泵站電氣設備故障分析及維護管理

孟凡兵，秦 峰，朱德龍

（南水北調東線山東干線有限責任公司，山東 濟南 250109）

南水北調東線一期工程自2002 年開工建設，2013 年實現全線正式通水運行，為解決沿途城市工農業用水提供了有力保障。工程實施分三期，建成的第一期工程有21 座泵站，二、三期工程還會陸續增加。與之配套建設的泵站電氣設備數量繁多、種類繁雜，所以做好泵站電氣設備的管理工作顯得尤為重要。

二級壩泵站輸電工程由110 kV 架空線路專線供電，經110 kV GIS 開關室、2 臺主變壓器降壓110 kV/6 kV 供機組運行。泵站主要的電氣設備包括110 kV GIS 開關室、10 000 kVA 油浸式變壓器、630 kVA 干式變壓器、6 kV 高開室、西門子羅賓康高壓變頻器、6 kV 高壓同步電機、勵磁系統、阿海琺微機繼電保護系統、輔機系統、輸電線路等。

1 電氣設備故障分析

1.1 GIS 設備故障分析

1）GIS 設備本體漏氣。二級壩泵站調試運行期間發現GIS 設備系統2#主變進線間隔有漏氣現象。該故障多發生在新設備投運的一年之內，通常是由于安裝工藝不恰當，或密封件調整不到位引起，當巡檢中發現氣體壓力表數值前后有變化或聽到有“呲呲”聲時應引起足夠重視，檢查SF6 氣體在線監測裝置有無報警信息，條件允許可用SF6 氣體檢漏儀進行現場檢測，但應做好自身防護措施以防中毒。一般漏氣會在SF6 氣體微水含量試驗中有所反應，此類問題出現應高度重視，及時聯系廠家及相關安裝單位處理，消除SF6 氣體泄漏對人身和設備的安全隱患。

2）GIS 室內風機運行可靠性不高。GIS 開關室一般均在室內地面層安裝有風機設備，而控制柜一般裝在進門處，由于紅外探頭安裝位置不當，或檢測不靈敏引起進出人員誤檢測，或SF6傳感器沒有定期進行校驗都會引起風機不能正常運行。在日常巡檢中發現紅外探頭在雨季極易進水造成損壞，所以為提高運行可靠性可考慮增加一套冗余探頭，并對SF6 傳感器進行定期返廠校驗。經過不斷改進，二級壩泵站風機運行可靠性大幅提高。

1.2 變壓器故障分析

1）主變壓器溫度顯示故障。變壓器的溫度測量一般采用分度號Pt100 的鉑熱電阻，測量范圍為-50～150 ℃。而油浸式變壓器一般為室外設備，變壓器溫度信號傳輸距離較遠。二級壩泵站運行人員在運行過程中發現控制室顯示溫度與變壓器現場實測溫度均有10 ℃以內的偏差，分析為Pt100 的信號傳輸是靠電阻值的大小來進行溫度的換算，線路接頭的連接質量直接影響到溫度數據的顯示，工作中發現螺栓壓接式的接線端子接觸電阻較大，在不同季節對溫度的變化比較靈敏，不易應用于溫度測量回路，后統一更換為彈簧式鳳凰端子，運行一年后一切正常。

2）高壓套管污閃問題。室外高壓設備進出線套管因處室外，長期日曬雨淋，加之灰塵積聚容易引起污閃現象，通過在套管處噴涂RTV 防污閃涂料，可在一定程度上杜絕污閃問題的出現，但灰塵積聚在涂層表面后很難清除，清理時容易引起防污閃涂層破壞，建議2～3 年復涂一次。

1.3 高開柜故障分析

1）高壓真空斷路器分合閘不同期、彈跳數值大。真空斷路器因其獨特的優點而被廣泛地應用于6 kV 配電系統中。使用過程中由于操作桿間距調整不合適，或本體機械性能下降都會引起分合閘不同期、彈跳數值大的問題。二級壩泵站在進入通水運行期間遇到過合閘過程中出現兩次聲響的現象，但并不是每次都會出現，后經特性測試儀檢測發現合閘不同期率大大超過標準，考慮到設備投運才兩年，并且使用次數還不到百次，聯系廠家人員現場處理，通過拆解發現三相連桿端阻尼均有不同程度的變形，更換進口阻尼件并調整三相絕緣拉桿的長度，問題得到解決。

2）6 kV 高開柜數顯表顯示誤差大。高壓系統中電壓、電流信號一般是通過互感器變換而來。泵站試運行期間發現6 kV 多功能數顯表電壓顯示值與實際值有一定的誤差，經查閱設計圖紙及現場接線均未發現異常。分析原因為設計人員誤以為高壓系統中電壓互感器廣泛采用2PT 開口三角接線方式，而現場實際電壓信號是從消弧消諧柜取得，連接形式為一臺三相五柱電壓互感器接成Y0/Y0/Δ（開口三角形），接成Y0 形的二次繞組供給該數顯表。輔助二次繞組接成開口三角形供給絕緣監察電壓繼電器，用來檢測三相回路接地情況，電壓信號回路中均接入公共線后，問題得到解決。

3）西門子高壓變頻器故障分析。（1）上控制電報“CPU Temperature Alarm”。在變頻器投運前需先上380 V 控制電，開啟控制系統及風機后才允許上高壓，在冬季運行時“CPU Temperature Alarm”問題較為突出，經查閱相關資料只有CPU溫度超過70 ℃時才會報該故障。首先結合當時室溫判斷有無超溫的可能性，其次檢查CPU 散熱器情況，排除外部可能性，結合當時氣溫及現場情況基本可以斷定為誤報警信息，分析原因只能是測溫元件檢測錯誤了，一般出現該問題后開啟風機通風0.5 h 以上再重新開機問題即得到解決。（2）變頻運行報“IOC”故障。變頻模式運行過程中報“IOC”瞬時過流故障，導致機組急停，而在旁路模式運行時該故障不會出現。首先查看機組運行情況，查看電壓電流是否在規定值內，用搖表搖測高壓電纜及電機繞組絕緣情況，條件允許可繼續測量電機直阻是否正常。排除負載問題后可懷疑為系統接口板和信號調理板檢測回路故障，一般系統接口板出現該問題的可能性較大，隨著變頻技術的發展，廠家一般會對相關配件進行升級換代，考慮到設備安全運行可適時進行升級改造。

2 泵站主要電氣設備運行管理和維護

2.1 GIS 設備的運行管理和維護

GIS 為利用六氟化硫氣體進行絕緣操作的設備。每天至少巡視檢查1 次，在進入GIS 室前，應通風15 min 以上，通過六氟化硫監控主機查看室內氧氣及各監測點的六氟化硫濃度是否超標。氧氣含量不得低于18%。進入室內主要對運行中的設備進行狀態檢查，如各刀閘開關等的位置指示是否與實際運行工況相符；各種壓力表和油位計的指示值是否合理（斷路器室壓力不得小于0.55 MPa，其他氣室不得小于0.5 MPa）；避雷器的動作計數器指示情況；GIS 本體有無異常聲響及氣味；設備的操動機構和控制箱門是否關嚴；外殼、支架及接地端子有無發熱、銹蝕；室內通風系統是否正常工作等。檢修維護工作除應按照設備廠家規定以外還應結合電力行業標準《DL/T603-2006 氣體絕緣金屬封閉開關設備運行及維護規程》規定執行。

2.2 變壓器的運行管理和維護

變壓器按冷卻方式的不同可分為干式和油浸式兩大類，因為制造工藝及冷卻原理的不同其運行管理和維護方法也有所不同。油浸式變壓器主要是進行外觀檢查，巡視中應注意保持安全距離：聽運行的聲音（嗡嗡）是否有異常；吸濕器內變色硅膠是否變色，示溫蠟片是否變色，也可用紅外測溫槍測量各部位溫度并作好記錄；油位和油溫是否正常（頂層油溫一般不宜經常超過85 ℃，一般限值為95 ℃）；變壓器本體及放取油口、瓦斯繼電器部位有無滲漏油情況；檢測變壓器帶載情況，當三相負載不平衡時，應重點監視電流最大的一相，且中性線電流不得超過額定電流的25%；外殼接地是否良好。

2.3 西門子高壓變頻器運行管理和維護

1）環境溫度需保持在0～40 ℃，濕度應在運行中95% 無冷凝，室內避免進入碳粉、金屬顆粒、硫化物等導電性、腐蝕性粉塵。

2）變頻器啟動以前，應首先開啟空調（如果有除濕功能，請啟動除濕功能），再上控制電，最后上高壓強電。如果停機，步驟應相反，即先停高壓電，再停控制電，最后關閉空調。如果長時間不運行，建議開啟空調后，上控制電使風扇運行4 h以上，使變頻器內部充分的干燥后再考慮上高壓電運行。另外柜內放置的干燥劑應定期進行更換，如果環境潮濕比較厲害，建議在變頻器柜體內部加裝加熱器。變頻器室應避免溫度的劇烈變化，避免由于溫度變化引起的凝水凝露而造成電路板的損壞。

3）定期（6 個月）檢查進線、出線口的密封，避免異物以及小的生物體進入變頻器柜體。

4）每次運行完成后應檢查變頻器內部主回路各連接點是否有發熱變色或松動現象，也可粘貼示溫蠟片觀察；檢查控制板元器件是否異常，積灰情況并清理；檢查電容有無膨脹變形、漏液等。

5）濾網應每3 個月維護、清理或更換，如果現場環境較惡劣，維護周期應適當縮短。

6）如果需要二次送高壓電第一、二次送高壓電的時間間隔不應小于30 min。

2.4 年度電氣設備預防性試驗

預防性試驗工作是電力設備運行與維護工作中的一個重要環節，是保證電力系統安全運行的有效手段之一。管理人員可根據試驗結果做出綜合分析判斷后，對不合要求的設備進行維修或更換，及時發現運行中設備的隱患、預防發生事故。另外對于投運不久的廠站來說，預防性試驗工作就顯得尤為重要，這樣可以及時發現安裝期間存在的缺陷及漏項。設備從選型、安裝、試運行到后期的運行管理經過了不同單位不同人員的參與，加之參與人員的技術水平參差不齊，難免會出現錯誤及漏項。

3 建 議

3.1 制定相關設備的安全運行管理細則

由于每個泵站所處地理位置和設備選型不同，設備維護方法和運行管理方式就有所不同。運行管理人員應根據各自泵站設備特點，依據廠家提供的設備使用說明書和《NSBD16-2012 南水北調泵站工程管理規程》《SL255-2010 泵站技術管理規程》等行業有關規范標準，及時組織編寫各自泵站的《安全運行管理細則》，為今后的設備運行管理維護工作提供依據。

3.2 加強設備養護管理工作

設備管理主要分為日常養護、定期養護和特殊養護內容。日常養護側重設備清掃、簡單問題處理，確保設備可以正常使用。定期養護和特殊養護偏重于系統性的。定崗定責，嚴格要求設備管理人員按相關規范要求組織開展養護工作。

3.3 機電設備標識標牌規范化

前期泵站機電設備標識標牌大都為廠家或安裝單位制作安裝的，出于企業宣傳或節省方面的考慮，大部分標牌存在規范不統一，字體、顏色、尺寸不符合相關規范要求。按照電力行業《Q/GDW434-2010國家電網公司安全設施標準變電和電力線路》的要求可進行統一制作粘貼，使泵站管理向精細化的方向又邁進一步。

3.4 加強員工培訓，提高整體素質

日常的業務培訓應該更加注重技能實操，可由主干員工帶頭制定各設備安全操作及運行維護規則，擬定各項操作分值，形成單一設備業務熟練程度考核細則，定期組織開展一線崗位設備業務技能大比拼活動。考核細則側重操作、運行及維護方面的知識點，同時設計、制作各設備模型，采用手指、口述的方式。

4 結 語

泵站設備的安全管理與維護工作需要泵站運行管理人員在工作中要不斷積累經驗，提前預判事故風險，遏制事故發生，抓實、抓牢設備的維修養護工作，時刻保持調水工作處于安全穩定高效狀態。