變電一次主要設備的故障預測及檢測方式分析

彭洪斌

摘要：文章在簡單介紹我國變電一次主要設備運行現狀及發展趨勢的基礎上，對常見的預測與檢測方法進行了分析，并就變壓器、斷路器、避雷器故障的預測和檢測方法以及紅外檢測技術進行了詳細討論，以期對實際工作的有效開展起到參考和借鑒的作用。

關鍵詞：變電一次設備；故障預測；故障檢測

中圖分類號：TM64 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）08-0126-02

1 概述

在高壓電網的運行過程中，過電壓、超負荷、絕緣老化受潮、維護不及時、錯誤操作等種種因素都可能導致變電一次設備的缺陷或誘發各類故障，并最終影響電網系統的安全性與穩定性。近年來，國內的變電設備開始表現出高電壓、大容量的發展趨勢，人民群眾的生產生活對于供電可靠性的要求也在不斷提升，極大地限制了變電站停電作業的適用范圍與持續時間。與此同時，隨著變電設備智能化、微型化、密封化的不斷實現，現場解體檢查的實施難度也較以往有了大幅度的提升。所以為了保證電網的安全、穩定、經濟的運行，就必須形成一套科學、合理的故障預測及檢測方法。下面我們就對變電一次主要設備故障預測與檢測的方法和技術進行分析與討論。

2 常見的預測與檢測方法

在變電一次設備中，斷路器、變壓器等主要配備了油溫表、密度繼電器、壓力表等輔助儀表，在檢測時，如果僅依靠它們對設備是否發生故障、是否存在缺陷進行判斷是無法滿足技術需求的。所以在實際操作的過程中，我們應借助以下主要方式：

（1）采取定期方式，對設備進行預防性試驗，以此判斷設備的運行是否存在異常現象。

（2）通過紅外診斷技術，對設備是否存在磁路故障、絕緣劣化、接觸不良等問題進行快速診斷。

（3）借助在線監測裝置，通過帶電測量的方法對設備是否存在異常現象進行判斷。

3 變壓器的故障預測與檢測方法分析

變電站最主要的設備之一就是變壓器，因此對變壓器的故障預測與檢測歷來是理論和實踐研究中的重要環節。變壓器故障主要分為以下兩種類型：

（1）內部故障。所謂內部故障，就是指發生于變壓器油箱內的故障，主要包括引出線接地故障、繞組線匝的匝間短路以及各相繞組的相間短路。

（2）外部故障。所謂外部故障，就是指發生于變壓器油箱外絕緣套管、引出線位置的故障，主要包括引出線的相間故障、絕緣套管的接地短路等。

在實際工作中，我們一般可通過以下方式對變壓器的故障進行預測和檢測：

（1）檢查變壓器是否存在振動或過熱現象，以及查看是否存在異常聲音或氣味。

（2）通過對絕緣油中溶解氣體色譜的分析，對變壓器內部是否存在潛在故障進行提早分析。

（3）通過介質損耗、交流耐壓、絕緣電阻等電氣試驗方法，對變壓器是否存在故障進行分析。

（4）對變壓器油的微水含量進行監測，避免油的絕緣性下降。

（5）在出口短路發生后，要對變壓器的繞組變形情況進行測量。

（6）借助局部放電監測技術對變壓器是否存在內部缺陷進行檢查。

4 斷路器的故障預測與檢測方法分析

在電力系統的控制與保護設備中，斷路器的重要性不言而喻，其作用是結合電網實際需求，投入或退出某設備或線路，從而將出現故障的設備或線路在第一時間切除，保障電網的安全、穩定運行。在運行過程中，誘發斷路器故障的原因包括以下五方面：

（1）絕緣老化或性能下降。

（2）輔助回路或電氣控制發生故障。

（3）傳動系統或操動機構發生故障。

（4）未能做到對絕緣器件和材料的合理選擇。

（5）由于觸頭接觸不良而導致燒熔、過熱，嚴重時可導致短路。

據統計：在這些誘發故障的原因中，絕緣、拒分、拒合、誤動、關合開斷故障所占比例分別為40%、22.5%、6%、7.3%、10.3%，其他類型故障所占比例為13.9%。

為了確保斷路器能夠安全、穩定地運行，盡可能避免各類故障的發生，工作人員可以通過以下方式進行故障預測與檢測：

（1）對合閘接觸器端子以及分閘、合閘電磁鐵的最小動作電壓值進行定期檢測，一般來說，該值應為30%～65%的操作電壓額定值，若低于或超過這一范圍，則提示操作機構存在故障或異常。

（2）若操作機構存在控制回路接觸不牢靠、彈簧性能下降、各部間的摩擦增大等問題，就容易導致分閘、合閘時間的改變。而當操作動力無法平衡傳遞、三相尺寸調整不當時，則容易導致三相不同期、彈跳等問題，所以應對其進行定期檢查測試。

（3）以觸頭的接觸、腐蝕、磨損情況為依據，對主回路導電電阻進行測量。

（4）可以借助分合閘耐壓試驗對真空斷路器的滅弧室真空度進行檢測。

（5）對于高壓開關柜，工作人員可通過局部放電監測對其內部導電連接、絕緣部分的缺陷進行檢測，同時還可以對觸頭接觸程度進行判斷。

5 避雷器的故障預測與檢測方法分析

在電網安全運行的保障設施中，避雷器無疑占據著首要位置，它能夠對內部誤操作引起的過電壓以及線路傳來的雷電過電壓進行限制，避免由此可能造成的各種不良后果。與碳化硅避雷器相比，金屬氧化物避雷器具有更多的優點，所以自問世以來，受到了廣泛的歡迎和好評。不過在實際應用的過程中，金屬氧化物避雷器也存在著一些不盡如人意的地方，主要包括以下四個方面：

（1）若閥片受潮或因長時間使用而出現老化現象，就可能導致避雷器熱擊穿，嚴重時甚至會引發爆炸。

（2）塵埃、雨雪均會對避雷器造成污染，由此導致的內外電位分布的差異會使避雷器發生徑向局部發電，最終造成避雷器損壞。

（3）若支持絕緣套管存在受潮、性能下降等問題，就會導致泄漏電流的不斷上升，最終將絕緣套管擊穿，嚴重時可引發爆炸。

（4）若基座、端子、瓷套的設計水平不足，那么在各種因素的影響下，就可能引起避雷器傾倒、開裂問題。

為了盡可能避免各類故障的發生，工作人員應注意采用以下預測與檢測方法：

（1）通過測試絕緣電阻的方法，對避雷器是否存在受潮問題進行初步判斷。

（2）對運行電壓下的交流泄漏電流進行測量，若避雷器處于正常狀態，那么流過的主要是容性電流，阻性電流僅占10%～20%。若避雷器存在著表面污染物附著、內部絕緣設施損壞、受潮、閥片老化等問題，那么阻性電流就會出現急劇上升的現象。

（3）利用在線監測設施對避雷器的運行情況進行

檢查。

6 紅外檢測技術

紅外檢測技術為非接觸性，檢測結果高度精確是其主要特點，由于同時具備操作簡單的優勢，所以在變電一次設備的故障分析、狀態檢查工作中是最為常用的一種技術。一般來說，變電一次設備的熱故障包括以下幾種

類型：

（1）介質的損耗大幅提升。

（2）導體的接觸或連接不牢靠。

（3）泄露電流過高或電壓分布均勻性不足。

（4）存在缺油、受潮、老化現象，并誘發局部放電。

在利用紅外檢測技術進行故障檢測時，工作人員應注意以下要求，以保障和提升檢測精確度：

（1）若檢測對象處于帶電運行狀態，應避開蓋板、門等遮擋物。

（2）避免陽光射入鏡頭，若為夜間檢測，應盡可能減少燈光。

（3）檢測對象與周圍環境溫度應≥5℃，適度應≤85%，風速應≤0.5m/s，若氣候條件惡劣，應改日進行

檢測。

（4）檢測對象應有均衡背景輻射，并盡可能避開包括人體熱源在內的熱輻射干擾。

7 結語

通過文章的分析與討論，我們可以看出在當前的變電一次設備的故障預測與檢測工作中，工作人員主要還是依靠以往的工作經驗以及常規預防試驗完成各項檢測任務。而隨著傳感、信號處理、光電、計算機、電子等技術的不斷進步，變電一次設備的在線監測裝置也開始陸續問世，這些新設備能夠對潛伏性故障進行早期發現，并向工作人員發出警報，有利于電網安全運行的保障。所以在積極總結經驗、學習新技術的同時，相關負責人也要注意做好新設備的引進工作，以便實現故障預測、檢測整體水平的進一步提升。

參考文獻

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（責任編輯：黃銀芳）