變電站一次設備檢修探析

李銳財

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

關鍵詞:變電站 一次設備 檢修

1變電站一次電氣設備的配置與特點

敞開式變電站一般配置主變壓器、斷路器、隔離開關、電流互感器、電容式電壓互感器、避雷器、母線等一次設備。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、避雷器等一次設備。通常，變電站配置的一次設備在內絕緣設計上主要有兩種。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，其次還應考慮設備外部因素如系統過電壓等的影響。

2一次設備狀態檢修系統

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

3變電站一次設備的檢修

完整意義的設備檢修應包含檢查與修理兩方面內容,設備狀態評估包含設備的性能檢測和故障診斷。設備的檢修方式主要有故障檢修、定期檢修和狀態檢修。現階段,電力公司的電氣設備檢修宜實行定期檢修為主、定期檢修與狀態檢修相結合、逐步向狀態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容,不斷提高設備的狀態評估水平;適當延長大修周期,加強設備的全過程管理,提高設備制造和運行水平。對電力設備可靠性的狀態評估是制定設備檢修策略的依據,電力設備的可靠性是機械設備和電氣元件等在規定的條件下和預定的時間內完成規定功能的能力。狀態檢修(也稱為預知性維修)以設備當前的實際工作狀況為依據,通過對設備的狀態評估,對故障部位、故障嚴重程度及發展趨勢作出判斷,從而確定各部件的最佳維修時機。狀態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。國內外對于開展狀態檢修仍處于嘗試階段,部分運行中的管理系統也僅用于個別電廠或變電站,如芬蘭的IVO輸電服務公司開發的變電站檢修管理系統(SOFIA)是建立在對變電站的長期檢修計劃的基礎上,評估設備將來狀態的一種檢修管理專家系統。電力設備狀態檢修技術必須以對設備的全面監測為基礎,需要監測的內容多、投資大,而目前有關電力設備運行狀態在線監測系統仍然存在監測點少、功能單一、缺乏系統性和綜合性,妨礙了設備狀態信息的集中和綜合。

4一次設備的狀態檢修常見問題

4.1變壓器

聲音異常。變壓器在正常運行時發出均勻的有節律的“嗡嗡”聲，如果出現其它不正常聲音，均為聲音異常。變壓器產生聲音異常的主要原因有以下幾方面:當有大容量的動力設備起動時，負荷突然增大;由于變壓器內部零件松動;當低壓線路發生接地或短路事故時。絕緣狀態檢測。變壓器的絕緣狀態主要是對變壓器的受潮和老化現象進行檢測。變壓器絕緣狀態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、斷路器出現異常聲響和嚴重過熱、斷路器分合閘中間態、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，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。由于開關本體和合閘接觸器卡滯，大軸竄動或銷子脫落和操動機構等出現故障，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出現瞬時過電壓，造成斷路器操作機構誤動;由于直流系統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，這些都會導致斷路器誤動。對此的處理方法是，首先投入備用斷路器或備用系統，然后查明誤合閘原因，設法及時排除造成誤合閘的因素，使開關恢復正常運行。

4.3隔離開關

隔離開關常見的故障主要有以下兩方面:

隔離開關載流接觸面過熱。由于隔離開關本身的特點和設計的局限，還有載流接觸面的面積度較小，加上活動性接觸環節多，容易發生接觸不良現象。因此隔離開關載流接觸面過熱成為較為普遍的問題，隔離開關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試不當，使隔離開關合閘不到位，造成接線座與觸頭臂接觸不良從而導致接線座過熱。進行刀閘大修時常發現接線座與觸指(觸頭)臂連接的緊固螺母松動現象。這種情形一般是由于制造質量不良加上現場安裝時沒能檢查出來造成的。接線座與引線設備線夾接觸不良，多數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、預防無法進行試驗、設備已有的絕緣缺陷。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。由于GIS在安裝過程中內部受到污染或發生安裝質量問題難以避免,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安裝工藝更加復雜的地下變電站來說,進行現場絕緣試驗更加重要。GIS絕緣試驗分為兩大類,一類是GIS內絕緣氣體品質及氣體泄漏試驗,另一類是組成GIS各電力設備的試驗。其中,受地下變電站環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致內部故障的意外因素,防止投運時出現絕緣故障,要求其試驗電壓不低于工廠試驗電壓的80%。根據導體電容量計算公式,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,一般采用串聯諧振耐壓裝置進行試驗,試驗接線見圖2。同時,試品在發生擊穿時放電能量大、破壞作用也相應較大。因此GIS的現場試驗宜通過斷路器和隔離開關,將整個設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、智能化技術,將由傳統的設備運行定期檢修制度向狀態檢修制度逐漸發展。對GIS進行局部放電的在線監測,可以診斷早期故障或絕緣狀態。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、氣體檢測法和光學檢測法。

5新形勢下變電檢修在電網系統重要性

為適應新的形勢，對變電站一次設備進行狀態檢修勢在必行。變電站一次設備的安全運行對整個電網系統的安全運行起著至關重要的作用。對變電站一次設備進行狀態監測及故障診斷，改變傳統的計劃周期性檢修為狀態檢修，可以大大降低電力行業的生產成本。狀態檢修是在對變電站設備運行狀態進行監測的基礎上進行的。狀態檢修具有及時處理設備隱患、克服設備定期檢修的盲目性、減少人力物力投人等優點。從而增強了設備檢修過程中的針對性和有效性。提高了設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備的使用壽命，提高了設備運行的可靠性，大大降低了變電所一次設備的檢修成本。在變電所一次設備中推行狀態檢修的直接效益:可以大量節省維修費用;延長變電所一次設備的設備使用壽命;確保輸配電的可靠性:降低檢修成本、減少檢修風險。由于狀態檢修具有極大的優越性，它將成為變電所一次設備檢修的必然選擇。

結束語

隨著我國電力體制改革的不斷深人，定期檢修制度已經不能完全適應形勢發展的需要。因此，迫切希望能實現對變電站一次設備檢修管理由“到期必修、修必修好”的方針向“應修必修、修必修好”的觀念轉變，對變電站一次設備實施狀態檢修。隨著在線監測技術、數字化變電站的快速發展，以及我國電力體制正逐步解除管制，對變電站一次設備實現狀態檢修不僅成為可能而且成為必要。