張方慶，唐智學

（湖南瀟湘水電站，湖南永州425000）

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溫度監(jiān)測與絕緣監(jiān)測在水電站狀態(tài)維護中應(yīng)用

張方慶，唐智學

（湖南瀟湘水電站，湖南永州425000）

摘要：通過介紹湖南瀟湘水電站機電設(shè)備運行維護的經(jīng)驗，闡述了水電站機電設(shè)備狀態(tài)維護的意義、溫度監(jiān)測和絕緣監(jiān)測在水電站狀態(tài)維護中的作用，及其監(jiān)測的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：狀態(tài)維護；溫度監(jiān)測；絕緣監(jiān)測

0　前言

湖南瀟湘水電站始建于1993年，由于種種原因致使建設(shè)工期大大超過計劃工期，第一臺機組于2002年才投入運行。在建設(shè)初期訂購的設(shè)備由于長時間的存放，在安裝投運時就暴露出許多缺陷（如發(fā)電機主絕緣受損、主變壓器絕緣受潮等），這給電站的運行和維護工作帶來了很多困難，但是通過采用各種狀態(tài)維護手段對性能不佳的設(shè)備進行精心的維護，使設(shè)備處于可控的狀態(tài)，設(shè)備缺陷沒有進一步發(fā)展，在近14年的運行與維護過程中總結(jié)出了溫度監(jiān)測與絕緣監(jiān)測在狀態(tài)維護過程中的應(yīng)用經(jīng)驗。

1　水電站狀態(tài)維護的意義

隨著水電站機電設(shè)備技術(shù)水平的不斷發(fā)展，各設(shè)備的質(zhì)量與性能較以前有很大提高，技術(shù)人員生產(chǎn)維護的綜合水平在不斷提高，特別是隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，水電站正逐步朝著少人值守的方向發(fā)展，而維護方式也正由過去的計劃檢修逐步朝著狀態(tài)檢修維護方式發(fā)展，這樣能夠充分利用各種資源，使機電設(shè)備能夠長周期、可靠、經(jīng)濟運行。

水電站狀態(tài)維護是一種通過對機電設(shè)備及其相關(guān)輔助設(shè)備（包括控制、保護、計算機監(jiān)控等設(shè)備）的狀態(tài)進行全過程在線監(jiān)測，然后經(jīng)過專家診斷系統(tǒng)對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行綜合分析及評估，確定設(shè)備當前的運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)隱患并預測其發(fā)展趨勢，制定出合理的檢修時間及方法的優(yōu)化維護模式。狀態(tài)維護能夠有效地克服傳統(tǒng)的定期檢修造成設(shè)備過修或失修的問題，在一定程度上彌補了以時間為基礎(chǔ)的定期檢修的弊端，在獲得設(shè)備最大可靠性的前提下實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化。因此，逐步開展狀態(tài)維護，對提高設(shè)備可用率、減少檢修工作量、降低設(shè)備全壽命周期費用等具有重要意義。

2　溫度監(jiān)測對水電站機電設(shè)備狀態(tài)維護的重要作用及其主要內(nèi)容

水電站機電設(shè)備的運行狀態(tài)有別于變配電站，因為變配電站大多數(shù)設(shè)備都是靜止的，而電站大多數(shù)設(shè)備是運動的，如水輪機、發(fā)電機、各種輔助設(shè)備電機等，且電氣主回路都承載著大電流，這些運行的設(shè)備的各個軸承、軸瓦等處都存在機械磨擦，這些機械磨擦與機械運動都會產(chǎn)生溫度，在正常情況下，這些磨擦與運行所產(chǎn)生的熱量通過散熱裝置（如油冷卻、水冷卻器）將熱量散發(fā)，使設(shè)備溫度上升并恒定在允許的范圍內(nèi)，不至使設(shè)備溫度持續(xù)上升，但如果設(shè)備出現(xiàn)異常情況，如軸承潤滑油中斷、冷卻裝置故障等時，將使溫度持續(xù)上升，危及設(shè)備的安全。所以對機械設(shè)備的溫度在線監(jiān)視十分重要，通過各種方法可使設(shè)備故障消除在萌芽狀態(tài)，防止因設(shè)備過熱而發(fā)生的故障。如瀟湘水電站維護人員通過紅外測溫裝置不定期對電動機、油泵、水泵的軸承進行在線測量，多次發(fā)現(xiàn)軸承的溫度異常升高，及時切換相關(guān)輔助設(shè)備，對電機和相關(guān)泵體的軸承進行解體維護，對于缺潤滑脂的軸承清洗、加油，對有磨損跡象的軸承予以及時更換，保證輔助設(shè)備可靠運行，為主機的可靠運行提供保障。而通過對潤滑油溫度的實時監(jiān)測，先后發(fā)現(xiàn)了油冷卻器堵塞導致冷卻器不起作用等故障，這樣及時發(fā)現(xiàn)了設(shè)備的故障并進行及時處理。

上述事例證明，雖然水電站機械設(shè)備設(shè)計安裝了一些測溫裝置，但這些裝置不能完全反映所有設(shè)備的溫度，因此在運行維護過程中應(yīng)對沒有裝設(shè)溫度測量的相關(guān)設(shè)備進行不定期的溫度監(jiān)測，如各電機、泵體的軸承，各轉(zhuǎn)動部分。

2.1電氣一次設(shè)備的溫度監(jiān)測及其內(nèi)容

水電站一次主電路中長期承載大電流，在設(shè)備長期運行過程中，各種觸點（刀閘和開關(guān)）和母線排連接處等部位因老化或接觸電阻過大而發(fā)熱，或是導體過載而散熱效果較差導致設(shè)備過熱，目前這些發(fā)熱部位一般還未安裝溫度監(jiān)測裝置，因此具有很大的隱閉性，這種大電流回路中的發(fā)熱點最終將導致電氣事故及火災(zāi)事故。近年來，在水電站已發(fā)生多起主電流回路過熱事故，造成火災(zāi)和大面積的停電事故。而大部分電氣一次事故都是因過熱而引起，湖南瀟湘水電站也曾出現(xiàn)過因隔離開關(guān)接觸不良導致刀口持續(xù)發(fā)熱而絕緣子炸裂造成三相短路、爆炸。在隨后的電氣設(shè)備溫度監(jiān)測中，多次發(fā)現(xiàn)廠用電隔離開關(guān)刀口溫度、多個長時間吸合的接觸器接線柱處溫度超過75℃，及時對這些設(shè)備進行檢修，消除了設(shè)備故障隱患。對發(fā)電機滑環(huán)溫度的監(jiān)視也十分重要，我們定時對滑環(huán)的溫度進行測量并做好記錄，當溫度超過允許值時及時采取措施。水電站曾出現(xiàn)過發(fā)電機滑環(huán)過熱使碳刷卡環(huán)燒壞變形致使發(fā)電機勵磁回路出現(xiàn)短路的事故，因此對電氣設(shè)備相關(guān)部分的溫度監(jiān)視就顯得十分必要。在監(jiān)測電氣設(shè)備的溫度時主要監(jiān)測電氣連接部分、滑動部分、電磁線圈部分，通過比較，及時發(fā)現(xiàn)問題并處理，能有效防止電氣設(shè)備故障和事故的發(fā)生。

水電站電氣一次設(shè)備溫度監(jiān)測的主要內(nèi)容有：發(fā)電機引出線及中性點引出線各電氣連接處；發(fā)電機定子線圈溫度及鐵心溫度；各種高壓斷路器電氣連接部分溫度；高壓隔斷開關(guān)的刀口及相關(guān)連接部分的溫度；變壓器高低側(cè)套管連接部分及鐵心和油的溫度等。

2.2電氣二次設(shè)備的溫度監(jiān)測及其內(nèi)容

電氣二次部分及常用的低壓電器及其相關(guān)回路的溫度監(jiān)視也不能忽視，電氣二次部分由于牽涉的系統(tǒng)很多，每個系統(tǒng)對電站的安全、穩(wěn)定運行都起到十分重要的作用，如繼電保護系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)、調(diào)速器系統(tǒng)、計算機綜合控制系統(tǒng)、電氣測量系統(tǒng)、音響系統(tǒng)等等，而二次回路比較抽象，一般故障很難發(fā)現(xiàn)，但其故障的根本原因主要是接觸不良、發(fā)熱、開路或短路、旁路。其中主要的原因之一就是由于發(fā)熱現(xiàn)象導致元器件的老化燒壞，所以我們在巡視二次設(shè)備時要重視對其進行溫度監(jiān)視。實踐證明，一個流過1 A電流的二次回路由于接觸不良可使故障點處發(fā)熱并燒壞接觸不良處，因為電流的熱效應(yīng)是與接觸電阻、通電時間和電流的平方成正比。實踐也證明，一個通以0.5 A電流的電磁線圈由于環(huán)境等原因?qū)е律岵涣紩r會使其燒壞，特別是二次設(shè)備的電源部分，往往是容易發(fā)熱的重點部分。

水電站電氣二次設(shè)備溫度監(jiān)測的主要內(nèi)容有：各種控制保護繼電器的線圈、各種自動化裝置的電源及其模塊，各種自動化裝置的功率模塊。與此同時，還要監(jiān)測各種二次設(shè)備的環(huán)境溫度，如果超出設(shè)備的允許值必須采取降溫措施。

2.3機械設(shè)備的溫度監(jiān)測及其內(nèi)容

水電站的機械設(shè)備主要有水輪機、發(fā)電機及其配套設(shè)備、氣、水等各種泵體，這些轉(zhuǎn)動的機械設(shè)備長期處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)，受到滾動摩擦或滑動摩擦及環(huán)境等其他因素的影響會使其設(shè)備溫度升高超過允許值，通過對這些設(shè)備的溫度監(jiān)測可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備的潛在故障。筆者曾多次通過溫度測量發(fā)現(xiàn)瀟湘水電站機械的潛在故障，如通過測量冷卻水泵軸承蓋表面溫度達到90℃，及時對水泵進行解體檢修發(fā)現(xiàn)軸承已嚴重缺少潤滑油并有較嚴重的磨損現(xiàn)象，更換軸承后將故障消除在萌芽狀態(tài)。筆者有一次通過測量機組潤滑油進油的油溫，發(fā)現(xiàn)油溫與同等環(huán)境及負荷條件下比較偏高3～4℃，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是機組潤滑油冷卻器供水泵因垃圾堵塞而使冷卻水水量減少所致，及時發(fā)現(xiàn)并排除了這一安全隱患。而通過監(jiān)測1號發(fā)電機空氣冷卻器冷風溫度與同等環(huán)境及負荷條件下比較偏高5～6℃，發(fā)現(xiàn)了空氣冷卻器冷卻水管堵塞的故障等。

水電站機械設(shè)備溫度監(jiān)測的主要內(nèi)容有：機組潤滑油溫，機組操作油溫、冷卻水泵、壓油泵、潤滑油泵各軸承溫度、水輪機正推力瓦溫度、徑向軸承溫度、發(fā)電機徑向軸承溫度、發(fā)電機空冷器熱風、冷風溫度等。

3　絕緣監(jiān)測對水電站電氣設(shè)備狀態(tài)維護的重要作用及其主要內(nèi)容

3.1發(fā)電機的絕緣監(jiān)測及其內(nèi)容

發(fā)電機是水電站最重要的設(shè)備之一，它的運行狀態(tài)直接關(guān)系到電站安全與效益。由于發(fā)電機長期處于運行狀態(tài)，熱效應(yīng)與電動力的長期作用，加上機組油污的化學作用都會影響發(fā)電機的絕緣，發(fā)電機的主要故障也是由于絕緣受損引起的，因此對發(fā)電機的絕緣監(jiān)測在水電站狀態(tài)維護中顯得十分重要。筆者所在的水電站發(fā)電機曾多次通過絕緣監(jiān)測發(fā)現(xiàn)了發(fā)電機潛在故障。如在夏季因洪水停機后再開機時，對發(fā)電機的絕緣進行測量發(fā)現(xiàn)絕緣下降，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是由于停機過程中發(fā)電機線圈溫度急劇下降而產(chǎn)生了大量的凝露水造成絕緣下降，對其進行干燥處理后絕緣恢復正常，有效地控制了發(fā)電機故障的發(fā)生。這也證明，水電站每次開機前均應(yīng)對發(fā)電機的絕緣進行測量，這是控制發(fā)電機故障發(fā)生的最有效方法之一。通過對發(fā)電機的絕緣不定期的進行測量，及時發(fā)現(xiàn)問題并處理，對發(fā)電機的狀態(tài)進行全面掌控。

發(fā)電機絕緣監(jiān)測的主要內(nèi)容有：定子線圈及其引出線絕緣電阻、勵磁回路絕緣電阻、定子線圈的泄漏電流等。

3.2變壓器的絕緣監(jiān)測及其內(nèi)容

變壓器是水電站的主要電氣設(shè)備之一，通過對變壓器的絕緣監(jiān)測可以保證水電站的安全和經(jīng)濟運行。測定變壓器絕緣電阻和吸收比，可以靈敏地發(fā)現(xiàn)變壓器絕緣的整體或局部受潮，檢查各部件絕緣表面的臟污及局部缺陷；檢查有無短路、接地及瓷件破裂等缺陷。

變壓器絕緣監(jiān)測的主要內(nèi)容有：絕緣電阻及吸收比，直流泄漏電流、介質(zhì)損失值。

3.3其他電氣設(shè)備的絕緣監(jiān)測及其內(nèi)容

水電站的電氣設(shè)備種類很多，有一次設(shè)備、二次設(shè)備。大部分電氣設(shè)備故障的主要原因都是因異常溫度和絕緣受損而引起，因此對所有電氣設(shè)備的絕緣監(jiān)測顯得十分重要，我們目前提倡不但要對電氣設(shè)備進行定期的計劃性預防性試驗，而且要在平時的運行過程中一旦有機會就要對設(shè)備的絕緣進行測量，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的潛在缺陷。這是電氣設(shè)備狀態(tài)維護一個最簡單、最實用的方法。我們在日常工作當中應(yīng)對以下電氣設(shè)備進行絕緣監(jiān)測：電力電纜、高壓斷路器、電流、電壓互感器、二次電纜、高、低壓電動機、高、低壓母線等。

4　結(jié)束語

在水電站機電設(shè)備狀態(tài)維護過程中，通過溫度監(jiān)測和絕緣監(jiān)測能夠很好的發(fā)現(xiàn)機電設(shè)備特別是電氣設(shè)備的大部分潛在故障，是保障機電設(shè)備長周期、可靠、安全、經(jīng)濟運行的最有效手段之一。

作者簡介：張方慶（1979-），男，高級工程師，從事電氣設(shè)備技術(shù)管理工作。

收稿日期：2015-12-14

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.04.008

中圖分類號：TV736

文獻標識碼：B

文章編號：1672-5387（2016）04-0025-03