電力系統中高低壓配電設備的運行及維護研究

王 偉 孫 濤

齊魯工業大學(山東省科學院) 山東濟南 250102

高低壓配電設備是電力系統的重要組成部分，要充分重視高低壓配電設備中存在的各種不安全、不穩定的因素，全面把握電力系統中高低壓配電設備的運行特點，深入分析高低壓配電設備的異常故障，探討高低壓配電設備故障維護處理策略和具體措施，較好地保證電力系統中高低壓配電設備的運行效果。

1 電力系統高低壓配電設備運行管理

電力系統中高低壓配電設備主要實現電壓轉變和電能分配，合理有效地控制電流的走向。其中，高壓配電成套設備主要有斷路器、隔離開關、接地開關、電流/電壓互感器、電容器、氣體絕緣金屬封閉開關設備、開關柜等。低壓配電成套設備主要有低壓開關柜、配電盤、控制箱、開關箱等設備。

1.1 高低壓配電裝置

要結合不同的高低壓配電裝置結構及運行特點進行操作，考慮負荷性質和設備容量選擇低壓熔絲，在隔離開關的操作中要具有明顯的斷開點，且不得切斷負荷和故障電流。同時，要根據負荷功率因數變化和電源電壓的情況，合理確定運行中的電容器組投入或退出。在正常運行使用高壓電器設備時，應當依照三相短路電流條件進行準確校驗。在低壓電容補償器的運行過程中，要重點檢查外殼的熱度、膨脹等狀況，避免因溫度過高或膨脹產生的運行故障。

1.2 電力變壓器裝置

變壓器裝置主要用于轉換交流電能，減少輸送電過程的損耗，保證用戶所需電壓的供應。在電力變壓器裝置運行的過程中，通常會發出聲響，這是變壓器因電磁力而產生振動的聲響，為了減少變壓器裝置運行中的過大噪聲影響，可以采用降低磁通密度的方式，減少鐵心硅鋼片磁致伸縮，從而達到降低變壓器裝置運行噪聲的目的。然而由此也會相應增加成本，為此可以適當添加緩沖件，如橡膠適形撐塊，將其置于低壓繞組和鐵心之間，利用這種緩沖件的緩沖結構和性能，起到撐緊低壓繞組和緩沖作用。另外，還要注重電力變壓器的防雷，由于接地引下線接線不當或變壓器避雷器裝設不當，則會導致變壓器出現雷擊損壞的現象。

1.3 負荷接近上限聯系方案

負荷上限為7000kVA(6000kVA、5000kVA)或3000kVA，我公司實際總負荷上限冬季約為5000kVA夏季約為6850kVA。因此夏季運行時可能需要進行負荷調整，調整原則：優先保證生產用電。實際負荷接近負荷上限時(正常狀況下是7000kVA，強制限電時可能為6000kVA、5000kVA或3000kVA)：(1)首先通知生產調度并請示是否實施負荷調整措施，并與調度溝通當前情況下實施負荷調整措施后受影響的部門及區域。(2)生產部通知相應部門及區域做好停電及受影響(如溫濕度)準備。(3)各部門做好準備后，生產調度通知動力車間實施負荷調整方案。負荷調整方案公司確保正常生產所需開啟的設備電力負荷上限：

制絲車間所有設備(不包括101A所有空調)約900kVA。其中：

名稱裝機容量總功率葉線1206kW280kW梗線553kW130kW薄片216kW100kW攙配420kW30kW貯絲192kW15kW除塵160kW照明及其他140kW合計視在功率:900kVA有功功率:855kW

卷包車間所有設備(不包括101B所有空調)約1300kVA。其中：

名稱型號數量(單位)單臺功率總功率卷包機組ZD256臺25kW150kW卷包機組ZD4513臺30kW390kW成型機組KDF24臺7kW28kW成型機組KDF331030kW裝封機組40kW除塵機組4套110W440kW照明及其他180kW合計視在功率:1300kVA 有功功率:1258kW

動力中心(不包括制冷、空壓)約200kVA。

制冷機組共4臺，每運行一臺約700kVA，極限狀況下開4臺總負荷為2800kVA。

空壓機組共4臺，其中3臺40立方、1臺20立方，每運行一臺約295kVA(150kVA)，總負荷上限一般為590kVA(運行2臺40立方空壓機)。

101A區空調包括：儲葉(1組)、預混(1組)、制絲(3組)、混絲(1組)，共6組，一般運行6組負荷約為200kVA。

101B空調包括：卷包車間(9組，一般運行5組)、儲絲房(3組，一般運行2組)、摻配加香(2組)、輔料(1組)、高架(1組)、蒲片(1組)，共17組，一般運行12組負荷約為450kVA。

科研辦公樓(不包括技術中心、信息中心等)約200kVA,技術中心約100kVA，信息中心約80kVA；工業垃圾站及庫區約250kVA；雨水泵站約50kVA。

上述設備負荷共計約7120kVA。

2 電力系統中高低壓配電設備常見故障

2.1 變壓器故障

變壓器運行故障是重點關注的管理內容，要區分變壓器出現故障的類型、性質和故障功率，如：顯性故障或隱性故障、油性故障或固體絕緣故障、熱性故障或電性故障等，獲悉變壓器故障嚴重程度及發展趨勢，以此制定針對性的故障處置措施。變壓器短路故障通常是指內部相與相之間的短路、引線或繞組間對地短路等，對此可以采用更換繞組的方式進行解決，嚴重時要對變壓器進行返廠修復。變壓器滲漏故障會導致設備外觀及性能的改變，通常發生于低壓側套管、閥門、取油樣閥等部位，故障原因大多是因局部出現硬化或沒有達到密封效果，對此要進行針對性的處理。放電也會對變壓器的絕緣產生破壞影響，因放電而產生的氧化氯、臭氧、熱量等活性氣體會使變壓器局部出現絕緣腐蝕的現象，最終引發熱擊穿。為此，要重點檢查變壓器絕緣材質和電場集中的部位，包括繞組匝間、高壓繞組靜電屏出線、高電壓引線等。電力系統中變壓器的鐵芯必須有一點接地，避免出現鐵芯懸浮電位而損傷鐵芯的現象。然而，鐵芯多點接地會因不均勻電位的環流而使局部出現過熱，影響變壓器的正常運行。

2.2 高壓斷路器故障

高壓斷路器主要對電力系統起著控制和保護的雙重功能，包括有開斷部分、操動部分、傳動部分和絕緣部分，下圖所示為斷路器操作機構型號。

斷路器操作機構型號圖

由于高壓斷路器固定密封處的襯墊老化、漏裝彈簧、縱向傷痕等原因，導致斷路器出現滲漏機油的故障。真空斷路器內部密封性能較差，使真空泡內的真空度下降，而導致真空泡出現漏氣故障。斷路器中的電磁操作機構因多種原因而出現合閘鐵芯不啟動或輔助開關觸點接觸不良的故障，如：合閘操作回路斷線或熔絲熔斷、合閘接觸器繞圈燒壞、合閘鐵芯卡死。

2.3 低壓電容補償器故障

低壓補償電容器起火爆炸是嚴重的常見故障，主要是由于內部聚丙烯塑料薄膜高溫熱老化而被擊穿出現的短路故障。低壓補償電容器塑料外殼膨脹是俗稱的“鼓肚”現象，是低壓補償電容器工作壓力大而出現的形變，也是設備起火出現故障的前兆。

3 高低壓配電設備的運行維護管理分析

3.1 注重高低壓配電設備的日常維護

相關管理人員要嚴格依照高低壓配電設備的操作流程進行操作，及時準確地記錄高低壓配電設備的運行數據，并對日常運行數據進行有效分析和研究，把握高低壓配電設備運行負荷量，及時發現高低壓配電設備存在的安全隱患。

首先，相關人員要做好高低壓配電設備的日常清潔工作，擦拭高低壓配電設備的外表面、儀表等，并加強日常環境衛生的整潔，確保高低壓配電設備穩定擺放、整潔有序。

其次，維護人員還要利用自己的專業知識和工作經驗，做好高低壓配電設備的維護保養工作，依靠“看”“聞”“聽”的不同方法，觀察和發現高低壓配電設備運行狀態，如果電力變壓器設備運行時出現的“嗡嗡”聲響過于沉重或刺耳，則要注意觀察該設備是否處于高壓狀態。還可以通過“看”的方法檢查設備的溫度，對于電力變壓器來說，其油層溫度通常應當在85～95℃的區間，如果設備出現故障則會使其油層溫度呈上升趨勢。并可以引入紅外線測溫儀，檢查電力高低壓裝置的溫度狀況。

3.2 加強高低壓配電設備的定期維護

高低壓配電設備的定期維護尤其重要。要引入預防性維護的理念和方法，采用先進技術和系統，加強高低壓配電設備的定期維護和管理。以高低壓配電柜裝置為例，要定期做好高低壓配電柜裝置的預防運行維護，采用高純度的酒精擦拭高低壓配電柜的瓷瓶和端子等絕緣部位，并適當添加潤滑油。在對高低壓配電設備電力變壓器裝置的定期預防維護過程中，要仔細檢查電力變壓器裝置的電氣連接部位，確保其穩固連接。并注重電力變壓器裝置觸頭的檢查，確保觸頭定位準確性和轉動的靈活性。另外，還要檢查電力變壓器裝置的接地問題，確保接地系統安全可靠。斷路器(自動空氣開關)的定期預防性維修要做好清潔、潤滑等工作，包括清潔工作表面、潤滑各傳動機構、清除滅弧罩內的碳化物或金屬顆粒等，測量斷路器(自動空氣開關)絕緣電阻，使之在10MΩ以上。要檢查手動、電動閉合與斷開是否可靠，異常情況要對其進行修復處理，并檢查接頭部位是否出現過熱或灼傷的現象，要將其擰緊并進行修復處理。

3.3 母線運行維護

電氣系統中不同電壓配電裝置的母線在運行過程中會因為多種因素產生機械故障，因此為了能夠有效保證母線的安全運行，值班人員應當制定嚴格的巡檢規定，通過多次的檢查，確保母線不會出現發熱、松動等其他現象。尤其對于搭接的母線要進行特殊觀察，避免出現由于溫度過高等原因發生的母線故障損失。過程中可以通過觀察涂漆變色或運用專業儀器測試等方式對母線進行特殊檢驗，確保其安全穩定的運行。

3.4 隔離開關的維護

電力系統中的隔離開關是為了能夠在高壓電停產之后迅速形成絕緣間隙，從而保證在電器維修時能夠有效隔離電路，保證檢驗人員的人身安全。此相關維修人員在對設備進行維護時，應當按照相關標準對隔離開關進行定期與不定期結合的檢查，一旦發現電流過大，應當立即檢查合閘狀態，確保其接觸嚴密，無發熱現象。若出現發熱等異常現象，應及時采取有效的措施進行處理，立即進行檢修，確保隔離開關的運行穩定性。

3.5 電抗器運行

用電量較大的發電廠或電力系統在進行電氣設備運行時，由于短路電流的數值較大，從而選取較為輕便的電抗器進行使用。在確保安全的狀態下，對電抗器進行有效的維護，確保電抗器周圍的清潔，保證其安裝牢固，各部位接頭等均無發熱現象，進行及時檢修，確保運行狀態。

3.6 電力電容的維護

為了能在電力系統運行中有效減少線路的損耗，改善電力系統的供電質量，提升電網運行的安全穩定性，應當在電力系統中配備一定的電力電容。值班人員在對高壓配電設備進行檢修時，應當注意電容器箱的運行狀態，確保不會出現過熱破損、噴油等現象，確保接地線的牢固性，才能保證電力電容的安全穩定運行，從而推進電網整體的供電穩定。

3.7 高壓斷路器維護

為了能夠有效解決電力系統在運行過程中電流節流的問題，通過安裝熔斷器能夠高壓配電設備無限流。在對高壓斷路器進行維護時，應當檢查高壓斷路器的油桶及套筒、瓦斯排氣管、傳動裝置、分閘位置、指示器、小車式斷路器等不同位置的裝置能夠保持正常運行，完好無損，沒有出現其他異常情況，數值在規定范圍內。

3.8 提升維護人員專業素養

隨著社會大眾對電力的依靠程度越來越高，人們對于電能的安全性能也提出了更高的要求，因此對高低壓配電設備進行有效的檢查，能夠保證整體電力系統的運轉正常。其進行檢修維護時，需要對相應的工作人員進行有效的培訓，不斷增長其專業知識，使其能夠在安全條件下進行配電設施的維修與養護。通過定期展開培訓等方式，工作人員對電力系統中運行的每一個環節進行準確把握，及時發現問題并迅速解決問題。由于高低壓配電設備包含的機械設備及相關內容十分廣泛，因此，在進行維護過程中，需要嚴格按照相應的標準進行檢查，并通過不定期的維護保證整體設備的安全穩定運行。對其關鍵點進行準確把控，迅速發現存在安全隱患，及時處理解決，提升專業人員素養，才能保證電能的持續穩定輸送。高低壓設備的相關操作要經過嚴格的培訓，由專業人員獲得相應的證件后，才能進入對應的崗位中。電力人員在進行配電操作時，不可按照自身意愿隨意處置，要嚴格按照配電設備的規范進行處理，對相關設備的運行狀態進行全面深入的了解。嚴格按照說明進行詳細的檢查，結合相應的計算機技術等，增強對配電設施的檢測效率，了解設備的實時運行狀態，才能有效減少運行當中故障的產生。

結語

總之，電力系統中高低壓配電設備安全可靠運行是關注焦點，要重點分析高低壓配電設備的運行特點，對常見故障進行針對性的分析，并加強對高低壓配電設備的日常維護和定期預防性維護，減少高低壓配電設備故障發生的概率。