(xiàn)有的維護計劃做優(yōu)化處理,落實細節(jié)工作,保障電氣設(shè)備的高效運行。維護人員可以對水力發(fā)電廠的電氣設(shè)備做有效統(tǒng)計,明確電氣設(shè)備運行需求,設(shè)計更完善的電氣設(shè)備檢修計劃,并根據(jù)電氣設(shè)備實際運行狀態(tài)、工作頻率,設(shè)置更合適的檢修周期,設(shè)計更完善的電氣設(shè)備維護體系,在隱患階段有效處理電氣設(shè)備可能出現(xiàn)的安全故障。同時,也需要做好維護人員專業(yè)素質(zhì)相關(guān)工作,可以邀請行業(yè)專家或從事一線生產(chǎn)的維護人員,到達現(xiàn)場進行技術(shù)講座,及時解答維護人員在工作中的疑問,鼓勵維護人員分享工作經(jīng)驗,將單個維護人員能力提升拓展到所有維護人員綜合能力方面,塑造專業(yè)水平高、綜合能力強的電氣設(shè)備維護團隊,快速完成水力發(fā)電廠電氣設(shè)備檢修維護任務(wù)。除此之外,在招聘電氣設(shè)備維護人員時,也可以略微提升招聘門檻,及時篩掉一些綜合素質(zhì)偏低的維護人員,降低后續(xù)人才培養(yǎng)時間成本與資源投入量。建議根據(jù)市場薪資平均水平,略微提升招聘薪資待遇,合理吸納全社會面的高素質(zhì)電氣設(shè)備維護人員,為水力發(fā)電廠的未來安全生產(chǎn)提供可靠保障。
水力發(fā)電廠以往應(yīng)用的電氣設(shè)備維護制度,可能存在許多細節(jié)方面的不足,難以有效保障電氣設(shè)備高效運行。建議維護人員針對電氣設(shè)備維護制度做細致分析,去除一些冗余環(huán)節(jié),增加電氣設(shè)備維護新內(nèi)容,實現(xiàn)電氣設(shè)備維護制度的順利升級??梢詫⑺Πl(fā)電廠的生產(chǎn)區(qū)域劃分為若干個模塊,將模塊中的電氣設(shè)備維護任務(wù)合理劃分給不同維護人員,完成維護任務(wù)與維護人員的綁定處理。如果電氣設(shè)備出現(xiàn)安全生產(chǎn)相關(guān)問題,可以及時聯(lián)絡(luò)相關(guān)維護人員,處理該問題。
在日常維護作業(yè)中,也可以有效降低維護人員維護工作量,保障電氣設(shè)備的正常運行。在電氣設(shè)備維護制度中,還要讓維護人員準(zhǔn)確記錄每次開展維護、檢修作業(yè)時,電氣設(shè)備的運行參數(shù),并在數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上,設(shè)計電氣設(shè)備數(shù)據(jù)存儲資料庫,根據(jù)不同維護、檢修作業(yè)電氣設(shè)備數(shù)據(jù)變化情況,研究可能出現(xiàn)的安全故障,真正實現(xiàn)防患于未然。
水力發(fā)電廠電氣設(shè)備維護與安全運行涉及多項內(nèi)容,在實際應(yīng)用中可以詳細了解水電發(fā)電廠當(dāng)前電氣設(shè)備運行情況,分析現(xiàn)階段的維護與運行難點與重點,合理吸納本文理論內(nèi)容,設(shè)計一套內(nèi)容完善、結(jié)構(gòu)完整地維護與安全運行方案,做好細節(jié)優(yōu)化工作,從各個方面落實水力發(fā)電廠電氣設(shè)備維護與安全運行相關(guān)的工作,實現(xiàn)地區(qū)電力資源的穩(wěn)定供應(yīng)。