變電一次設備故障檢測及檢修

國網江蘇省電力有限公司宿遷供電分公司 吉 煜 馬亞楠

1 引言

一次設備主要指用于一次電力系統設施中所有的發電、輸電、配電各環節所用的各種變電設備，常見的變電設備有變壓器、隔離式開關等。如果一次供電設備出現了故障，那么就會導致變電站的正常運行會出現問題，不僅會出現非計劃性的停電，還有可能會連續停電。因此，對于一次變電設備的維修和應急管理工作，在電力的正常運行中起著至關重要的作用。

2 概述

隨著科學技術的發展，智能化和自動化的應用在電網的建設中也越來越廣泛，并且出現了各種各樣的智能變電站相關的檢測和維修技術。如何將智能變電站的優勢運用起來，將其對于一次性變電設備的管理作用進行有效地發揮，就需要在實際上能夠充分掌握設備的實際運行情況，及時跟蹤設備的運行情況，并且要對設備進行定期的評估，以找到最合適的運行狀態。

設備的定期檢測保養是設備運檢和管理活動中重要的業務工作，主要針對供電系統一次配電設備進行較為全面的技術分析，對用電設備的帶電檢測時發現的故障逐一排除，按照規定流程及標準開展定期的日常檢測保養工作[1]。主要的工作內容：一是利用國際上比較先進的各種檢測和維修技術，對一次變電設備進行實時跟蹤，對其運行狀態進行動態檢測，并且要利用一定的模型進行計算；二是通過第一步的監控獲得數據，要對故障源進行分析檢測，以便進行及時的處理；三是通過實時獲取的數據，還可以了解到設備的實際運行情況，從而可以提出最可靠的應急方案，確保設備故障能夠快速解決。

3 設備狀態檢測及檢修

在進行對一次變電設備預防性檢修保養工作時，務必要格外重視設備運行參數的跟蹤檢測，制定完善的檢測維修方案[2]。如設置專門的監管部門，采用先進的檢測維修手段提升運維管理工作的整體水平，采用先進的故障檢測系統進行具體的實施，詳見圖1。檢修保養工作的開展，還須在實踐中充分結合設備各方面情況來制定后續保養的方案。對于當前正常運行的設備要及時檢查評估，預測設備隨時可能出現的風險和隱患，工作人員要熟悉現有故障檢測系統中各個模塊（見圖2）的使用方法，制定完善檢修工作方案。

圖1 某原裝進口電子設備斷路器

圖2 平臺的配網故障信息發送方法及系統與流程

4 故障的常見原因

變電一次設備接地異常可能會導致二次觸電，或者導致另起一次設備故障。變電站線路里面所有的設備必須進行接地，變壓器內部設備的二次高壓中性點必須進行二次接地。主要作用就是要加強變壓器中低壓系統電位信號的二次電壓穩定性，減輕設備由于二次高低壓一相接地，高低壓短相間接并聯供電等技術原因會使得接地設備可能產生故障，導致危險的發生。因此，設備進行安全接地保護處理的首要原則必須使弱電設備接地電壓，與實際供電時大地電阻值之間的最大短路電阻值盡量設最小。

實際運行中采用電氣設備安全接地處理形式主要為就地式接地、大面積式接地兩類。通常就地式接地具體指在進行變電站的建設時，首先要在其周圍設置好一個接地網；而大面積電阻接地法，其核心就是對在實際場地中運行的一次變電設備之前進行相應的設置，使得各個設備之間不會產生大面積上的電阻接觸。為確保現場設備與接地設備之間所產生的電阻的阻值盡可能地小，因此在進行設備接地線的選擇時必須慎重。在進行設備現場接地線的選擇前，要先測定地漏電流的具體數值，再根據對地漏電流的大小，選擇合適的接地線。變電設備處于正常狀態時候，外界環境往往都還會對變電站整個系統電流的輸出特性和線路電壓性能等造成多方面的影響，并且導致變電操作時設備二次電流短路，損害整個用電設備。

當一次變電設備回路突然出現了一次電流短路，如果設備繞組本身不能保證可以快速可靠地通過接地來消除一次的短路電流，繞組材料本身就有可能隨之氧化，從而導致出現設備二次短路形變破壞繞組的極端危險的情況，最終可能直接導致設備壽命值受到較大程度的損害。一般情況下，變電所中的一次保護供電回路設備正在安裝之前就會接地導線，甚至周邊區域也會安裝接地設備，因此不會再另外安設一個二次保護接地隔離結構。當受到雷電暴雨等惡劣的環境影響時，可能直接導致同一時間出現大面積的短路故障，對變電站長期穩定運行造成惡劣的影響[3]。

5 故障檢測與檢修

以下主要針對變電站廠房內部的一次設備在正常運行狀態中產生的主要機械故障、產生原因及相關故障點進行分析檢測與停機檢修。

5.1 變壓器

變壓器是高壓變電系統中重要的組成部分，其運行變化情況往往會對變電站整體的運行造成諸多影響。在日常對變壓器故障進行檢修時，工作人員要嚴謹細致地對配電變壓器運行過程中的相關參數全面了解，在變壓器出現以下常見故障的時，要在第一時間加以排除。變壓器的故障還有可能是由于外部因素和內部因素共同導致的。在變壓器的內部，如果三相變壓器的繞組層出現了短路的現象，會導致一次變電設備中的運行電流會突然增大，隨之便會影響設備中的電壓，導致開關自動報警保護失效，從而使得變電設備故障異常。除此以外，變壓器易發生故障的位置還有變壓器的鐵芯。當鐵芯的接地電流進行檢測后，若發現電流異常，那么就要考慮是否鐵芯出現了局部短路的現象。這種故障通常主要是由于變壓器鐵芯或周圍金屬構件有兩點及其以上接地電壓，接地點匝間形成了閉合回路[4]。

5.2 斷路器

通過對國內大量的變電設備維修案例可以發現，大部分故障原因都是因為斷路器出現故障所引起的。當斷路器故障產生拒動現象的時候，如果設備中相應的具體參數仍然是顯示的正常狀態，那么可以初步判定為斷路器發生了機械故障。一般情況下，機械故障分為以下兩種。一種是由于機械傳動裝置引起的故障，另一種是由于操作系統發生問題引起的。斷路器的拒動故障主要是因為輔助控制閘的位置發生了短路的現象。

因此，在進行斷路器故障處理的時候，如何去預防斷路器的電氣拒動現象的產生，也是非常值得重視的。一般情況下，采取以下措施：一是對斷路器開關分合閘做好監測工作，定期對設備全面檢查；二是設計一個可獨立閉鎖裝置的設備回路，該回路的主要目的就是用于對斷路器雙跳閘線圈的啟動；三是對斷路器的主要變電箱進行保護，可以采取臨時短路設備或者自動失靈技術等來實現。如果檢修人員未嚴格按照相關規定對各種設備進行正確操作，那么會給電力系統今后的運行埋下未知的隱患。

要徹底解決斷路器實際存在的問題，需要對上述問題的根源進行綜合分析。檢修人員首先要對在變電檢修中所涉及各類故障一一排查，斷路器通常都采用預先設置的自動切斷保護功能，一旦故障發生，保護設備直接啟動。如果說在設備運行的過程中，出現了信號傳輸問題或者是信號不好，傳輸效果較差，無法通過斷路器對設備進行實時保護的時候，就要考慮檢測人員自己來分析故障的原因。如果采用了高壓的開關柜，那么就需要在開關柜的內部設置好斷路器，利用溫度感應器檢測火災隱患，在保證人身安全的情況下進行對故障的處理。

5.3 避雷器

為了確保高壓電力系統安全運行，變電站墻內必須安裝避雷器。避雷器主要的作用就是將外界雷電直接引入到防雷大池，避免外界雷電對設備所造成的任何潛在的電氣損害。避雷器電氣設備的合理安設應當對周圍環境等加以全面考慮，雷電襲擊的高發地區應當優先安裝高強度絕緣的避雷設備，應當在這些設備及周邊單獨設置安全絕緣接地結構。一般來說，避雷器故障往往是因為長期受外界灰塵空氣等污染，或是因為長年受含有腐蝕性的雨水產生的。同時，避雷器在長期使用過程中導致產品老化或者損壞。由于避雷器長期固定在露天潮濕的環境中，空氣中的水分和氧氣充足，避雷器容易受損，從而影響避雷器保護功能的正常發揮。如果在線監測系統中也接入了避雷設備，那就能夠對避雷器中的對地漏電流進行檢測。

5.4 隔離開關

隔離開關在變電設備中的使用，主要是為了防止接觸性的傷害，避免一些需要接觸的操作因為操作不當而對設備產生影響。在設備安裝的過程中，要能夠提前進行合理的設計，并且要注意開關表面過熱的問題，要選取接觸性能良好的材料，避免后續設備內部溫度過高而出現故障。從目前發生的故障情況來看，隔離開關發生故障的原因主要有：一是反復開合閘導致彈簧彈性降低，電阻變大；二是防氧化層被外界環境因素破壞；三是接觸面溫度的突然升高，使絕緣材料發生熱裂解或碳化；四是刀閘上的螺絲受熱脹冷縮因素影響，導致其接觸的電阻逐漸增大。隔離型溫度開關是最常用的室內溫度監測技術，利用紅外頻譜屏幕上出現的紅外線波長來監控室內環境溫度。由于國內大型變電站設備數量較多，設備實際檢查維修難度相對較大，部分變電站設備通常聯網安裝溫度在線監測系統。此類智能自動溫度監測設備可以通過聯網實現遠程實時監測刀閘接頭內部溫度。

6 強化檢修的策略

6.1 分級檢測、定期檢修與維護

檢測人員負責在一次設備檢測過程的具體工作，要在檢修中詳細做好所有的檢修記錄，在進行檢測時，要按照現行國家法律法規對整個系統開展綜合檢查和評價，根據變電系統自身的內部結構和變電站工況的要求，將設備狀況劃分為若干個不同故障等級。根據不同故障等級的設備發生過的主要機械故障，對其進行檢測。針對目前一些可能存在隱患的大型重要工程設備，專業的檢測人員需要能夠使用多種故障的檢測方法和先進的檢測技術，對設備進行故障的排查。在具體的實施過程中，對故障的檢測要能夠采取多種方法進行綜合檢測。除此以外，要建立定期檢查制度，這樣才能在一定程度上對故障的發生及早發現及早檢修，起到一定的預防作用。

6.2 健全變電運行安全管理制度

變電設施運行故障通常會受到安全管理制度和檢修人員技術不專業的影響，如果沒有健全的運行管理制度體系來規范員工日常工作行為，沒有相關培訓措施來提高變電所員工的安全防范意識，那么在變電站的實際運行過程中，必然會導致變電系統運行設備故障的概率增加。因此，這就要求企業領導要重視對變電管理體系的建設和對專業變電工作人員的培養，要求專業人員在實際工作操作中，要深入對事故情況進行分析，制定解決方案。

電力在傳輸過程中，變電站是供電系統不可缺少的組成部分。因此，對于變電站一次變電設備的故障進行分析研究非常有必要。通過對各類故障的分析，能夠在發生故障時盡快提出檢修方案，這對保障變電站的正常運行具有重要意義，保障了輸電網絡的穩定性。