電廠變電所電氣開關設備故障分析及對策探究

山西西山熱電有限責任公司 韓 廣

1 電廠變電所電氣設備概述

從前原始電力資源的電流頻率與電壓需要通過變電所進行轉化，從而為人們正常供電。在變電所改變電力過程中，電氣開關設備極其關鍵。變電所的主要工作是輸送和分配電能，依據負荷變化的要求對電路進行切換，持續對主要設備進行監測，定期檢修設備、周期性檢查與維護重要設備及快速解決故障。直接生產和輸配電能的設備稱為一次電氣設備，包括變壓器、隔離開關、發電機、斷路器、閘刀開關、避雷器、接觸器、母線、互感器等。對一次設備進行檢查監測和保護的輔助設備稱為二次設備，包括繼電器、信號設備、儀表、自動控制設備等。

2 電廠變電所電氣開關設備產生故障的原因

線路問題。電氣開關設備中存有各種各樣的設備裝置，如變壓器、斷路器、配電柜等，要想使其正常運轉，需要各種裝置按照標準順序連接起來形成整體。當設備和裝置整體一起正常運行時，電氣開關設備才可以穩定工作。如果連接設備裝置的線路有接觸不良、斷路、短路等情況發生時，電氣開關設備將無法正常發揮作用，造成變電系統中殘壓過高，對電流達不到有效調節效果，損壞裝置，使變電能力下降或喪失。

質量不合格。當電氣開關設備發生問題時，首先想到的是開關的質量。有些電廠變電所為了降低成本，通常會購買數量較多的設計不合理、質量不合格的成品，由于生產此開關的材料不符合國家制作標準，所以在價格上更具優勢。雖然外表與正品沒有較大差別，但經過長期使用會發現這種劣質設備會比正品耗損更快，更易損壞，無法達到正常運行要求。如果長時間使用劣質電氣開關，極易導致變電所電壓不穩定，既對其他電力設備的運行周期造成影響，還會使重要設備發生損壞，情況嚴重時會使整個變電站的設備產生故障，需要對所有設備進行檢查、修理，加大維修人員的工作量。對于排查一個質量不合格的損壞零件非常困難，無法正常供電將會影響人們的日常生活，還會給電廠帶來經濟損失[1]。

人為操作。利用開關設備對電流進行調控時，需要工作人員的操作配合來完成，所以人為操作也是造成設備故障的原因之一。開關設備作為執行裝置，當工作人員發出錯誤指令時，其并無法判斷操作指令的對錯，將會按照錯誤的指令進行操作，造成開關設備產生故障。有些操作人員沒有經歷專業培訓，工作時毛手毛腳，在缺乏相關經驗狀況下隨便或未根據要求操作，不但會破壞設備，嚴重時會對人的生命安全造成威脅。

變電設施劣化。當一切設備與操作都符合標準的基礎上，老化的設備也會致使變電設施發生故障。老化的線路會讓整體變壓裝置的電阻增大，進而使功率升高，線路熱量也隨之增加。溫度將伴隨線路老化程度快速升高，直到燒壞變電裝置使保險絲熔斷。斷路器超過限制使用時間，未能及時更換也會影響變電裝置的正常運行。

斷路器盲目檢修。在短路問題發生時，斷路器斷開的次數一般限制在兩到三次，但是正常電流斷開次數在兩百次左右，因此增加電網檢修任務量，檢修周期較短，將消損耗很多人力與物力才能使檢修工作有效落實。對于斷開次數較少的斷路器來說，能夠提高檢修效率，由于工作人員的盲目檢修，往往到不到預期效果[2]。

3 電廠變電所電氣開關設備故障解決對策

3.1 重視線路連接

加大對電氣開關設備線路連接的重視，尤其注意保障裝置的接地與地網間的連接。裝置接地不良將使變壓器部分設備停止工作，間接使其他設備受到損壞。地線接觸不良可能發生雷擊或殘壓超過標準值現象，這極其危險，雖然偶然發生但危害極大，一旦發生將直接破壞開關設備。部分變電所的接地引下線和接地體的橫截面積太小，不能承受電流短路發出的熱量，使接地下引線熔斷，設備的金屬外殼帶有高電壓，可能更加擴大低壓二次回路發生反擊問題，導致嚴重經濟損失，因此要盡量增大橫截面積。與此同時，還應該注重高負載的電力設備，按照規劃方案對其線路進行定期維修與更換，為設備的運行提供安全保障。

3.2 使用高質量開關

變電所在選擇開關時，要選擇正規廠家生產、型號質量達到國家標準的產品。良好的電器開關設備可以更好的使電力系統穩定安全運行。為了電氣設備在發生短路故障時不受損壞，要按照最大程度的短路電流校驗電氣設備的熱穩性和動穩性。斷路器等電氣設備承擔著切斷短路電流的作用，因此開關電器還應該具有校驗斷流功能，開關設備的斷容量要大于或等于安裝地點最大三相短路容量。另外，質量好的開關使用壽命長、不用經常更換，因此不要為了節約成本而去購買偽劣成品，從而增加故障發生的概率。

3.3 加強人員安全責任，減少錯誤發生

工作人員的技能水平直接影響電力系統的運行質量。要想減少人為操作失誤的影響，就應該整體提高工作人員的綜合素質。電廠應設置長期、有效、科學合理的培訓制度，有計劃、有目的、有組織地對員工進行培訓和專業技術考核。定期對員工進行技術評估，對技能優秀人員可給予適當獎勵，對工作消極的員工進行懲罰。另外，還應加強檢查和維修工作，尤其重視開關的檢查和設備構件的維護。制定有針對性的檢查方案，通過檢查和維護減少設備故障的出現。為了進一步落實安全生產體系，對電廠各級人員實行責任制，對工作人員職責完成狀況進行考核，以務實、細致、嚴謹的態度促進各級人員對設備和生產安全的有效監督，共同保障電廠可以安全運行。

3.4 政府加大投入，完善和改進變電設施

如今，電力成為繼衣、食、住、行之后又一民生之本，是現代社會發展的重要內容。部分地區的電力設施陳舊、電力供應不足，導致地區發展受到影響。因此政府應當加大投資力度，完善基礎設施，聘請專家對設備進行升級，提高設備運行速度，使電力生產得到大幅度提升。同時由于資金的大量投入會大量減少某些電廠使用偽劣電氣開關設備的現象，提高電力系統的安全運行。

3.5 完善斷路器檢修標準

斷路器包括油斷路器和SF6斷路器兩種。油斷路器用于變電設備的時間較長，其故障特點具有顯著規律性、普適性和漸變性，只需在保證其他設備符合標準的同時對其進行周期性的檢測與維護。油斷路器規定正常電流允許開斷次數為200到300次，短路電流允許開斷次數只有2到3次，因此要在此基礎上嚴格限制開關的開斷次數，并準時對其解體檢查。在實際運行中每年進行一次絕緣油壓力測試，每兩年進行一次泄漏電流、回路電阻、絕緣電阻測試，合理控制油斷路器的維修周期，確保其開關電氣性能與密封性。

SF6斷路器作為新型氣吹式斷路器，具有開關性能強、運行穩定、防污能力高等優勢。因為SF6氣體對濕度與密封性的要求很高，所以相應的專業維護要求也較高。SF6氣體在滅弧時產生的硫基酸鹽和氫氟酸鹽等粉末會腐蝕使用的開關，增加電阻值，當開關設備的使用時間達到規定時期后必須更換裝置；當開關的機械動作次數超過機械壽命時要及時替換機械機構；當其防污水平降低時要進行清理打掃或展開外施性防污策略；當開關對電力系統正常運轉產生影響時對其進行相應的檢修。還要注意，替換下的密封部件不能二次使用，要全部換成全新的、符合國家生產標準的合格品。

4 其他建議

4.1 考慮環境因素制定檢修計劃

電網運行環境的差異對斷路器構件產生的損壞程度也不相同，由于斷路器具體運用效率較低，所以工作人員很難判斷運行環境可能對其產生的影響。在較差的環境下，倘若電網發生故障，那斷路器將會失去所具備的電網保護能力，使與其相關的設備都可能受到損壞。如及時更換斷路器可降低電網故障發生的概率，但大量更換斷路器構件將會提高經濟成本。為減少環境的不利影響，在斷路器檢修前要制定科學合理的檢修管理計劃，保證地區電力系統的穩定安全運行。在擬定檢修計劃時需小程度縮短檢修周期，嚴格控制斷路器開關開斷次數與使用環境，保證進行解體檢查后可以按照構件結構完全安裝回去。

此外，在電力大修時要嚴格根據檢修要求對開關電氣和密封性能進行檢修，方便及時發現斷路器存在的使用安全風險，為電力系統安全運行提供保障。通過對以往檢修資料的深入分析，對制定的檢修計劃進行完善，確?；芈冯娮?、絕緣電阻、油耐壓測試與泄漏電流檢測等工作切實完成。

4.2 做好日常巡視工作

預防設備發生故障的關鍵是做好巡視工作，這樣才可以確保及時發現產生的安全隱患。一旦故障發生，必須進行維修處理才能讓電廠繼續高效運轉。為保障巡視工作的效率，變電站應購買專業的監測設備對電氣開關進行實時實地監控，節省大量人力資源。另外，為了避免工作人員因存僥幸心理或害怕受處罰而隱瞞故障的出現，電廠要強化員工的責任意識，增強巡視員工的使命感，做到高效巡視的同時達到安全規則標準。

4.3 建立電網監督管理體系

電氣開關設備的檢修工作存在相應危險性，如果檢修人員操作環節或防護措施出現問題，將容易對其生命安全造成無法預料的傷害。所以，依據安全管理標準，電廠要建立健全電網監督管理系統，確保檢修人員操作步驟與技術時刻受監督系統管理，可以及時提示其違規操作原因，進而保障電氣開關設備的維修質量與效率。