變電一次設(shè)備故障預(yù)測(cè)及檢修方法分析

孔令宇

（國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司秦皇島供電公司,河北 秦皇島 066000）

變電站一次設(shè)備的運(yùn)行不管是對(duì)電力資源的供應(yīng)，還是人們的日常生活、工作，都有著較大的影響。為了跟上新時(shí)代智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，必須注重變電站一次設(shè)備的故障預(yù)測(cè)、檢修工作。因?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)容易被一次設(shè)備的運(yùn)行所影響，所以要進(jìn)行預(yù)測(cè)和檢修，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中可能產(chǎn)生的故障，并進(jìn)行處理。而且預(yù)測(cè)工作也能減少故障檢修中的盲目性，減少時(shí)間的浪費(fèi)，保障整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的安全性。此外，還要增加這方面的投入，積極升級(jí)和優(yōu)化檢測(cè)技術(shù)，提高檢修工作的效率。

一、變電一次設(shè)備的主要故障特點(diǎn)以及檢修方法

變壓器能夠?qū)植糠烹姡椭腥芙鈿怏w、鐵芯接地電流以及電容量和套管介質(zhì)損耗等數(shù)值進(jìn)行監(jiān)測(cè)，還能夠?qū)ι儆褪綌嗦菲鞯男孤╇娏麟娙萜饕约敖橘|(zhì)損耗進(jìn)行監(jiān)測(cè)。變電一次設(shè)備能夠保證電源接入分配，實(shí)現(xiàn)電壓變電、配電以及電能保護(hù)。在變電一次設(shè)備運(yùn)行中，如果出現(xiàn)過電壓、絕緣老化維護(hù)缺失以及操作不當(dāng)?shù)葐栴}，都可能引發(fā)變電一次設(shè)備出現(xiàn)各種各樣，嚴(yán)重影響電網(wǎng)運(yùn)行的質(zhì)量效果。

隨著變電設(shè)備不斷更新?lián)Q代，已經(jīng)呈現(xiàn)出智能化、小型化、密封化方向發(fā)展，這也使得變電設(shè)備維修難度不斷提高，傳統(tǒng)設(shè)備檢修方式已經(jīng)無(wú)法滿足實(shí)際發(fā)展需要，必須采取更加科學(xué)高效的方法對(duì)變電一次設(shè)備進(jìn)行故障檢修，保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。變電一次設(shè)備的主要檢修方法包括變壓器、斷路器、金屬氧化避雷器等設(shè)備的檢測(cè)。在變壓器故障檢修時(shí)，可以采用局部放電檢測(cè)。對(duì)斷路器檢測(cè)時(shí)可以采用SF6 氣體以及溶解物方式檢測(cè)，判斷電路的溫度以及電阻變化趨勢(shì)。對(duì)金屬氧化物避雷器檢測(cè)時(shí)可以根據(jù)電流泄漏的情況進(jìn)行檢測(cè)。進(jìn)行變電一次設(shè)備檢測(cè)，必須做到定期檢修，根據(jù)積累的經(jīng)驗(yàn)，不斷提高整體檢測(cè)水平。充分利用紅外線診斷技術(shù)對(duì)設(shè)備的絕緣層磁性故障進(jìn)行檢測(cè)，還可以通過各種信息技術(shù)來(lái)，保證對(duì)壓力表、溫度表以及密度繼電器等數(shù)值進(jìn)行記錄，確保故障診斷的整體水平全面提升。

二、變電一次設(shè)備故障預(yù)測(cè)以及檢修的具體實(shí)踐

（一）變壓器故障預(yù)測(cè)以及檢修方式

變壓器作為整個(gè)電力系統(tǒng)的核心設(shè)備，必須要保證變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行。目前變壓器故障主要包括繞組短路的內(nèi)部故障以及變壓器局部溫度上升，變壓器燒壞等外部故障，變壓器還可能受到電磁干擾而出現(xiàn)放電、火花等問題。變壓器故障檢修時(shí)，應(yīng)保證變壓器處于正常工作狀態(tài)，采用超聲波探頭及時(shí)采集發(fā)聲點(diǎn)，用巡視機(jī)器人快速確定發(fā)生噪聲的位置，采用絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)異常聲音。明確變壓器絕緣是否出現(xiàn)異常。利用變壓汽油中氣體檢測(cè)方式對(duì)異常放電情況進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估，判斷變壓器的絕緣是否出現(xiàn)問題。根據(jù)接地絕緣測(cè)試儀對(duì)變壓器接地直流絕緣系統(tǒng)進(jìn)行判斷，從而及時(shí)更換或維護(hù)變壓器。巡檢機(jī)器人能夠可見光和紅外定點(diǎn)定時(shí)拍照射線，保證對(duì)數(shù)字油位計(jì)和表計(jì)快速識(shí)別。發(fā)現(xiàn)表計(jì)或油位計(jì)讀數(shù)異常、設(shè)備發(fā)熱或存在缺陷就會(huì)及時(shí)發(fā)出警報(bào)，自動(dòng)生成異常記錄。在巡檢之后智能巡檢機(jī)器人還會(huì)自動(dòng)歸位，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)充電和保護(hù)，全程無(wú)需人工操作。利用智能巡檢機(jī)器人可以提高巡檢的效率，切實(shí)保證巡展人員安全。特高壓絕緣子檢修屬于高空作業(yè)，危險(xiǎn)性比較大，員工帶電檢測(cè)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。為此電網(wǎng)企業(yè)研制出特高壓絕緣子檢測(cè)機(jī)器人，利用探測(cè)針可以對(duì)絕緣子異常故障進(jìn)行全面分析，利用絕緣機(jī)械抓手沿著絕緣子鋼帽不斷上升。可以對(duì)特高壓絕緣子桿塔進(jìn)行全面檢測(cè)。特高壓絕緣子檢測(cè)機(jī)器人體積小、重量輕、待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)，充一次電能夠檢測(cè)1500 片絕緣子。可以對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行精確記錄，并將結(jié)果傳輸給數(shù)據(jù)庫(kù)，利用后臺(tái)軟件可以即時(shí)分析。操作者只需利用手機(jī)或電腦進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控，即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡檢。

（二）斷路器故障預(yù)測(cè)與檢修方式

斷路器故障預(yù)測(cè)與檢修時(shí)，必須要針對(duì)斷路器的絕緣老化，控制系統(tǒng)故障和行動(dòng)系統(tǒng)故障等常見問題進(jìn)行深入分析。斷路器經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行與使用，很容易導(dǎo)致絕緣老化等問題。出現(xiàn)斷路器故障而斷路器在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，電子元器件和回路也會(huì)發(fā)生故障，造成斷路器控制失效。斷路器的行動(dòng)系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)如果出現(xiàn)問題，也很容易導(dǎo)致斷路器無(wú)法發(fā)揮正常功能，工作人員需要根據(jù)斷路器電磁鐵的功能進(jìn)行定期檢測(cè)，判斷斷路器的實(shí)際工作狀況，保證最低額定電壓的條件，增強(qiáng)斷路器電磁鐵的使用功能。對(duì)斷路器的主回路導(dǎo)電電阻進(jìn)行全面檢測(cè)，確保斷路器的觸頭減少磨損。通過對(duì)斷路器滅弧室的真空度和局部放電進(jìn)行檢測(cè)，從而有效提高斷路器的整體性能。與傳統(tǒng)的人工巡視相比較來(lái)看，智能巡檢系統(tǒng)具有如下優(yōu)勢(shì)：首先，可以代替人工對(duì)室外設(shè)備進(jìn)行精確巡檢。利用視覺伺服技術(shù)，能夠?qū)υ婆_(tái)進(jìn)行精準(zhǔn)定位，明確故障巡查點(diǎn)。根據(jù)具體的巡查內(nèi)容客觀、標(biāo)準(zhǔn)完成檢測(cè)作業(yè)，有效改變?nèi)斯ぱ矙z檢測(cè)數(shù)據(jù)存在的結(jié)果不客觀等問題，保證變電站設(shè)備巡檢更加精確。在自動(dòng)巡檢的過程中，能夠有效節(jié)省運(yùn)維人力，避免人員操作而受到電磁輻射造成的影響。其次，不受惡劣天氣等影響。無(wú)論是大風(fēng)、大雨還是冰雹、冰雪，都能夠正常按計(jì)劃行事，有效解決惡劣天氣下人工巡檢受到阻礙的問題。其三，不受巡視時(shí)間的限制。人工巡檢通常在白天進(jìn)行，白天處于用電高峰階段，無(wú)法實(shí)現(xiàn)停電檢查。智能巡檢系統(tǒng)可以在夜間的凌晨段或者3 點(diǎn)段，按照人工選擇的路線進(jìn)行巡檢，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定供應(yīng)。最后，還能夠?qū)崿F(xiàn)紅外巡視。通過自動(dòng)設(shè)置測(cè)溫點(diǎn)可以對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行紅外測(cè)溫，能夠與人工測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，真正減輕人工測(cè)溫的工作強(qiáng)度。利用數(shù)字圖像處理技術(shù)可以對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行歷史溫度曲線分析，幫助人工巡檢更加精確。運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)升級(jí)，保證變電站巡檢系統(tǒng)能夠正常穩(wěn)定運(yùn)行，還可以實(shí)現(xiàn)后臺(tái)管理，設(shè)定日常巡視特殊巡視，客觀標(biāo)準(zhǔn)完成各種作業(yè)。按照傳統(tǒng)人工巡檢要求開展日常值班巡視，根據(jù)具體的實(shí)際情況進(jìn)行分析，保證數(shù)據(jù)更加精確。利用后臺(tái)專家?guī)炷軌驅(qū)?shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)期科學(xué)的管理和智能分析，自動(dòng)檢出巡查報(bào)告，在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控模式下，可以對(duì)巡檢設(shè)備的正常運(yùn)行情況進(jìn)行全時(shí)跟蹤。

（三）金屬氧化物避雷器的故障預(yù)測(cè)與檢修

目前在電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行期間，很容易出現(xiàn)金屬氧化物避雷器，出現(xiàn)異常而導(dǎo)致避雷效果不佳。金屬氧化物避雷器很容易出現(xiàn)受潮發(fā)熱、閥片老化，還可能因?yàn)樵O(shè)計(jì)不合理而出現(xiàn)傾倒、開裂等問題。在長(zhǎng)時(shí)間過電壓狀態(tài)下造成絕緣套管性能失效，如果遇到強(qiáng)對(duì)流天氣也會(huì)造成避雷器的電位存在差異，導(dǎo)致避雷器損害。在金屬氧化物避雷器故障檢修時(shí)，要及時(shí)針對(duì)內(nèi)部的潮濕情況進(jìn)行分析，采取恰當(dāng)?shù)墓收项A(yù)測(cè)和檢修技術(shù)對(duì)電流監(jiān)測(cè)，明確閥片的潮濕情況，提高金屬氧化物避雷器的運(yùn)行質(zhì)量。目前變電一次設(shè)備智能巡檢主要以智能巡檢機(jī)器人為主，整合機(jī)器人技術(shù)、電力設(shè)備非接觸檢測(cè)技術(shù)、模塊識(shí)別技術(shù)、多傳感器融合技術(shù)、定位導(dǎo)航技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，能夠?qū)崿F(xiàn)全自主遠(yuǎn)程遙控，有效代替人工對(duì)變電站實(shí)現(xiàn)巡檢，為智能變電站和變電一次設(shè)備提供技術(shù)檢測(cè)的手段，推進(jìn)變電站無(wú)人值守的快速發(fā)展。

在日常巡檢時(shí)，智能巡檢系統(tǒng)能夠?qū)ψ冸娬镜脑O(shè)備和儀表進(jìn)行定點(diǎn)拍攝，將圖像上傳至互聯(lián)網(wǎng)終端。紅外巡檢系統(tǒng)還能夠?qū)ψ儔浩鳌⒒ジ衅鞯仍O(shè)備以及觸頭母線、連接頭等溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和監(jiān)控，利用對(duì)比歷史趨勢(shì)分析等多種手段，判斷設(shè)備是否出現(xiàn)異常狀況。利用紅外測(cè)溫時(shí)，模塊識(shí)別技術(shù)能夠?qū)囟葯z測(cè)設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，提高溫度檢測(cè)的整體效果。在正常工作時(shí)間允許的情況下，智能巡檢系統(tǒng)可以任意設(shè)定巡檢時(shí)間，在到達(dá)時(shí)間后就能夠沿著預(yù)設(shè)軌道實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡檢，停靠在預(yù)先設(shè)定的地點(diǎn)，利用感應(yīng)器對(duì)帶電設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)感應(yīng)。所有檢測(cè)完成之后還能夠?qū)崿F(xiàn)自主充電。在人工操作的模式下可以脫離預(yù)先設(shè)定的路線，運(yùn)用鍵盤、鼠標(biāo)對(duì)智能巡檢機(jī)器人進(jìn)行遙控，提高巡檢的范圍。在巡檢完畢后，對(duì)信息采集以及功能分析，能夠?qū)﹄娬镜倪\(yùn)行狀況進(jìn)行全方位監(jiān)控，包括環(huán)境溫度、風(fēng)速、聲音采集，還能夠?qū)ρ矙z設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)自動(dòng)生成報(bào)表。在巡檢的過程中，可以針對(duì)歷史事件進(jìn)行查看，對(duì)超溫報(bào)警、溫度曲線、差溫警報(bào)進(jìn)行自動(dòng)分析，實(shí)現(xiàn)巡檢作業(yè)的自動(dòng)化管理。變電一次設(shè)備實(shí)現(xiàn)方式：實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控，可通過三種方式實(shí)現(xiàn)：1.硬盤錄像機(jī)：以錄像為主的設(shè)備，支持IE 瀏覽；2.網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器：其前端不錄像，可直接將影像傳輸?shù)胶笈_(tái)，即后臺(tái)服務(wù)器錄像；3.網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)：直接連接網(wǎng)絡(luò)查看錄像。

（四）電壓電流互感器的故障

電壓電流互感器作為一種變壓器，其能將促使電壓從高到底，電流從大到小，其屬于一種特殊的變壓器。互感器如果產(chǎn)生了故障，則會(huì)影響電力系統(tǒng)計(jì)量的合理性以及保護(hù)裝置動(dòng)作的穩(wěn)定性。而且電壓電流互感器的故障包括了過熱冒煙、警告聲、表計(jì)指示不正常、漏油等。

舉個(gè)例子，電壓互感器產(chǎn)生了冒煙以及著火的現(xiàn)象。還沒有冒煙時(shí)，一次側(cè)熔斷器未熔斷，然而二次側(cè)熔絲則進(jìn)行了熔斷，所以其屬于二次繞組相間短路導(dǎo)致的故障。工作人員這樣進(jìn)行處理:在二次繞組冒煙，但未導(dǎo)致一次絕緣產(chǎn)生故障時(shí)，及時(shí)退出自動(dòng)裝置、而且拆掉二次側(cè)熔斷器。打開一次側(cè)重隔離開關(guān)，使電壓互感器不再運(yùn)行。

（五）避雷器的故障

電網(wǎng)的正常運(yùn)行關(guān)系到供電的安全性、穩(wěn)定性，避雷器則屬于變電站中關(guān)鍵的部分，其作用是避開雷電襲擊，避免電網(wǎng)產(chǎn)生故障。如今普遍采用的是碳化硅避雷器、金屬氧化物避雷器。前者因?yàn)榫€路電流太大，導(dǎo)致避雷器絕緣套管被高壓所影響，最后減少使用壽命，所以普遍使用后者。舉個(gè)例子，在檢修避雷器的過程中，工作人員采取檢測(cè)避雷器的電阻的方式分析其有沒有產(chǎn)生故障。同時(shí)也使用了在線監(jiān)測(cè)設(shè)備來(lái)檢測(cè)故障，采取措施處理了故障。

三、結(jié)語(yǔ)

變電一次設(shè)備是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的核心。設(shè)備通過對(duì)變電一次設(shè)備進(jìn)行故障預(yù)測(cè)與檢修，能夠保證電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，確保電力企業(yè)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著提高。從目前來(lái)看，變電一次設(shè)備最常見的故障主要以變壓器，斷路器以及金屬氧化物避雷器為主，必須針對(duì)不同設(shè)備的特點(diǎn)采取特定的檢測(cè)方式，提高故障檢修的質(zhì)量與水平，有效維護(hù)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。