變電運(yùn)行中的故障以及解決措施

王蘭瓊（國(guó)網(wǎng)涼山供電公司，四川 西昌 615000）

變電運(yùn)行中的故障以及解決措施

王蘭瓊
（國(guó)網(wǎng)涼山供電公司，四川 西昌 615000）

摘 要：如今，社會(huì)各行業(yè)發(fā)展需求的提升為電力企業(yè)提出了更高的要求，送電質(zhì)量的提升與送電量的增大同時(shí)也增加了變電設(shè)備的變電電容，讓變電運(yùn)行安全問(wèn)題日益凸顯。本文站在供電公司的角度，以利于變電設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行為目的，從技術(shù)層面分析了一些發(fā)生在主變、變壓器等設(shè)備上的故障問(wèn)題，并予以相應(yīng)的解決方案，最后還為供電公司建立變電設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)管理機(jī)制提出了建議。

關(guān)鍵詞：變電設(shè)備；故障；主變；變壓器；跳閘；風(fēng)險(xiǎn)管理

我國(guó)電力網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)復(fù)雜，所以供電公司在變電運(yùn)行方面可能會(huì)受到一些因素影響從而遭遇變電設(shè)備的隱患，影響電力資源的輸送和送電質(zhì)量。這些問(wèn)題都亟待需要提升技術(shù)維護(hù)手段和風(fēng)險(xiǎn)管理機(jī)制來(lái)逐一解決。

一﹑主變跳閘故障分析及解決措施

（一）主變跳閘故障分析

一般來(lái)說(shuō)，引起主變跳閘故障的原因有很多，其中有很大可能來(lái)自于變電設(shè)備本身的運(yùn)轉(zhuǎn)不良，比如線路老化所造成的配變電跳閘故障﹑避雷針或變壓高壓熔絲現(xiàn)象等等。

另一方面，線路故障也會(huì)引起主變的跳閘。許多偏遠(yuǎn)地區(qū)的線路過(guò)載量小，所以當(dāng)惡劣天氣突然導(dǎo)致線路負(fù)載增大時(shí)，它就會(huì)因?yàn)楣╇娏克鸬呢?fù)載強(qiáng)度過(guò)大而燒壞線路，導(dǎo)致跳閘故障發(fā)生。

再者，城市施工﹑車禍等人為外力因素和大風(fēng)﹑暴雨等惡劣天氣也會(huì)導(dǎo)致主變的懸垂絕緣子串偏斜，使空氣絕緣間隙大幅度降低，從而引起相間短路致使主變跳閘。

（二）主變跳閘具體事故解析及解決方案提出

如圖1所示，本文以某供電公司變電設(shè)備運(yùn)行為例，該公司變電站有一臺(tái)主變，其開(kāi)關(guān)線路運(yùn)行于220kV副母，另一開(kāi)關(guān)線路運(yùn)行于正母。1號(hào)主變經(jīng)過(guò)701開(kāi)關(guān)供110kV正母和110kV母聯(lián)。當(dāng)1號(hào)主變低后備速斷過(guò)流I段時(shí)就會(huì)啟動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，讓1號(hào)主變高壓側(cè)2601開(kāi)關(guān)﹑低壓側(cè)101開(kāi)關(guān)及中壓側(cè)701開(kāi)關(guān)跳開(kāi)，導(dǎo)致公司的下級(jí)110kV變電站和35kV變電站跳閘停電。

圖1某供電公司主變?cè)O(shè)備運(yùn)行結(jié)構(gòu)示意圖

1 主變跳閘故障原因分析

該變電站發(fā)生主變跳閘故障時(shí)，1號(hào)主變A/B柜的后備保護(hù)自動(dòng)啟動(dòng)，迅速切斷了流I段出口，同時(shí)主變高壓側(cè)的2601開(kāi)關(guān)﹑701中壓側(cè)開(kāi)關(guān)以及低壓側(cè)101開(kāi)關(guān)也自動(dòng)斷開(kāi)，但是跳閘故障依然發(fā)生，經(jīng)檢查現(xiàn)場(chǎng)卻處于合閘狀態(tài)。經(jīng)過(guò)初步診查報(bào)告發(fā)現(xiàn)，主變的故障始于線路B﹑C兩相之間的相間故障。當(dāng)故障二次電流達(dá)到5A時(shí)，A/B柜的低后備保護(hù)自動(dòng)啟動(dòng)，經(jīng)過(guò)2600ms后，A﹑B﹑C三相均發(fā)生短路現(xiàn)象，此時(shí)的二次電流達(dá)到10A，該數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于速斷過(guò)流保護(hù)所設(shè)定的預(yù)值。

經(jīng)過(guò)二次設(shè)備檢查，發(fā)現(xiàn)1號(hào)主變?cè)诎l(fā)生故障時(shí)主變的低后備保護(hù)范圍內(nèi)101開(kāi)關(guān)進(jìn)線與110kV母線方面均沒(méi)有出現(xiàn)放電故障現(xiàn)象，而主變的保護(hù)裝置也沒(méi)有出現(xiàn)異常非保護(hù)誤動(dòng)跳閘現(xiàn)象。所以進(jìn)一步考慮是否是發(fā)生了越級(jí)跳閘，因此對(duì)變電系統(tǒng)中的110kV母線進(jìn)行出線檢查，檢查發(fā)現(xiàn)110kV的1號(hào)線中有開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置運(yùn)行燈無(wú)法點(diǎn)亮的現(xiàn)象，而且裝置呈現(xiàn)閉鎖狀態(tài)，依此狀況發(fā)現(xiàn)變電站的外部南支線瓷瓶被過(guò)載電流擊穿，所以可以判斷主變跳閘是因?yàn)榫€路保護(hù)拒動(dòng)所引起的主變后備保護(hù)動(dòng)作。

2 解決方案提出

在現(xiàn)場(chǎng)檢查101開(kāi)關(guān)發(fā)現(xiàn)了保護(hù)動(dòng)作后的控制回路斷線信號(hào)，經(jīng)過(guò)測(cè)量，總結(jié)其分閘線圈電阻值過(guò)小，而且是保護(hù)發(fā)出跳閘脈沖所導(dǎo)致的分閘線圈燒損。為了保護(hù)分閘線圈，應(yīng)該更換跳閘線圈的電阻，同時(shí)在以后的主變運(yùn)行過(guò)程中保護(hù)101開(kāi)關(guān)始終處于手動(dòng)分合狀態(tài)，從而確保保護(hù)模擬傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)的正確操作。

另一方面，由于電路過(guò)載也造成了此次主變的DPRAM裝置內(nèi)部數(shù)據(jù)異常，從而出現(xiàn)自檢出錯(cuò)，無(wú)法開(kāi)啟電路保護(hù)功能。所以要重新對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行閉鎖裝置的配置。此次采用了閉鎖報(bào)警裝置，避免主變?cè)谝院蟮倪\(yùn)行中出現(xiàn)裝置故障﹑閉鎖和保護(hù)功能啟動(dòng)延遲等問(wèn)題，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該將“閉鎖”信號(hào)附于測(cè)控裝置之上，并上傳至監(jiān)控系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)主變系統(tǒng)裝置故障死機(jī)情況，測(cè)控裝置就會(huì)與后臺(tái)聯(lián)合監(jiān)控接受主變?cè)O(shè)備發(fā)出的故障閉鎖信號(hào)，并及時(shí)通知維護(hù)人員處理設(shè)備異常，避免越級(jí)跳閘事故發(fā)生。

再者，普通的線路跳閘處理也應(yīng)該按實(shí)際情況區(qū)別對(duì)待。首先要檢查線路的跳閘開(kāi)關(guān)和消弧線圈是否存在異常，如果是彈簧類開(kāi)關(guān)，則要檢查彈簧的儲(chǔ)能運(yùn)行狀況是否良好。如果是電磁類開(kāi)關(guān)，則要檢查變電系統(tǒng)的動(dòng)力保險(xiǎn)裝置是否在電路接觸方面存在問(wèn)題，這些都是很容易被忽視的細(xì)節(jié)。主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)很容易發(fā)生跳閘，所以對(duì)它的處理首先要集中在保護(hù)調(diào)配與設(shè)備檢查方面，正確判斷主變?nèi)齻?cè)的開(kāi)關(guān)跳閘原因，并根據(jù)此來(lái)檢查變電系統(tǒng)中的各級(jí)設(shè)備。如果發(fā)生了主變瓦斯保護(hù)動(dòng)作，就要檢查變電器的內(nèi)外部是否存在短路現(xiàn)象，鐵芯是否存在接觸不良﹑油面是否已經(jīng)下降，是否已經(jīng)出現(xiàn)漏油現(xiàn)象等等。另外可能還會(huì)存在重瓦斯保護(hù)現(xiàn)象，此時(shí)就要對(duì)變壓器的自身噴油問(wèn)題進(jìn)行檢查，并且檢查繼電器的內(nèi)部是否有大量氣體聚集。

二﹑變壓器故障分析及解決措施

（一）變壓器的常見(jiàn)故障分析

1 變壓器的繞組故障

變壓器繞組故障最為常見(jiàn)，造成其故障的原因包括了匝間故障﹑變壓器受力沖擊﹑受潮﹑過(guò)熱或繞組間斷路﹑相間故障等等。導(dǎo)致變壓器匝間短路的原因主要是線圈因?yàn)樵O(shè)備操作不當(dāng)而產(chǎn)生匝間絕緣現(xiàn)象，導(dǎo)線匝間由于絕緣不夠或場(chǎng)強(qiáng)增高而抗沖擊力下降，這樣在變壓器長(zhǎng)期受到電壓沖擊的作用下，就很容易快速絕緣老化，變形。變形的分線匝會(huì)出現(xiàn)軸向偏移而造成絕緣磨損，它會(huì)使變壓器出現(xiàn)穿越性短路和長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)行現(xiàn)象，在這兩種情況下，變壓器繞組會(huì)持續(xù)處于過(guò)熱狀態(tài)下，絕緣體也會(huì)隨之變脆，所以一旦遇到過(guò)電流或電壓作用其絕緣性就會(huì)大幅降低，最后導(dǎo)致匝間短路，變壓器燒損。

2 物理故障

物理故障常常是由于變壓器受潮﹑混入雜質(zhì)﹑泄露﹑氧化而造成的，究其根本就是設(shè)備的嚴(yán)密性不夠，不慎讓水分進(jìn)入了變壓器中，導(dǎo)致了變壓器油的快速老化。另外，如果變壓器設(shè)備在過(guò)載電流的超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下也會(huì)產(chǎn)生局部過(guò)熱現(xiàn)象，油溫的升高加速了變壓器中油的老化過(guò)程。

（二）解決方案提出

變壓器的油故障是較為常見(jiàn)的，考慮到變壓器中氣體的濃度值變化范圍較大，所以應(yīng)該計(jì)算其中各種氣體的組分含量，并衡量它們之間的比值與平衡性，本文希望利用歸一化處理來(lái)簡(jiǎn)單分析一下變壓器在發(fā)生油故障時(shí)的解決辦法。

歸一化處理方法首先要對(duì)變電系統(tǒng)中的變壓器進(jìn)行訓(xùn)練樣本的在線檢測(cè)和采集，減少評(píng)估時(shí)的不確定性因素。采集到了變壓器的正常運(yùn)行參數(shù)﹑故障參數(shù)之后，將其與變壓器中的油故障聯(lián)系在一起，分析判斷變壓器可能存在的固體絕緣故障，例如通過(guò)收集CO和CO2這兩種故障氣體來(lái)分析變壓器油故障中其它諸如H2﹑C2H6﹑C2H4﹑C2H2等等故障特征器的組分含量。與此同時(shí)，還要具體分析一下變壓器在發(fā)生油故障后其內(nèi)部的升溫情況，按照輸出層從高到低判斷變壓器的5個(gè)輸出神經(jīng)元，最后的評(píng)估輸出值應(yīng)該趨向于0。此時(shí)的變壓器如果還處于運(yùn)行狀態(tài)，就應(yīng)該進(jìn)行維修，對(duì)它的狀態(tài)進(jìn)行重新的取樣評(píng)估，并診斷取樣區(qū)域。一般來(lái)說(shuō)，此時(shí)應(yīng)該提升變壓器中油的閃點(diǎn)﹑擊穿電壓和界面張力，保證油具有較低的水分和酸值。另外必須確保變壓器中沒(méi)有雜質(zhì)及懸浮物，這樣才能確保變壓器的安全。

三﹑供電公司變電運(yùn)行的基本安全風(fēng)險(xiǎn)管控體系建立

除了通過(guò)技術(shù)解決變電運(yùn)行中所存在的設(shè)備安全隱患以外，供電公司也應(yīng)該建立自己的基本安全風(fēng)險(xiǎn)管控體系，從思想意識(shí)管理和技術(shù)管理兩個(gè)層面維護(hù)變電設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

（一）基于專家理論的變電作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)

供電公司應(yīng)該為變電設(shè)備運(yùn)行作業(yè)建立專家調(diào)研組，通過(guò)專業(yè)技術(shù)來(lái)建立變電設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)模型，從而杜絕一些變電運(yùn)行事故的發(fā)生，諸如提高輸電檢修級(jí)別﹑電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)性能等等。做到根據(jù)不同變電運(yùn)行作業(yè)分辨不同風(fēng)險(xiǎn)因素，為實(shí)時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供技術(shù)與數(shù)據(jù)參考支持，

（二）基于閉環(huán)管理的風(fēng)險(xiǎn)控制措施

風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別與評(píng)估必須作為供電公司管理變電設(shè)備運(yùn)行的控制輔助措施存在，它要實(shí)現(xiàn)對(duì)于作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的閉環(huán)風(fēng)險(xiǎn)控制管理，在變電設(shè)備運(yùn)行之前就要設(shè)置諸如歸一化處理﹑閉環(huán)管理的前置條件，確保對(duì)變電運(yùn)行的事先預(yù)防控制和實(shí)時(shí)監(jiān)控。

（三）建立安全承載力分析模型

安全承載力是基于供電公司的安全防護(hù)﹑人員素質(zhì)以及生產(chǎn)裝備質(zhì)量等因素的。在供電公司建立檢修和運(yùn)行班組是有必要的，他們都是安全承載力分析中最有價(jià)值的可量化評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。所以應(yīng)該為變電運(yùn)行建立安全承載力分析匹配模型，提高班組及變電設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的安全承載能力。

（四）在變電運(yùn)行中引入高科技紅外熱像儀

在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，適當(dāng)使用先進(jìn)技術(shù)，如，紅外熱像儀，可以在一定程度上實(shí)施遠(yuǎn)距離接觸和診斷高低壓電氣設(shè)備非接觸式，相比較傳統(tǒng)的方式來(lái)說(shuō)，紅外熱像儀具有能夠改變高程度的缺陷，保證具有一定真實(shí)性和高校性，在解決的過(guò)程中，合理運(yùn)用紅外測(cè)溫儀，僅僅接受物體發(fā)出的紅外線，不能接受設(shè)施紅外源，并且沒(méi)有一定效果，所以，不會(huì)給設(shè)備運(yùn)行帶來(lái)?yè)p害，并且還能夠有效的提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的連續(xù)性以及安全性，降低出現(xiàn)故障的概率。

結(jié)語(yǔ)

對(duì)于供電公司來(lái)說(shuō)，應(yīng)該科學(xué)全面的為變電設(shè)備增加科學(xué)化監(jiān)控及防護(hù)措施，提高它的運(yùn)行穩(wěn)定性，從技術(shù)的角度維護(hù)企業(yè)和社會(huì)的經(jīng)濟(jì)利益和社會(huì)效益。同時(shí)，也要建立有效的變電運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)管控體系，提高變電設(shè)備的管理使用安全意識(shí)，保障供電工作的有序開(kāi)展。

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中圖分類號(hào)：TM63

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