刍谈水电站电气设备的可靠性

罗金

四川省渠县龙潭堰管理所

摘要：随着我国社会经济的不断发展，水电站的发展也在不断走向新的高度。对水电站电器设备的选择、使用显得尤为重要。水电站的电气设备是水电站重要的机械设备它能进行有效的能量转化设备。在具体的发电过程中，发电设备的出现故障会严重影响水电站的正常工作，造成一定的经济损失。基于这样的背景之下，水电站的电气设备的可靠性是其发电工作正常运转的关键之一。本文简单阐述水电站电气设备可靠性测试方法，分析现阶段我国水电站电气设备的可靠性，积极探究电气设备故障解决方法及实施步骤，以促进我国水电站的不断发展壮大。

关键词：水电站；电气设备；可靠性；分析

随着社会经济的不断发展，电力能源的应用越来越广泛，水电站的发展在逐渐走向新的发展道路。水电是重要的可再生资源，可以持续永久的利用，对环境不会造成太大的影响。水电站的电器设备是完成水能发电的重要设备，在具体的水电站运转工作中，对电器设备的可靠性进行有效的分析，能及时预见水电站正常运转存在的隐患，排除一些可能发生的问题，确保水电站的发电工作正常运转。

一、常见的水电站电器设备可靠性测试方法

想要准确评测水电站电气设备可靠性水平，就必须要选择正确的测试方法，对此，我国相关质监部门做出了一定要求，并总结出现阶段常用的几种方法：

（一）实验室测试方法

实验室往往拥有更加优越的工作条件和试验条件，通过在实验室进行模拟实验可以复制实际中的使用条件，并进行试验，通过累计失效数和时间等一系列数据来测算出可靠性指标，这样的试验便是实验室的可靠性试验[1]。实验室可靠性试验的测试方法优点在于能够得出与实际相贴近的结果，但同时也存在着一定的缺陷。这种方法对资金、设备和技术人员的要求较高，所以成本花费较大，并不适用于小规模的生产测试。

（二）保证实验方法

由于水电站电气设备是由大量的元器件所组成，所以当其发生故障时，常常不会以某几种故障为主，会呈现出多元化、随机化的形式特征，所以它的失效率具有随着时间变化而变化的特性，也就是说它的故障服从指数的分布具有跟随时间变化的特性[2]。这就要求我们，在此类设备出厂之前，必须要对其进行规定条件下的无故障工作试验，也就是工作人员口头上常说的“烤机”。烤机，是一种在出厂前对产品进行早期失效的测试考核，这样可以提早完成对设备的改进，使其是效率达标。这种方法的优点在于成本小，其缺点在于，耗费时间长，适用于设备的样本，适合小量、大系统生产的产品。这种方法对于设备的电路复杂、可靠性要求较高、台数较少的设备适用度较高。

（三）现场试验方法

对设备进行现场试验是一种最为直观的方式，在具体操作时，将得到的真实可信的可靠性参数进行科学的物理数据统计，最终得出准确的数据指标。这样不仅能够真实反应产品在实际使用中的可靠性参数，还能够享受直接费用低廉的优点，并且，因其试验场所即为工作场所，完成后设备即进入正常使用。

二、水电站电器设备的可靠性分析

电力系统所具有的可靠性主要代表的是为用户提供合格质量的电能的能力，它的单位是概率，质量合格主要是将电能的频率以及电压保持到所规定的范围之内。它的可靠性分析主要可以从两个方面进行，分别是发电控制设备的分析以及输变电设备的分析。

（一）发电控制的设备分析

发电控制设备主要包括六个组成部分，分别为：定子、转子、继电保护、调速系统以及励磁系统，与机组顺序自动控制系统[3]。这六个部分中的定子以及转子是最小单元，不可以再分下去。六个组成部分是具有或门的关系的，也就是任意一个单元出现问题，都会造成系统的故障。对于励磁系统来说，故障分析主要集中在控制系统、调节器、功率柜以及灭磁开关子系统四个部分，之间的关系也是属于或门关系，任意一个单元出现问题，都还造成励磁系统的故障。励磁系统中主要包括两个部分，分别为电源以及继电器。

而功率柜则主要包括两个部分，分别为整流部件与开关，也是有或门关系的。对于灭磁开关则分为机械与电气两个部分，具有或门关系。调速系统主要是由电液转换器与电气、机械三个部分组成的，其故障分析应该集中在这三个部位的分析。调速系统的电气部分可以划分为控制部分以及输出继电器部分。而机组顺序自动控制系统主要有两个部分，分别为电源和中继器。发电控制设备发生故障，主要就可以从其组成部件各个部分进行分析。

（二）输变电设备分析

输变电设备可以分为三个部分，分别为变压器、短路器以及电气主接线。系统的正常运行需要每一个部件的正常，之间的关系是或门关系。电气主接线比较复杂，系统是桥型的，通过分解，形成串并联结构的系统[4]。同时，在输变电设备的分析中，必须要对其主接线进行分析，将其作为一个基本的时间。通过分解计算主接线，并将其作为引起故障的事件，最后再进行分析计算。

三、故障解决方法及实施步骤

（一）故障树结构概述

所谓故障树，指的就是边和顶点之间的集合图。在边和顶点之间进行联结但不存在闭合回路，即起始点和终止点是同一点。通常情况下，故障树也可以被称为逻辑树。边线所代表的是系统、子系统或者元件故障，而顶点所代表的即为逻辑运算。与树根对应的事件被称为顶事件。由于下一级存在所引起的顶事件发生后，就会向下传递延续下去。一般来说，顶事件代表的就是系统故障，是在事先就被系统的故障标准定义的，其它事件代表的就是可以继续分解的子系统故障或者不可分解的元件故障。当到达元件故障层面，就形成了所谓的故障树。

（二）利用故障树进行分析的特点

首先要对故障的原因进行调查了解，把故障原因对系统所造成的影响程度进行评估，并采取相关措施进行改进。其次，将故障作为分析对象，随后运用推理和理论对故障和危险进行系统分析，确定原因和关系。接下来对产品、装景系统和部件的安全性和可靠性进行实质性分析。最后就能够实现根据已经确定的故障过程对安全性做出判断，并采用相关措施加以改进和维修等。此外，避免了可靠性试验和故障分析出现疏漏，对原有技术进行完善，实现了高效灵活的应用。

（三）实施步骤

应用FTA计算电气设备的可靠性具体操作流程中包含选取顶事件，建立故障树，逻辑图对比，计算故障树的最小割集四个环节。但是在实际的操作中要对各个环节的程序进行规范，例如在对顶事件的选取中就要明确顶事件是否发生，同时顶事件要具备可持续分解性，而且可以对其度量进行定量。建立故障树并同逻辑图进行对比是应用FTA故障树分析中最为关键的环节[5]。建立故障树是为了能够准确的找出故障和故障的根源之间的逻辑关系，通过用一种特殊的图画图形更加直观的反应这种关系。对故障数进行定性和定量两种分析，通过分析与计算就可以得出顶事件的概率，最终得出系统故障的概率。

结语

在具体的水电站工作中，对电器设备的可靠性进行有效的分析，简单了解电器设备可靠性测试方法，分析现阶段我国水电站中电气设备可靠性，探究其故障解决的新方法及实施步骤，才能确保水电站电器设备的正常运转。除此之外，水电站的电气设备的可靠性状况也会直接影响整个电站的机组安全。因此，探究其故障解决方法，提高其设备的可靠性，是未来水电站发展的重要举措。

参考文献：

[1]王炳城.浅谈水电站电气设备的可靠性研究[J].科技创业家，2012，（8）：176.

[2]曾明奇.关于水电站的电气设备的可靠性分析与探讨[J].科技传播，2011，（11）：30，39.

[3]边巴.110kVGIS设备在金河水电站的应用[J].水力发电，2004，30（7）：52-53.

[4]桑振海.龙羊峡水电站电气设备可靠性分析[D].天津大学，2003.DOI：10.7666/d.y592064.

[5]陆俭国，王景芹，陆宾等.电器可靠性工作概况与发展前景[J].低压电器，2014，（2）：1-7.