泵站机电设备维护管理的重要性及问题分析

南水北调东线工程共设 13 级提水泵站，拥有着世界上规模最庞大的泵站群。泵站内部电气设备非常多，一旦个别泵站出现运行问题，将对南水北调工程泵站的总体运行效率产生较大的影响，而水利泵站的电气设备问题具有隐蔽性强、故障判定较难、影响性大等特征。所以，强化电气设备的安全运行管理势在必行。

1 泵站机电设备的维护管理的重要性

南水北调工程是事关国计民生的战略性基础设施，是优化我国水资源配置，促进经济社会可持续发展的重大战略性基础工程。因此，加强工程管理，确保安全运行，是一项造福社会和沿线群众的头等大事。伴随着城市建设进程的不断加快，城市用水量逐年升高，需要及时保证南水北调工程泵站运行和建设的安全及稳定[1]。为保证泵站工程的安全运行，需要提前调查和分析泵站内部各种电气设备可能存在的问题，事先完成好预防任务。

2 泵站机电设备运行中存在的相关问题

2.1 主变压器常见故障及原因

（1）声音异常。主要原因：负荷变化较大或过负荷；个别零件松动，如铁芯的穿芯螺钉夹得不紧，使铁芯松动；内部接触不良或有绝缘击穿；系统短路或接地；系统发生铁磁谐振。

（2）油温升高。主要原因：涡流或穿芯螺钉绝缘损坏；散热装置故障；绕组局部匝间或层间短路，内部连接点有故障，接触电阻加大。

（3）三相电压不平衡。主要原因：三相负载不平衡，引起中性点位移；系统发生铁磁谐振；绕组局部匝间或层间短路。

（4）瓦斯保护动作。主要原因：滤油、加油不规范，或冷却系统不严密，使空气进入变压器；油位过低或漏油。变压器内部故障，产生气体。保护装置二次回路故障。

（5）绝缘套管闪络。主要原因：表面积垢严重或有裂纹；套管密封不严，进水使绝缘受潮；电容芯子制造不良，内部游离放电。

2.2 主电动机常见故障及原因

（1）绝缘老化。主要原因：电机运行过程中产生的热量导致绝缘材料发生物理和化学变化，最终导致绝缘性能下降。（2）定子故障。主要原因：运行环境湿度较大；长期过电压和过电流；气隙内有杂物；线圈或铁芯松动。（3）转子故障。主要原因：频繁启动使阻尼绕组承受很大的热应力，导致绕组开焊等故障。（4）推力轴承故障。主要原因：推力瓦质量不过关；润滑油油质不佳；技术供水中断或渗漏；轴电流；安装质量不过关[2]。（5）碳刷和滑环故障。主要原因：碳刷或滑环表面积垢；碳刷压力不适当；滑环与机组轴线不同轴。

2.3 主水泵常见故障及原因

（1）水导轴承及轴径磨损故障。主要原因：径向载荷过大，超过轴承承载能力；轴径摆度过大；河水中杂质较多，硬质沙粒进入轴承与轴径间隙中，磨损轴径及轴承[2]。（2）水泵气蚀。主要原因：气蚀成因较为复杂，一般只能减轻，不可避免。气蚀主要与水泵气蚀性能、水流流态、运行工况及产品制造材料有关。（3）填料密封故障。主要原因：填料过松易导致漏水量过大，过紧易导致填料和轴径磨损加剧。所以，压紧度应适当，允许滴状渗水。（4）叶片调节机构。目前泵站的叶片调节多采用液压式和机械式两种。液压式叶片调节机构的主要故障表现为密封问题造成的渗漏油；机械式叶片调节机构的主要故障表现为调节轴窜动和调节器（分离器）轴承发热。

2.4 真空断路器常见故障及原因

真空断路器因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名，其具有体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点，在泵站中得到广泛应用。

（1）真空断路器真空泡真空度降低。主要原因：真空泡内波形管的材质或制作工艺存在问题，多次操作后出现漏点；真空泡的材质或制作工艺存在问题，真空泡本身存在微小漏点；分体式真空断路器在操作时，由于操作连杆的距离比较大，直接影响真空断路器的同期、弹跳、超行程等特性，使真空度降低的速度加快。

（2）真空断路器合闸失灵。主要原因：线路上有故障；操作不当；操作、合闸电源问题或电气二次回路故障；断路器本体传动机构和操动机构的机械故障等。

（3）真空断路器分闸失灵。主要原因：分闸操作回路断线;分闸线圈断线；操作电源电压降低；分闸线圈短路，分闸能力降低；分闸顶杆变形，分闸时存在卡涩现象等。

（4）真空断路器弹簧操作机构合闸储能回路故障。弹簧操作机构合闸储能回路故障的现象有：合闸后无法实现分闸操作；储能电机运转不停止等。其原因主要是行程开关安装位置的偏上或偏下，以及行程开关是否损坏。

（5）真空断路器分合闸不同期，弹跳数值大。真空断路器本体机械性能较差，多次操作后，由于机械原因导致不同期，弹跳数值偏大；分体式断路器由于操作杆距离较大，分闸力传到触头时，各相之间存在偏差，导致不同期、弹跳数值偏大。

3 泵站机电设备的维护管理对策

泵站日常维护工作的质量直接决定了机电设备的完好率，较高的完好率保证了设备的安全运行。

为了确保机电设备长期处于良好的工作状态，泵站专业技术人员需要从以下几个方向来管理与维护电气设备。

3.1 变压器的维护与运行

（1）严格按规范要求做好变压器预防性试验。按规定做好预防性试验，并和历年来的试验数据进行比对，不应有较大幅度变化。新安装变压器还应在投运 5 年后做一次吊芯（罩）检查，检查线圈、切换装置、铁芯、绝缘、支架等装置情况，重点做好紧固件的紧固情况和穿芯螺钉的绝缘情况检查。

（2）做好变压器日常维护和运行巡视检查。日常维护主要做好变压器器身的清洁工作，尤其是绝缘套管是否清洁，有无破损裂纹和闪络痕迹，检查变压器油枕和充油套管的油位、油色是否正常，器身密封有无泄漏，检查冷却装置运转是否正常，检查外壳接地应良好，呼吸器应畅通，吸潮剂不应饱和等。在运行过程中，变压器要按照规定时间进行巡查[3]。

重点包含：检查变压器上层油温是否正常（一般规定变压器上层油温应在 85 ℃ 以下，强迫油循环水冷却变压器上层油温应在 75 ℃ 以下）；检查变压器声音是否正常（正常情况应是均匀的“嗡嗡”声）；检查三相电流、电压的平衡情况，检查二次侧电压是否正常，如超过额定电压的±5%，则应调整变压器分接开关。

（3）做好特殊巡视。在大风时应检查附近有无易被吹起的杂物，并注意观察引线的摆动情况；大雾时检查套管有无闪络、放电痕迹；大雪时检查器盖至套管间有无积雪、挂冰情况，油位计、温度计、瓦斯继电器有无积雪覆盖；雷雨后检查避雷器计数器动作情况并做好记录；气温突变时检查油位、油温变化情况等。

3.2 主机组的维护与运行

严格按规范要求做好预防性试验和设备大修。主电机每年和大修后应按规定做好电气预防性试验，并和历年来的试验数据进行比对，不应有较大幅度变化。严格按照规范要求做好机组大修工作，确保大修质量，严格按照《泵站安装及验收规范》组织验收。

做好日常维护和运行巡视检查。日常维护主要做好定期和经常性维护检查，清扫定转子积垢、油污，检查定转子间隙有无杂物；检查测试滑环碳刷压力并给予调整，压力一般以 0.15～0.25 kg/cm2 为宜；检查油缸油位、油质应正常；检查清扫一次、二次回路及附属设备等。

运行中严格按运行规程要求进行巡视，详细检查和记录机组运行时的各种电气量和温度量，发现异常及时加以处理；严密监视上下游水位变化，适时调整叶片角度，尽量使机组运行在高效区。

3.3 真空断路器的运行养护和管理

严格按规程做好电气预防性试验。除做好工频耐压试验及绝缘电阻测试外，还应测试真空断路器的回路电阻。另外由于有些故障为隐性故障，所以在定期检修时应使用真空度测试仪检查真空泡的真空度，发现真空度降低应及时更换，同时使用高压开关特性测试仪做好真空断路器的分合闸时间、行程、同期性等特性测试。

做好运行巡视检查和日常维护、检修工作。设备运行时应按规定进行巡视检查，检查断路器分合闸位置是否正确，支撑绝缘子有无损伤和放电痕迹，真空灭弧室有无异常，连接部位有无过热现象等检查。

日常维护工作主要是清理设备的灰尘，保证设备良好的工作环境；更换或修理易损件；紧固和检查导线接头；保养传动机构，使用润滑油对摩擦部分进行润滑；检查控制开关和辅助触点是否接触良好；检查分合闸线圈阻值；检查各行程开关状况等。检修和保养后还应进行 2～3 次分合闸试验，以确定断路器状态。

4 结语

系统维护，责任重大。为确保泵站的安全和高效运行，要求在安装和检修中严把质量关，日常维护工作做细、做实，提高设备的完好率[4]。运行人员严格执行巡视检查制度，及时发现运行中的安全隐患并及时加以排除，最大限度地减少故障发生，使工程效益得到充分发挥。