變電站一次設(shè)備檢修和試驗(yàn)方法分析

廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司 劉 喆

一次設(shè)備故障可引發(fā)突然停電問題，影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，還嚴(yán)重影響電力用戶的用電體驗(yàn)，因此變電站運(yùn)行過程中需定期組織一次設(shè)備的檢修與試驗(yàn)工作，創(chuàng)造安全穩(wěn)定的一次設(shè)備運(yùn)行環(huán)境，預(yù)防與規(guī)避一次設(shè)備故障問題，以此保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，促進(jìn)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

1 變電站一次設(shè)備的檢修內(nèi)容

1.1 變壓器

變壓器為變電站內(nèi)重要一次設(shè)備，若該設(shè)備出現(xiàn)故障則會直接干擾變電站的穩(wěn)定運(yùn)行，故需加強(qiáng)對變壓器檢修工作的重視，其故障主要為：變壓器引線故障；變壓器受潮引發(fā)故障；滲漏油故障。在變壓器外側(cè)出現(xiàn)發(fā)亮發(fā)黑的黏稠液體，造成滲漏油故障的原因眾多，如油箱與各零部件間的密封效果不佳、相關(guān)焊件與鑄件的質(zhì)量不合格、電力負(fù)荷過高、油體受熱膨脹等[1]；溫度異常故障。屬常見故障類型，表現(xiàn)為變壓器散熱異常、超負(fù)荷運(yùn)行、局部短路現(xiàn)象等，上述現(xiàn)象出現(xiàn)后均可引發(fā)變壓器溫度異常故障。

無論出現(xiàn)何種故障均需嚴(yán)格對待，及時(shí)檢修，盡快解決故障問題。檢修變壓器一次設(shè)備時(shí)，需檢查變壓器接電柱，觀察變壓器表面是否存在粘稠液體，后查看變壓器引線連接情況，若出現(xiàn)松動，則意味著存在引線故障隱患[2]。完成引線檢查后，結(jié)合引發(fā)溫度異常的原因核驗(yàn)是否處在故障隱患。檢修期間還需檢驗(yàn)變壓器所處環(huán)境條件，防止環(huán)境潮濕而引發(fā)故障問題，同時(shí)注意檢驗(yàn)一次設(shè)備絕緣性情況，避免因變壓器使用年限過長而出現(xiàn)老化問題，引發(fā)絕緣性不佳故障。變壓器出現(xiàn)部分故障問題后，可能會在設(shè)備運(yùn)行期間出現(xiàn)異常響聲，發(fā)現(xiàn)后需對變壓器零部件及線路進(jìn)行檢修，以此從不同角度發(fā)現(xiàn)并解決變壓器故障隱患，使變壓器能夠在變電站內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 斷路器

斷路器在變電站正常運(yùn)行中存在各類故障隱患，故障問題產(chǎn)生的原因存在差異，在檢修期間，應(yīng)針對常見故障現(xiàn)象進(jìn)行針對性檢查：拒動現(xiàn)象。引發(fā)的主因在于蓄電池異常、回路控制異常、二次接線錯誤等，檢修期間需結(jié)合故障原因進(jìn)行針對性檢驗(yàn)；異常跳閘。為典型故障之一，主因?yàn)楸Ｗo(hù)裝置誤判斷及電路故障，針對該故障問題檢修時(shí)應(yīng)將重點(diǎn)放在斷路器保護(hù)裝置上；誤動故障。引發(fā)原因?yàn)榫€路過電壓、線路導(dǎo)線對地異常、零線故障等，檢修時(shí)可將瞬態(tài)過壓聯(lián)系過于緊密、合閘接觸器設(shè)置有誤視為斷路器誤動故障的主要表現(xiàn)[3]。引發(fā)斷路器故障原因眾多，但無論何種故障均可造成較大危害，須重視斷路器檢修工作，嚴(yán)謹(jǐn)檢查設(shè)備細(xì)節(jié)，針對斷路器結(jié)果特征予以分析，以此及時(shí)發(fā)現(xiàn)斷路器潛在故障隱患，防止故障危害電網(wǎng)穩(wěn)定性。

1.3 隔離開關(guān)

隔離開關(guān)為變電站運(yùn)行期間使用頻率最高的一次設(shè)備，故其產(chǎn)生故障的概率相對較高：

卡澀。變電站隔離開關(guān)若長期維護(hù)不當(dāng)并受到空氣污染影響，將易出現(xiàn)卡澀故障，繼而引發(fā)隔離開關(guān)銹蝕現(xiàn)象；接觸不當(dāng)。隔離開關(guān)出現(xiàn)合閘不到位現(xiàn)象意味著存在隔離開關(guān)接觸不當(dāng)故障，該現(xiàn)象會對變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重影響，使隔離開關(guān)接線處與觸頭臂出現(xiàn)接觸不良問題，并造成接線處接觸面溫度急劇變化。引發(fā)故障原因在于安裝不到位、制造工藝不合格等，如設(shè)備制作材料選擇不適宜、接觸面面積偏小等，為防止接觸性不當(dāng)故障造成較大危害，應(yīng)針對該現(xiàn)象進(jìn)行嚴(yán)格對待。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題。變電站之間存在一定差異，導(dǎo)致其對隔離開關(guān)一次設(shè)備產(chǎn)生了差異化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，在隔離開關(guān)檢修期間，應(yīng)于隔離開關(guān)安裝前重點(diǎn)檢查其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否符合要求；表面破損情況。對隔離開關(guān)進(jìn)行定期檢修時(shí)應(yīng)注意檢查其表面完整性，隔離開關(guān)表面存在陶瓷元件絕緣體，若表面破損將會影響陶瓷元件絕緣效果，在一定程度上增加了危險(xiǎn)程度；內(nèi)部構(gòu)件情況。定期檢修隔離開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其內(nèi)部小型元件較多，而部分小型元件缺失不會影響隔離開關(guān)的正常使用，但卻會提升隔離開關(guān)故障率，因此，為確保變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須重視隔離開關(guān)內(nèi)部小型元件的完整性情況。

隔離開關(guān)作為應(yīng)用頻率最高的一次設(shè)備，其容易發(fā)生的故障類型較多，故需嚴(yán)格對待，檢修人員檢查隔離開關(guān)結(jié)束后，應(yīng)記錄檢查過程及檢查結(jié)果，總結(jié)可能存在的故障隱患，若出現(xiàn)故障表現(xiàn)則需立即展開針對性試驗(yàn)，以此確保隔離開關(guān)故障可及時(shí)解決。

1.4 互感器

除變壓器、斷路器、隔離開關(guān)外，電壓與電流互感器同樣為一次設(shè)備，在檢修時(shí)同樣應(yīng)針對常見故障落實(shí)檢修工作。變電站互感器一次設(shè)備常見故障如下：電壓互感器。在實(shí)際使用期間容易出現(xiàn)散熱異常、二次側(cè)斷開異常、絕緣部分損壞、單相接地、互感器燒毀等故障；電流互感器。該變電站一次設(shè)備容易發(fā)生超負(fù)荷運(yùn)行、絕緣老化、半導(dǎo)體刷漆不均等現(xiàn)象，上述問題均可引發(fā)變電站故障問題，此外，二次側(cè)開路、引線端松散、設(shè)備緊固效果差、注油不合格等問題同樣可造成電流互感器故障，影響電流互感器正常發(fā)揮作用。在檢修期間，應(yīng)針對電壓互感器與電流互感器實(shí)際情況制定全面性檢修計(jì)劃。

2 變電站一次設(shè)備檢修試驗(yàn)方法

高壓配電裝置試驗(yàn)。高壓配電裝置主要包括測量電氣設(shè)備、絕緣設(shè)備、開關(guān)設(shè)施構(gòu)成，其在變電站整體運(yùn)行體系中占據(jù)重要地位。結(jié)合變電站實(shí)際運(yùn)行情況來看，高壓配電裝置主要用于分配電能、接收工作，其試驗(yàn)方法如下：針對高壓配電裝置內(nèi)部各絕緣構(gòu)件組織試驗(yàn)活動；對內(nèi)部絕緣氣體是否存在泄露現(xiàn)象組織試驗(yàn)。由高壓配電裝置數(shù)量較多且體積過大，其試驗(yàn)難度較高，同時(shí)變電站周邊存在干擾性因素，可對高壓配電裝置產(chǎn)生影響，故在設(shè)備檢修試驗(yàn)期間，還需組織局部放電試驗(yàn)，以此全面化保障變電站檢修試驗(yàn)效果。

電流互感器試驗(yàn)。電流互感器容易出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)行及絕緣損壞等故障問題，出現(xiàn)上述故障后，電流互感器將會發(fā)出異常聲響，且設(shè)備內(nèi)部會出現(xiàn)回路斷開現(xiàn)象。組織互感器試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)在遵守繼電保護(hù)、自動裝置等規(guī)定下退出保護(hù)，避免出現(xiàn)操作失誤。完成上述操作后，需檢驗(yàn)低壓熔斷器及高壓熔斷器，同時(shí)檢查自動開關(guān)使用及運(yùn)行情況，若通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)熔斷器出現(xiàn)較為嚴(yán)重的熔斷現(xiàn)象，則需立即將其更換，最后檢查設(shè)備接頭，若設(shè)備接頭無斷開及松動情況，則意味著電壓回路無異常現(xiàn)象，且在回路切換時(shí)不會出現(xiàn)接觸不佳故障。

主變壓器耐壓試驗(yàn)。變壓器作為電力裝置之一，其在變電站中主要運(yùn)用電磁感應(yīng)原理對交流電壓進(jìn)行改變調(diào)節(jié)。變壓器一次設(shè)備由次級線圈、磁芯、初級線圈構(gòu)成，而在變電站運(yùn)行期間，變壓器可改變電流及電壓，還具有隔離電流及穩(wěn)壓的功能。通常情況下，對變壓器進(jìn)行檢修試驗(yàn)時(shí)，可組織局部放電試驗(yàn)與耐壓試驗(yàn)，其中局部放電試驗(yàn)主要用于檢查變壓器的安裝運(yùn)行期間，而耐壓試驗(yàn)主要用于檢查其絕緣強(qiáng)度。在正式試驗(yàn)前，應(yīng)結(jié)合變壓器運(yùn)行使用情況制定檢修方案及試驗(yàn)計(jì)劃，針對變壓器可能存在的故障隱患進(jìn)行提前預(yù)防。

其他試驗(yàn)。除上述檢修試驗(yàn)外，還可組織微量水分檢測試驗(yàn)、溶解氣體色譜試驗(yàn)，用于檢驗(yàn)一次設(shè)備內(nèi)油中氣體情況，采取多元化試驗(yàn)方法，用于提高一次設(shè)備故障檢修試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。在當(dāng)前技術(shù)背景下，變電站檢修一次設(shè)備時(shí)，可在條件允許的情況下選擇先進(jìn)技術(shù)，針對常見故障類型確定試驗(yàn)方法，最大限度確保變電站一次設(shè)備始終處于安全穩(wěn)定狀態(tài)下。

3 變電站一次設(shè)備檢修試驗(yàn)實(shí)例分析

為增強(qiáng)變電站一次設(shè)備檢修試驗(yàn)研究實(shí)效，本次選取某實(shí)例展開針對性分析。某變電站10kV 系統(tǒng)運(yùn)行方式為單母線4分段運(yùn)行，而35kV 系統(tǒng)為3段母線運(yùn)行，某變壓器在變電站運(yùn)行期間出現(xiàn)故障問題，變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號“YNd11”，冷卻方式為“油浸自冷”。

3.1 故障現(xiàn)象

變電站正常運(yùn)行過程中，某變壓器突然出現(xiàn)兩側(cè)開關(guān)同步跳閘現(xiàn)象，經(jīng)相關(guān)人員檢查后，發(fā)現(xiàn)該故障變壓器出現(xiàn)了差動保護(hù)動作，即波形對稱、二次諧波，且10kV 系統(tǒng)的203開關(guān)以及35kV 系統(tǒng)的303開關(guān)出現(xiàn)開關(guān)動作跳閘故障，在實(shí)際故障檢修期間尚未發(fā)現(xiàn)變壓器具有故障問題。當(dāng)上述故障現(xiàn)象出現(xiàn)后，發(fā)現(xiàn)了繼電器氣體存在“輕瓦斯”動作，但在變壓器周圍及其差動保護(hù)距離內(nèi)尚未出現(xiàn)一次設(shè)備異常情況[4]。為更好地進(jìn)行故障檢修及試驗(yàn)，對變壓器環(huán)境進(jìn)行檢查，帶當(dāng)前天氣較好，無潮濕現(xiàn)象，變壓器內(nèi)負(fù)荷56%，上層油溫58°，出現(xiàn)故障時(shí)變壓器無操作。

3.2 檢修試驗(yàn)

在本次故障檢修中，為進(jìn)一步確定變壓器故障原因，對變壓器繞組直流電阻、繞組變比數(shù)值進(jìn)行了測量，并組織了油色譜分析試驗(yàn)，采集變壓器內(nèi)油、氣、電氣展開試驗(yàn)，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，得出以下結(jié)果：

測量故障變壓器繞組直流電阻數(shù)值后，確定該變壓器的絕緣性能良好，絕緣電阻無異常情況，二次直流電阻的三相不平衡率參數(shù)處于成長狀態(tài)（0.145），但一次直流電阻出現(xiàn)異常情況，三相不平衡率最大值已超出規(guī)定限值（3.6%），此外，變壓器C 相出現(xiàn)了整體直流電阻較大的異常情況；經(jīng)取氣試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有無色無味氣體在氣體繼電器內(nèi)出現(xiàn)，經(jīng)驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)該氣體無可燃特征。

檢測空載損耗情況，經(jīng)實(shí)測后發(fā)現(xiàn)變壓器空載損耗數(shù)值為16.15kW，而空載損耗數(shù)值在變壓器交接試驗(yàn)內(nèi)的實(shí)測數(shù)值為16.02kW；實(shí)際測量電壓比數(shù)值，最終確定故障變壓器的電壓比偏差為0.14%，未超出標(biāo)準(zhǔn)限值±0.5%，故可判定故障變壓器電壓比無異常現(xiàn)象；組織油色譜分析試驗(yàn)后，得出了一系列數(shù)據(jù)。結(jié)合表1可見，故障變壓器內(nèi)部出現(xiàn)了總烴、乙炔含量超標(biāo)現(xiàn)象，變壓器故障后，總烴、乙炔氣體含量顯著提升。

表1 氣相色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)（單位：μL/L）

出上述結(jié)論后，為精準(zhǔn)確定變壓器故障原因，采用解體檢查、吊罩檢查兩種方式展開了詳細(xì)分析。解體檢查。通過解體檢查，發(fā)現(xiàn)故障變壓器C 相高壓繞組內(nèi)部距離鐵心較近的一段導(dǎo)線出現(xiàn)了絕緣破損現(xiàn)象，其在絕緣破損處具有熔化問題；吊罩檢查。經(jīng)吊罩檢查后，在故障變壓器設(shè)備C 相繞組底部及頂部出現(xiàn)了大量銅屑，同時(shí)在高壓下部位置出現(xiàn)了絕緣紙卷曲、破損問題。結(jié)合解體調(diào)查與吊罩檢查結(jié)果，最終確定了變壓器故障源，將故障原因定為變壓器絕緣材料受到弧光放電影響而被分解。此外，變壓器一次設(shè)備內(nèi)部存在高能放電現(xiàn)象。而出現(xiàn)上述現(xiàn)象原因在于繞組制造存在缺陷，導(dǎo)致變壓器在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)了匝間短路問題，繼而引發(fā)故障，吊罩檢查期間發(fā)現(xiàn)的大量銅屑可驗(yàn)證該結(jié)論。

確定故障原因后需進(jìn)行針對性維修，清除變壓器內(nèi)部銅屑，更換并繞導(dǎo)線及絕緣紙，以此有效解決了故障問題。為防止出現(xiàn)同類故障，該變電站擴(kuò)大了一次設(shè)備質(zhì)量監(jiān)測范圍，并于變壓器安裝前校驗(yàn)其抗短路性能，采取一系列措施預(yù)防同類故障的再次出現(xiàn)。

4 結(jié)語

變電站一次設(shè)備的檢修與試驗(yàn)工作主要圍繞變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器等重要設(shè)備進(jìn)行，在檢修期間，需針對一次設(shè)備常見故障類型進(jìn)行針對性檢修，視情況開展試驗(yàn)工作，盡可能發(fā)現(xiàn)一次設(shè)備故障隱患，避免故障突發(fā)而影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。通常情況下，多選用高壓配電裝置試驗(yàn)、電流互感試驗(yàn)、主變壓器耐壓試驗(yàn)等方法進(jìn)行檢驗(yàn)，但在實(shí)際工作中還需具體情況具體分析。