變電站一次設(shè)備安全運(yùn)行及故障解決措施

內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司錫林郭勒供電分公司 周鵬飛

現(xiàn)代社會(huì)的快速發(fā)展和電網(wǎng)系統(tǒng)性能不斷升級(jí)優(yōu)化，變電站內(nèi)的各類基礎(chǔ)設(shè)備都在向智能化、自動(dòng)化等方向迅速發(fā)展。在這一過程中，變電站一次設(shè)備的長(zhǎng)期正常與穩(wěn)定可靠運(yùn)行直接與整個(gè)電網(wǎng)設(shè)備的正常可靠運(yùn)行息息相關(guān)。在此基礎(chǔ)上，下文中簡(jiǎn)要介紹了變電站的主要設(shè)備，分析了常見故障，提出了變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行的幾種解決方案。

1 設(shè)備以及故障

電流和電壓互感器。由于變電站在一次裝置運(yùn)行工作時(shí)施加的最大電流幅度和輸出電壓變化都相對(duì)很大，因此需要增設(shè)一些設(shè)備來降低變電站一次設(shè)備運(yùn)行時(shí)最大的輸入電流強(qiáng)度和輸入電壓強(qiáng)度。變電站運(yùn)行維護(hù)期間使用的各類電能測(cè)控計(jì)量裝置，充分保障著變電站系統(tǒng)的可靠正常高效運(yùn)行和線路供電的安全穩(wěn)定。同時(shí)還通過電流互感器等將電流信號(hào)或輸出電壓直接轉(zhuǎn)換成相對(duì)較小的較次級(jí)輸出電流或電壓，以快速滿足整個(gè)供電線路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的供電設(shè)備需求[1]。

高低壓開關(guān)。高壓柜和中低壓開關(guān)柜均由至少兩個(gè)獨(dú)立主開關(guān)柜座組成：隔離式開關(guān)柜和斷路器開關(guān)。隔離保護(hù)開關(guān)設(shè)備保護(hù)的主要功能是保護(hù)員工基本人身安全，保護(hù)變電站人員或維護(hù)人員等在設(shè)備日常維護(hù)使用過程工作中人身安全和電氣功能使用安全。斷路器開關(guān)一般按其工作環(huán)境的最大容許電壓范圍進(jìn)一步分為低壓斷路器和超高壓斷路器。高壓斷路器開關(guān)功能和一般低壓斷路器開關(guān)裝置的基本功能相同，只是開關(guān)電路兩端的輸出電壓強(qiáng)度大小不同，斷路器開關(guān)功能是正常運(yùn)行的電路前提下的切斷、承載動(dòng)作和保護(hù)閉合電流、電源的安全和供電，它切斷任何可能出現(xiàn)的異常電流，以確保穩(wěn)定性。

變壓器。通常由線圈繞組中初級(jí)部分的繞組線圈、次級(jí)線圈繞組部分和線圈繞組鐵芯部分組成，利用變壓器電磁感應(yīng)諧振技術(shù)原理可做到自動(dòng)諧振，達(dá)到自動(dòng)補(bǔ)償線圈繞組中交流電壓范圍的技術(shù)目的。變壓器組既是構(gòu)成變電站穩(wěn)定運(yùn)行的變電所各種基本電氣輔助供電設(shè)備裝置結(jié)構(gòu)之一，也是電網(wǎng)內(nèi)供電安全性能的電氣傳輸系統(tǒng)設(shè)備重要配置環(huán)節(jié)之一，要切實(shí)做到保證各變電站中的電氣一次設(shè)備變壓器系統(tǒng)的可靠有效安全運(yùn)行，盡量?jī)?yōu)先選擇與使用質(zhì)量好的設(shè)備，變壓器的質(zhì)量問題會(huì)造成明顯隱患，影響電力的可靠正常傳輸[2]。

隨著自動(dòng)化供電及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)應(yīng)用技術(shù)不斷成熟，智能變壓器系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)中自動(dòng)化供電系統(tǒng)條件環(huán)境下對(duì)傳統(tǒng)變壓器的替代。智能變壓器可通過網(wǎng)絡(luò)的連接傳輸，通過網(wǎng)絡(luò)來與系統(tǒng)其他應(yīng)用設(shè)備或通信系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)通訊共享和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互。新型的智能變壓器一般由各種測(cè)量電流設(shè)備和多種電壓傳感器裝置組成，智能變壓器實(shí)現(xiàn)了集成多種智能設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整設(shè)備正常的運(yùn)行。智能變壓器確保了變電站內(nèi)全部的自動(dòng)控制設(shè)備處于良好運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，一直在其可靠、穩(wěn)定、安全高效的使用條件下運(yùn)行。

智能變壓器控制系統(tǒng)的工作監(jiān)控模式，主要是指借助數(shù)字傳感器直接采集智能變壓器的工作過程出現(xiàn)的一些實(shí)時(shí)信息，通過計(jì)算機(jī)數(shù)字分析智能變壓器設(shè)備當(dāng)前階段的運(yùn)行情況，進(jìn)一步可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警。一般來說，智能變壓器產(chǎn)品出廠調(diào)試前，廠家應(yīng)該將功能特性信息和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息中的各種參數(shù)全部記錄入到智能變壓器功能模塊中，從而達(dá)到最大限度減少外界因素對(duì)系統(tǒng)的各種干擾。

2 研究現(xiàn)狀及故障解決措施

變電站智能監(jiān)控感知系統(tǒng)是一種近年來迅速興起的一種的新型變電站技術(shù)，通過智能監(jiān)控設(shè)備等現(xiàn)代化技術(shù)，彌補(bǔ)以往人工值守監(jiān)控變電站的一些不足，同時(shí)能避免變電站安全隱患發(fā)生。在現(xiàn)代變電站實(shí)際生產(chǎn)管理中，使用智能一次設(shè)備能提高電網(wǎng)整體運(yùn)轉(zhuǎn)效率，保證生產(chǎn)狀態(tài)的持續(xù)穩(wěn)定性。同時(shí)可提高處理電力運(yùn)行監(jiān)控和設(shè)備數(shù)據(jù)的效率，保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)及時(shí)得到研究分析。

我國(guó)目前變電站智能化監(jiān)測(cè)工作起步仍較晚，現(xiàn)有智能變電站技術(shù)仍無法處于技術(shù)主流，監(jiān)測(cè)的效率低，無法真正進(jìn)行智能實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程檢測(cè)。在新時(shí)代，國(guó)家對(duì)變電站安全管理更加重視，對(duì)智能變電站監(jiān)控的研究亦獲得了一定的發(fā)展，取得許多重大技術(shù)突破，新型智能化監(jiān)控設(shè)備將逐步被應(yīng)用于變電站。目前，我國(guó)有自動(dòng)監(jiān)控和處理設(shè)備以及手動(dòng)檢測(cè)和診斷設(shè)備作為維持變電站一次設(shè)備運(yùn)行的測(cè)試設(shè)備。與老舊的設(shè)備功能相比提升幅度很大，但一些智能設(shè)備實(shí)際應(yīng)用功能過于單一，不能真正地解決應(yīng)急、不能真正預(yù)防問題。因此，為了顯著提高智能化變電站工作人員的生產(chǎn)工作質(zhì)量和運(yùn)營(yíng)效率，需要著力研究智能行為感知策略和智能故障檢測(cè)技術(shù)。

2.1 互感器

互感器故障主要包括互感器的故障，互感器故障是變電站一次設(shè)備的一種常見維護(hù)問題，互感器故障的原因包括互感器本身的質(zhì)量問題、安裝環(huán)境以及長(zhǎng)期運(yùn)行造成的絕緣損壞和破裂[3]。電流互感器故障的主要原因是互感器上的負(fù)載過大而導(dǎo)致故障。此外，如果互感器的內(nèi)部零件變得松動(dòng)和絕緣，需要立即進(jìn)行處理。如有漏電擊穿等，則提示電流互感器信號(hào)異常。當(dāng)互感器系統(tǒng)發(fā)生電壓故障時(shí)，立即采取措施停止使用互感器設(shè)備，及時(shí)分析查找引起互感器故障原因，將互感器故障造成的損失降到最低。

解決方法：由于電壓/電流互感器結(jié)構(gòu)和特性復(fù)雜，誤差類型較多，可以分為多種因素，在故障排除過程中，應(yīng)以實(shí)際工況作為解決目標(biāo)問題的依據(jù)。例如，如果高壓熔斷器反復(fù)熔斷，則必須檢查內(nèi)部元件的絕緣性能，同時(shí)檢查層間和匝間缺陷。如果是變壓器，必須及時(shí)停止供電并采取負(fù)載切換等措施。

2.2 高壓開關(guān)設(shè)備

高壓開關(guān)故障的一個(gè)較常見的缺陷是開關(guān)接觸不良，如果變電站內(nèi)部運(yùn)行工作中發(fā)現(xiàn)接觸臂或開關(guān)接頭等接觸不良，可能會(huì)因此導(dǎo)致開關(guān)接觸面溫度持續(xù)升高，同時(shí)也可能會(huì)因而導(dǎo)致斷路器合閘操作受阻。高壓開關(guān)存在的一些故障可能是由于電力施工操作人員整體的設(shè)備安裝工藝水平并不十分高，以及電氣設(shè)備安裝工作過程中絕緣隔離開關(guān)材料本身造成的質(zhì)量問題。

解決方法：如果發(fā)現(xiàn)變壓器和高壓開關(guān)內(nèi)部有金屬觸點(diǎn)被卡住或發(fā)生接觸性能不良故障的異常情況，首先檢查其隔離開關(guān)外殼內(nèi)部材料是否已生銹，并定期清理已經(jīng)腐蝕及生銹變質(zhì)的結(jié)構(gòu)件。另一方面，要重點(diǎn)檢查開關(guān)系統(tǒng)的生產(chǎn)安裝作業(yè)過程是否符合電氣絕緣開關(guān)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)量絕緣開關(guān)各部位安裝的尺寸，對(duì)不準(zhǔn)確現(xiàn)象或發(fā)生松動(dòng)問題的部位需進(jìn)行檢查和適當(dāng)加固。

2.3 變壓器

變壓器故障類型主要有分為變壓器漏油、燒毀、異響和引線故障[4]。漏油問題是變壓器故障的一大問題，出現(xiàn)的第一時(shí)間并不會(huì)導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)故障，但是會(huì)減少使用時(shí)間并增加安全風(fēng)險(xiǎn)。如果在變壓器繞組外部附著一些黑色液體，通常可判斷變壓器為已經(jīng)損壞的變壓器，但也要排除人工操作遺留的可能性。因此，在實(shí)際維修工作中必須定期仔細(xì)地檢查各種變壓器。同時(shí)由于部分零件或連接螺栓松動(dòng)或連接斷裂，變壓器本身在工作運(yùn)行的過程中劇烈的摩擦振動(dòng)變形和各種設(shè)備故障也都可能導(dǎo)致繞組油溫驟然升高，導(dǎo)致變壓器故障。

變壓器溫度升高的異常現(xiàn)象，通常表現(xiàn)為變壓器工作溫度的上升程度顯著高于該變壓器的正常額定最高工作介質(zhì)溫度，即認(rèn)為是一種高溫異常。變壓器為什么發(fā)生溫度異常的原因有好多種，一是有可能因變壓器系統(tǒng)長(zhǎng)期處于高溫和過載和超負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)導(dǎo)致的變壓器溫度高異常，還有可能由變壓器結(jié)構(gòu)缺陷老化等問題、導(dǎo)致引起的系統(tǒng)長(zhǎng)期高過負(fù)荷運(yùn)行，導(dǎo)致變壓器自身的器件溫度不斷升高。變壓器設(shè)備的在運(yùn)行工作過程中可能會(huì)或多或少出現(xiàn)其中的發(fā)熱問題，維修操作人員如果在現(xiàn)場(chǎng)工作中只是檢查了功能、沒有對(duì)深入的原因進(jìn)行分析，草率解決了表面問題，使得變壓器出現(xiàn)發(fā)熱的原因沒有解決，導(dǎo)致了一次設(shè)備變壓器系統(tǒng)的散熱保護(hù)功能長(zhǎng)期受阻，設(shè)備的使用壽命下降。

此外，變壓器漏磁等的技術(shù)缺陷也同樣會(huì)間接造成渦流使一次變壓器繞組設(shè)備本體上的金屬箱體發(fā)熱，導(dǎo)致一次變壓器線圈整體溫度波動(dòng)過高；最后，變壓器系統(tǒng)中出現(xiàn)的變壓器繞組異常和放電介質(zhì)溫度變高也是一樣會(huì)引起繞組內(nèi)絕緣材料性能劣化，會(huì)造成變壓器線圈內(nèi)壁上的股線以及變壓器繞組材料發(fā)生老化變形現(xiàn)象或內(nèi)部嚴(yán)重高溫，進(jìn)一步導(dǎo)致了變壓器線圈性能劣化。

變壓器漏油的外部跡象要么是出現(xiàn)在變壓器結(jié)構(gòu)部件外部的黑色明亮粘性液體，要么是出現(xiàn)在變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)坑中的油。變壓器出現(xiàn)的異響表現(xiàn)為與正常工作的有規(guī)律聲音不同，變成了無規(guī)律的異響，這樣表示變壓器的工作電壓不穩(wěn)定、或者內(nèi)部零件出現(xiàn)異常，需要進(jìn)行有關(guān)的檢查。同時(shí)還有變壓器的引線故障，這種故障雖然出現(xiàn)的頻率不高，但是也需要對(duì)引線的性能和接觸方式進(jìn)行檢測(cè)。總之，變壓器本身結(jié)構(gòu)密封不合格、焊接接頭質(zhì)量不合格、變壓器本身可能有外部負(fù)載或過載運(yùn)行，都容易導(dǎo)致變壓器的故障出現(xiàn)，造成變壓器設(shè)備本身的質(zhì)量下降，出現(xiàn)前文所述的各種故障類型。

解決方法：對(duì)于變壓器因工作溫度值異常等引起的變壓器故障，可適當(dāng)采用油浸試驗(yàn)、電路絕緣電氣特性試驗(yàn)等一些實(shí)測(cè)檢查方法，在很短時(shí)間范圍內(nèi)即可掌握整個(gè)變壓器絕緣的基本運(yùn)行變化情況并可進(jìn)行各種綜合分析。需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)分析，判斷變壓器是否應(yīng)該處于高負(fù)載狀態(tài)運(yùn)行，并判斷這種運(yùn)行持續(xù)的時(shí)間，否則變壓器有可能會(huì)發(fā)生短路的危險(xiǎn)情況。

對(duì)于變壓器發(fā)生漏電，首先需要檢查該變壓器結(jié)構(gòu)部分間的絕緣焊接與可靠性，并應(yīng)測(cè)試?yán)@組各接地部分之間的可靠性和連接穩(wěn)定性，檢查變壓器線圈本身之間的機(jī)械氣密性能。如果檢查中零件性能不能滿足要求，必須及時(shí)更換；其次，還應(yīng)調(diào)查變壓器過載運(yùn)行的原因，進(jìn)一步優(yōu)化工作模式。另外，如果出現(xiàn)漏油問題必須及時(shí)清理泄漏的油體，以免漏油造成其他設(shè)備故障或燃燒等嚴(yán)重事故。

2.4 斷路器

斷路器故障又分為斷路器動(dòng)作拒絕故障和斷路器錯(cuò)誤故障。斷路器拒動(dòng)意味著還需要信號(hào)、而該信號(hào)由合閘時(shí)發(fā)出，斷路器出現(xiàn)拒動(dòng)報(bào)警的主要原因多種多樣，主要是有線路電壓輸出不穩(wěn)、線圈繞組接反、熔斷器外殼接觸電阻不良、裝置錯(cuò)誤安裝位置等[5]。

斷路器錯(cuò)誤動(dòng)作是指斷路器的本身引起的跳閘動(dòng)作和誤分閘的操作，造成斷路器錯(cuò)誤動(dòng)作的一般原因包括斷路器長(zhǎng)期使用后導(dǎo)致的接線條件劣化、絕緣部件損壞、接線故障過多、操作誤差、負(fù)載側(cè)錯(cuò)誤接地等。萬一系統(tǒng)出現(xiàn)了斷路器故障，設(shè)備與測(cè)試檢驗(yàn)人員必須要慎重的選擇斷路器，延時(shí)型和沖擊電壓不動(dòng)作斷路器這兩種是比較可靠的產(chǎn)品。

3 結(jié)語

變電站系統(tǒng)一次設(shè)備自身的電力安全生產(chǎn)運(yùn)行環(huán)境，主要包括由互感器電氣安全穩(wěn)定運(yùn)行、高壓開關(guān)柜件的電器安全生產(chǎn)運(yùn)行過程和變壓器繞組的設(shè)備安全平穩(wěn)運(yùn)行全過程組成。本文詳細(xì)分析討論了目前變電站的一次設(shè)備電氣運(yùn)行環(huán)境監(jiān)控中的常見故障類型及其成因，并逐一針對(duì)其中各類電氣故障提出詳細(xì)方案。變電站一次設(shè)備系統(tǒng)的電氣安全及運(yùn)行故障包括廣泛多樣的內(nèi)容，在實(shí)際管理過程中，管理人員必須認(rèn)真負(fù)責(zé)地對(duì)電氣設(shè)備各個(gè)主要部分及時(shí)進(jìn)行安全維護(hù)管理和預(yù)防性檢查，盡量做到減少變電站一次設(shè)備故障發(fā)生，進(jìn)一步改善變電站工作效果。