變電站一次設(shè)備檢修探析

李銳財

摘 要: 新形勢下由于狀態(tài)檢修具有極大的優(yōu)越性，它將成為變電所一次設(shè)備檢修的必然選擇，對整個電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運行起著至關(guān)重要的作用。本文分析變電站變壓器、GIS等主要設(shè)備的檢修和試驗方法，從實踐中深析一次設(shè)備中的變壓器、斷路器、隔離開關(guān)的狀態(tài)檢修。

關(guān)鍵詞:變電站 一次設(shè)備 檢修

1變電站一次電氣設(shè)備的配置與特點

敞開式變電站一般配置主變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電容式電壓互感器、避雷器、母線等一次設(shè)備。GIS壓變電站一般配置主變壓器、GIS或HGIS組合電器、電容式電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備。通常，變電站配置的一次設(shè)備在內(nèi)絕緣設(shè)計上主要有兩種。一種是油紙(膜)組合絕緣，如主變壓器、高壓電抗器等，另一種是SF6氣體絕緣，如SF6斷路器、GIS或HGIS組合電器。但影響設(shè)備壽命的因素則涵蓋了電氣、機械和熱性能多方面的因素，其次還應(yīng)考慮設(shè)備外部因素如系統(tǒng)過電壓等的影響。

2一次設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)

狀態(tài)檢修是根據(jù)先進的狀態(tài)監(jiān)測和分析診斷技術(shù)提供的設(shè)備狀態(tài)信息，基于設(shè)備在需要維修之前存在一個使用壽命特點，來判斷設(shè)備的異常，預(yù)測設(shè)備的故障，根據(jù)設(shè)備的健康狀態(tài)來適時安排檢修計劃，實施設(shè)備不定期檢修及確定檢修項目。狀態(tài)檢修能有效地克服定期檢修造成設(shè)備過修或失修的問題，提高設(shè)備的安全性和可用性。狀態(tài)檢修是一個系統(tǒng)的工程，其核心部分主要有變電站一次設(shè)備的狀態(tài)檢測、設(shè)備的故障診斷以及設(shè)備的狀態(tài)預(yù)測等。

3變電站一次設(shè)備的檢修

完整意義的設(shè)備檢修應(yīng)包含檢查與修理兩方面內(nèi)容,設(shè)備狀態(tài)評估包含設(shè)備的性能檢測和故障診斷。設(shè)備的檢修方式主要有故障檢修、定期檢修和狀態(tài)檢修。現(xiàn)階段,電力公司的電氣設(shè)備檢修宜實行定期檢修為主、定期檢修與狀態(tài)檢修相結(jié)合、逐步向狀態(tài)檢修過渡的檢修模式。具體的檢修策略:堅持定期巡視檢查和定期檢測,積極開展新的檢測內(nèi)容,不斷提高設(shè)備的狀態(tài)評估水平;適當(dāng)延長大修周期,加強設(shè)備的全過程管理,提高設(shè)備制造和運行水平。對電力設(shè)備可靠性的狀態(tài)評估是制定設(shè)備檢修策略的依據(jù),電力設(shè)備的可靠性是機械設(shè)備和電氣元件等在規(guī)定的條件下和預(yù)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。狀態(tài)檢修(也稱為預(yù)知性維修)以設(shè)備當(dāng)前的實際工作狀況為依據(jù),通過對設(shè)備的狀態(tài)評估,對故障部位、故障嚴重程度及發(fā)展趨勢作出判斷,從而確定各部件的最佳維修時機。狀態(tài)檢修作為一種先進的檢修體制,是與多方面的管理工作分不開的。國內(nèi)外對于開展?fàn)顟B(tài)檢修仍處于嘗試階段,部分運行中的管理系統(tǒng)也僅用于個別電廠或變電站,如芬蘭的IVO輸電服務(wù)公司開發(fā)的變電站檢修管理系統(tǒng)(SOFIA)是建立在對變電站的長期檢修計劃的基礎(chǔ)上,評估設(shè)備將來狀態(tài)的一種檢修管理專家系統(tǒng)。電力設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)必須以對設(shè)備的全面監(jiān)測為基礎(chǔ),需要監(jiān)測的內(nèi)容多、投資大,而目前有關(guān)電力設(shè)備運行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)仍然存在監(jiān)測點少、功能單一、缺乏系統(tǒng)性和綜合性,妨礙了設(shè)備狀態(tài)信息的集中和綜合。

4一次設(shè)備的狀態(tài)檢修常見問題

4.1變壓器

聲音異常。變壓器在正常運行時發(fā)出均勻的有節(jié)律的“嗡嗡”聲，如果出現(xiàn)其它不正常聲音，均為聲音異常。變壓器產(chǎn)生聲音異常的主要原因有以下幾方面:當(dāng)有大容量的動力設(shè)備起動時，負荷突然增大;由于變壓器內(nèi)部零件松動;當(dāng)?shù)蛪壕€路發(fā)生接地或短路事故時。絕緣狀態(tài)檢測。變壓器的絕緣狀態(tài)主要是對變壓器的受潮和老化現(xiàn)象進行檢測。變壓器絕緣狀態(tài)檢測通過電氣絕緣特性試驗、油簡化試驗、絕緣紙含水量、老化試驗等進行狀態(tài)評估、分析。引線部分故障。引線部分故障主要有引線燒斷、接線柱松動等。引線部分與接線柱連接松動，導(dǎo)致接觸不良。引線之間焊接不牢，造成過熱或開焊。如果不及時處理，將造成變壓器不能正常運行或三相電壓不平衡而燒壞用電設(shè)備。

4.2斷路器

斷路器常見的故障有:斷路器拒動、斷路器誤動、斷路器出現(xiàn)異常聲響和嚴重過熱、斷路器分合閘中間態(tài)、斷路器著火和斷路器爆炸等。由于直流電壓過低、過高，合閘保險及合閘回路元件接觸不良或斷線，合閘接觸器線圈極性接反或低電壓不合格，合閘線圈層次短路，二次接線錯誤，操作不當(dāng)，遠動回路故障及蓄電池容量不足等因素，都能造成斷路器拒動。由于開關(guān)本體和合閘接觸器卡滯，大軸竄動或銷子脫落和操動機構(gòu)等出現(xiàn)故障，都能造成斷路器拒動。由于合閘接觸器最低動作電壓過低和直流系統(tǒng)出現(xiàn)瞬時過電壓，造成斷路器操作機構(gòu)誤動;由于直流系統(tǒng)兩點或多點接地造成二次回路故障;由于互感器極性接反、變比接錯，造成二次回路錯接線;由于絕緣降低、兩點接地，造成直流電源回路故障以及誤操作或誤碰操作機構(gòu)，這些都會導(dǎo)致斷路器誤動。對此的處理方法是，首先投入備用斷路器或備用系統(tǒng)，然后查明誤合閘原因，設(shè)法及時排除造成誤合閘的因素，使開關(guān)恢復(fù)正常運行。

4.3隔離開關(guān)

隔離開關(guān)常見的故障主要有以下兩方面:

隔離開關(guān)載流接觸面過熱。由于隔離開關(guān)本身的特點和設(shè)計的局限，還有載流接觸面的面積度較小，加上活動性接觸環(huán)節(jié)多，容易發(fā)生接觸不良現(xiàn)象。因此隔離開關(guān)載流接觸面過熱成為較為普遍的問題，隔離開關(guān)過熱部位主要集中在觸頭和接線座。接觸不良。由于制造工藝不良或安裝調(diào)試不當(dāng)，使隔離開關(guān)合閘不到位，造成接線座與觸頭臂接觸不良從而導(dǎo)致接線座過熱。進行刀閘大修時常發(fā)現(xiàn)接線座與觸指(觸頭)臂連接的緊固螺母松動現(xiàn)象。這種情形一般是由于制造質(zhì)量不良加上現(xiàn)場安裝時沒能檢查出來造成的。接線座與引線設(shè)備線夾接觸不良，多數(shù)是由于安裝工藝不良造成的。例如安裝時沒有對接觸面進行足夠的打磨和進行可靠的連接，銅鋁接觸時不采用銅鋁過渡材料等。

變電站G IS的電氣試驗檢修

除了常規(guī)的試驗方法外,對主變的日常運行,進行在線檢測與診斷可以彌補、預(yù)防無法進行試驗、設(shè)備已有的絕緣缺陷。目前對油浸電力變壓器比較有效的在線檢測方法主要有:油中溶解氣體的色譜分析、微量水分的在線檢測及局部放電檢測,其中變壓器油中氣體在線檢測系統(tǒng)。由于GIS在安裝過程中內(nèi)部受到污染或發(fā)生安裝質(zhì)量問題難以避免,在運輸過程中也有可能使得其絕緣部件受到損傷。因此為了檢驗GIS安裝之后絕緣是否完好,型式試驗和出廠試驗顯然不能滿足要求,對于GIS安裝工藝更加復(fù)雜的地下變電站來說,進行現(xiàn)場絕緣試驗更加重要。GIS絕緣試驗分為兩大類,一類是GIS內(nèi)絕緣氣體品質(zhì)及氣體泄漏試驗,另一類是組成GIS各電力設(shè)備的試驗。其中,受地下變電站環(huán)境影響最大的試驗為交流耐壓試驗。耐壓試驗的目的是檢查總體裝配的絕緣性能,消除運輸和安裝中可能造成的導(dǎo)致內(nèi)部故障的意外因素,防止投運時出現(xiàn)絕緣故障,要求其試驗電壓不低于工廠試驗電壓的80%。根據(jù)導(dǎo)體電容量計算公式,可以近似得出GIS單相母線單位長度的電容量:C /l≈55. 5(PF/m)。由此可見GIS試品的電容量很大,要求其試驗電源的容量也必須很大,一般采用串聯(lián)諧振耐壓裝置進行試驗,試驗接線見圖2。同時,試品在發(fā)生擊穿時放電能量大、破壞作用也相應(yīng)較大。因此GIS的現(xiàn)場試驗宜通過斷路器和隔離開關(guān),將整個設(shè)備分成幾個部分進行試驗,以減少試驗電源的容性負載、限制擊穿時的放電能量。對GIS的在線檢測技術(shù)、智能化技術(shù),將由傳統(tǒng)的設(shè)備運行定期檢修制度向狀態(tài)檢修制度逐漸發(fā)展。對GIS進行局部放電的在線監(jiān)測,可以診斷早期故障或絕緣狀態(tài)。目前已有方法可分為電量檢測法與非電量檢測法。電量檢測法有:外部電極法、接地線電磁耦合法、絕緣子中預(yù)埋電極法和超高頻檢測法;非電量檢測法:機械振動檢測法、氣體檢測法和光學(xué)檢測法。

5新形勢下變電檢修在電網(wǎng)系統(tǒng)重要性

為適應(yīng)新的形勢，對變電站一次設(shè)備進行狀態(tài)檢修勢在必行。變電站一次設(shè)備的安全運行對整個電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運行起著至關(guān)重要的作用。對變電站一次設(shè)備進行狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷，改變傳統(tǒng)的計劃周期性檢修為狀態(tài)檢修，可以大大降低電力行業(yè)的生產(chǎn)成本。狀態(tài)檢修是在對變電站設(shè)備運行狀態(tài)進行監(jiān)測的基礎(chǔ)上進行的。狀態(tài)檢修具有及時處理設(shè)備隱患、克服設(shè)備定期檢修的盲目性、減少人力物力投人等優(yōu)點。從而增強了設(shè)備檢修過程中的針對性和有效性。提高了設(shè)備的綜合分析能力和精細化管理水平，從而最大限度的延長了設(shè)備的使用壽命，提高了設(shè)備運行的可靠性，大大降低了變電所一次設(shè)備的檢修成本。在變電所一次設(shè)備中推行狀態(tài)檢修的直接效益:可以大量節(jié)省維修費用;延長變電所一次設(shè)備的設(shè)備使用壽命;確保輸配電的可靠性:降低檢修成本、減少檢修風(fēng)險。由于狀態(tài)檢修具有極大的優(yōu)越性，它將成為變電所一次設(shè)備檢修的必然選擇。

結(jié)束語

隨著我國電力體制改革的不斷深人，定期檢修制度已經(jīng)不能完全適應(yīng)形勢發(fā)展的需要。因此，迫切希望能實現(xiàn)對變電站一次設(shè)備檢修管理由“到期必修、修必修好”的方針向“應(yīng)修必修、修必修好”的觀念轉(zhuǎn)變，對變電站一次設(shè)備實施狀態(tài)檢修。隨著在線監(jiān)測技術(shù)、數(shù)字化變電站的快速發(fā)展，以及我國電力體制正逐步解除管制，對變電站一次設(shè)備實現(xiàn)狀態(tài)檢修不僅成為可能而且成為必要。