變電一次設備故障檢測及檢修的探討

孫文選

（國網蘭州供電公司，甘肅 蘭州 730060）

變電一次設備主要指電力系統中發電、輸電、配電的主系統設備，例如變壓器、斷路器、隔離開關等。一次設備在運行中存在的各類隱患是導致變電站非計劃性停電的主要原因之一，易給企業造成重大損失。變電一次設備的狀態檢修是電力系統中作用最為重要的工作之一，可以較為高效的對電力系統的隱患加以排除。

1 變電一次設備的概述

在科學技術快速發展的影響下，電網智能化的發展迅速，并且智能變電站各類檢修技術也隨之出現。要將變電站變電一次設備的高效運維管理作用發揮出來，不但需要全面地對智能變電站運行情況穩定的把控，還需要定期對變電一次設備的運行狀態進行評價。

變電一次設備的檢測與檢修屬于運檢管理中的一項重要工作，主要作用是針對一次設備進行全面的監督和管控，并針對設備帶電檢測發現的故障加以排除，按照規定及要求開展定期的檢測維護工作。主要涉及到下列幾項工作：首先是全面監測工作，利用最前沿的設備以及專業技術對一次設備的運行工況進行全面監控、分析和觀察；其次，故障的分析主要是結合監控工作獲得相關信息數據，并且將所有的數據與相關標準及參數進行綜合對比分析，這樣就可以更加高效準確地對故障進行判斷；最后，結合設備實際運行情況編制出切實可行的檢修方案，并且對故障問題制定針對性的預防和解決方案，確保設備能夠始終維持在穩定的狀態[1]。

2 電力系統變電一次設備狀態檢測及檢修

在實際針對變電一次設備實施檢修工作的時候，務必要重視設備運行狀態的檢測，并且制定完善的維修工作方案，或者專門設立工作平臺。例如設備運維部門可以設置狀態評價中心，狀態檢測人員與設備檢修人員同時開展工作，充分結合設備各方面運行情況來落實檢修方案，確定檢修工作的內容和規范標準，利用各類帶電檢測手段來提升設備運維的整體水平，形成設備檢測檢修高效聯動體系。檢修工作的開展還應當充分結合設備各方面情況來對制定后續各項工作的方案，并對工作中可能遇到的問題制定針對性的預防和解決措施，對于設備當前運行狀況加以綜合評估，預測設備可能存在的隱患，從而制定檢修工作方案。在實施上述工作的時候，應當重視各類成本控制，盡可能地確保各項工作能夠按照計劃有序地開展。

3 變電一次設備故障的常見原因

變電一次設備接地異常會直接導致一次設備故障，變電站的所有設備都要接地，變壓器的中性點接地稱為工作接地，主要作用是加強低壓系統電位的穩定性，減輕由于一相接地，高低壓短接等原因產生過電壓的危險性，例如在中性點接地電阻阻值過大時會導致三相負載不平衡，接地點電位偏移，相電壓升高燒毀用電設備。設備接地的原則是使設備與大地之間的電阻盡量小，實際中接地主要為就地接地、大面積接地方式。就地是指在變電站設置接地網，一般在變電站設計的時候提前規劃好接地網。大面積接地是指設備與接地線之間的連接處要大面積接觸，為了保證與大地之間的電阻足夠小，避免產生過高的電壓，需要根據可能產生的漏電流的大小選擇合適的接地線[2]。根據規范《交流電氣裝置的接地》DL/T621-1997，有各種高壓場所的接地電阻的要求和計算110kV以上變電站均為大接地短路電流系統，在一般的電阻率地區工頻接地電阻允許值不大于2000/I歐，I為計算用的流經接地裝置的入地短路電流，或者不大于0.5歐。變電一次設備投運的時候，外界各類不良因素往往會對系統電流和電壓造成諸多的影響，并且導致變電設備發生短路，從而損害設備。如果設備出現了短路，如果不能快速消除短路電流，繞組就會隨之出現形變的情況，最終降低設備狀況以及使用壽命。又由于一次設備的周邊不會安設保護結構，所以易受到雷雨天氣等外界不良因素的影響而導致變電一次設備出現故障，會對整個電力系統的運行造成巨大的影響。

4 故障檢測與檢修

本部分針對變電站內部分主要一次設備探討了設備運行中產生的主要故障、產生原因及故障的檢測與檢修。

4.1 變壓器

變壓器可以說是變電系統中較為重要的一個部分，其運行情況往往會對變電站的運行情況造成諸多的影響。在針對變壓器故障進行檢修的時候，工作人員需要秉承嚴謹認真的工作態度，對變壓器運行過程中需要承擔的載荷等各方面情況加以全面地了解，在變壓器運行出現各種故障的時候，第一時間加以解決。

經過調查分析，導致變壓器故障的主要原因是受到外部以及內部故障共同作用所導致的。變壓器內部故障通常發生概率較高的是變壓器繞組出現短路的問題，在繞組層間和匝間短路時，電流增大，油面增高，變壓器內部發出“咕嘟”聲，電壓不穩定，導致瓦斯保護或差動保護動作，產生閥門噴油現象。

變壓器鐵芯也是故障高發處，當變壓器鐵芯的接地電流檢測數值明顯呈上升趨勢時，應該加以重視，可以認為主變鐵芯存在局部過熱故障，通常是由于鐵芯或其金屬構件有兩點以上接地時，接地點間形成了閉合回路。在鐵芯的接地電流較高時，此時變壓器油色譜分析判斷通常為“高溫范圍的過熱性故障”，并同時伴有鐵芯對地電阻降低、接地回路產生環流等特征，應急措施一般是在變壓器鐵芯接地回路串接限流電阻。變壓器外部故障主要涉及運行中故障，一般是因為變壓器所處外部環境因素而造成的。如果出現上述問題必然會對變壓器的運行造成一定的損害，在變壓器檢修的時候，檢修人員務必要對變壓器的情況加以全面了解，并且應當對檢修工作中可能遇到的問題加以防范。絕緣劣化也是變壓器易發的故障，主要為內部局部放電導致，可以借助超聲波探頭來對變壓器放電點進行檢測，包括GIS組合電器在內，這些一次設備內部的局部放電會伴隨聲波發射，利用多個探頭組合的陣列檢測聲源到探頭的傳播時間，可以有效定位局部放電部位[3]。

4.2 斷路器

在整個電力系統之中，斷路器故障發生的概率相對較高，最為突出的故障是斷路器拒動。導致拒動故障主要是機械與電氣故障兩方面。若跳閘回路檢查正常，一般是發生了機械故障，機械故障主要為傳動操作系統故障，例如機構卡澀或傳動連桿松動。當跳閘回路電源電壓過低也會導致斷路器拒動。高壓斷路器拒動的首要原因是電氣控制與輔助回路發生了故障，例如分合閘線圈燒毀導致拒動發生。為預防斷路器拒動，主要防范措施有以下幾種：一是利用預防性試驗檢修期間，進行低電壓分合檢測，同時對機構全面檢查。當斷路器開斷故障電流后，主要檢查分合閘線圈位置是否正常、是否有燒毀跡象，以防斷路器下次拒動；二是使用獨立的出口回路分別啟動主、副雙跳閘線圈提高斷路器動作可靠性；三是采用失靈保護用來保護主變等重要設備[4]。如果不能嚴格按照規定標準來對設備進行操作，那么也會給整個電力系統的運行埋下諸多的危險隱患。要徹底解決斷路器中所存在的問題，還需要對導致問題的根源進行綜合分析和判斷。檢修人員需要對變電系統中所涉及到的故障問題進行全面排查，并對變電系統的斷路器進行檢測。變電一次設備斷路器都會設置自動保護系統，在出現系統故障的時候，保護系統啟動斷路器動作出口，在斷路器分合的時候，往往會因為信號的延時或者是傳遞效果較差而造成設備不能正常運作，這個時候檢修人員可以結合各方面實際情況分析。針對高壓開關柜，由于斷路器在柜體內部，可以考慮加裝溫度感應裝置對運行中的斷路器進行隱患監測，如果發現運行中的斷路器溫升過高，此時運行人員可采取減小負荷的措施，溫升如果繼續增高，在允許停電的情況下，應使斷路器退出運行，采取安全措施后，對其接觸部位進行檢查和處理。

4.3 避雷器

為了對電力系統運行安全性加以保證，必須在各個變電站內安裝避雷器。避雷器的作用就是將雷電流引入到大池，避免雷電對設備造成任何的損害。避雷器的安設應當對環境因素加以綜合考慮，多發雷電的地區應當選擇使用高強度的避雷設備，同時在設備周邊設置絕緣結構。一般來說，避雷器故障往往都是因為灰塵污染或者是含有雜質的雨水污染所造成的。一些避雷器也會在長時間的使用中出現老化的問題。由于避雷針通常都是安設在露天的環境之中，所以惡劣的環境往往會對避雷器的使用效果以及使用壽命造成一定的損害。安裝有在線監測裝置的避雷器可以實時監測避雷器泄漏電流，泄露電流指的是避雷器接入系統后流過避雷器閥片芯體內的電流。避雷器通常情況下可看作絕緣體，在沒有過電壓時泄露電流是極小的。如果泄露電流增大，可認為避雷器芯體內閥片性能下降。一個完整的氧化性避雷器的泄露電流（全電流）可以分為三部分：氧化鋅閥片（柱）產生的電容性電流、氧化鋅閥片（柱）產生的非線性阻性電流和避雷器絕緣結構產生的電流。如果絕緣結構產生的泄露電流增大，則全電流的峰值也會隨之變大，下雨天污穢嚴重時電流偏大較為明顯。同時應注意，當系統接地電阻過大時，避雷器將不能正常對地放電，可能導致避雷器或主變等設備燒毀。

4.4 隔離開關

就實際情況來說，隔離開關的日常操作概率較高，在實際進行隔離開關安裝工作時，如果沒有提高銅鋁接觸面的接觸效果，或者安裝過程沒有有效進行打磨，就會造成隔離開關發生接觸不良的問題。一旦發生接觸不良的問題，接線座的溫度就會提升，從而會對設備的正常運轉造成一定的限制。隔離開關溫升的原因主要有以下幾點：一是刀閘長時間處于合閘狀態，經過多次分合閘，彈簧彈性降低，最后導致接觸電阻增大；二是受戶外環境影響，接觸面的臟污對防氧化層造成破壞；三是接觸面溫度升高時金屬電阻率也升高，加速材料老化；四是刀閘的螺絲在運行中受熱脹冷縮影響導致接觸電阻增大。隔離開關常用的溫度監測方法為紅外測溫，利用紅外圖譜的變化監控溫度。由于變電站設備較多，設備實際巡檢難度較大，部分變電站通常會安裝溫度監測系統，此類監測裝置可以實現實時監測刀閘接頭是否處于合位及其發熱溫度。合理安排負荷也可以降低刀閘發熱隱患，隔離開關工作電流超過額定電流的70%時通常會產生過熱，可以對承擔大負荷的隔離開關進行增容改造工作，加大刀閘負載能力，減少發熱故障[5]。

5 強化檢修的策略

5.1 分級檢測、定期檢修與維護

檢測人員在檢測工作過程中做好變電一次設備的記錄，在檢測檢修內容方面，按照相關規定對其開展狀態評價，并根據變電一次設備的結構和整體工況將整個變電一次設備劃分為不同的等級結構。根據不同等級中設備出現的故障，對其進行周期性的檢測。而對于故障發生可能較大的一些設備，相關檢測人員需要使用多種的檢測方法進行檢測。在檢測過程中，需要制定一個合理的檢測周期。通過定期檢查找到存在隱患的設備，在很大程度上能夠降低變電一次設備發生故障的整體可能性[6]。

在實際組織實施設備的定期檢修和維護工作的時候，應當將工作的重點放在各個主要一次設備的運行工況上。雖然變電一次設備中最為關鍵的部分變壓器與斷路器都設有密度繼電器、溫度計、壓力表以及其他輔助管理設備，但根據實際的工作情況，僅使用這些輔助設備進行監測，無法滿足工作需求，為了使故障檢修效率進一步提高，可以采用全面檢修、定期維護以及其他帶電檢修等多種方法。

5.2 健全變電運行安全管理制度

變電運行故障會受到管理制度的影響，沒有健全的管理制度來約束員工工作行為習慣則無法調動員工工作積極性。此外，沒有管理制度來提高員工的安全防范意識，也會導致變電運行設備的故障率大大增加。同時企業要深入對事故進行研究和分析，對于已經出現的安全管理問題制定可行的解決方案。

6 結束語

在電網系統中，變電站是非常重要的組織與樞紐，本文分析了變電一次設備運行產生的問題及檢測檢修的方法，旨在說明電力系統中，變電一次設備故障引起的負面影響。在變電站中，變電一次設備是非常重要的部分，站內設備的良好工況，可以有效提高變電站電能質量。如果出現故障，會影響到變電站整體運行效率，此外還會加劇企業經濟負擔，正因如此平時必須做好變電一次設備檢修工作，這具有十分重要的意義。