變電站一次設備安全運行及故障分析

華電電力科學研究院有限公司山東分院 陳秀斌

1 電氣防雷接地和主接線設計

1.1 防雷接地設計

在變電站改建實際開展過程中，防雷接地設計是其中較為關鍵的方面，當下一些變電站經過改建，采用的模式都是增加一些防雷保護的手段，用這種方式致使變電站改建資金投入較大，為了避免對變電站改建的資金造成浪費，可以在變電站的改建過程中，注意一些問題的處理，最主要的是與主接地線間的有效連接，對變電站的防雷是非常關鍵的。另外，在變電站接地施工過程中，要注重組織相關人員，檢查好接地電阻的參數。對變電站原本的一些防雷接地措施，可以檢查這些設備的保護效果，若是在其中發現漏洞，要及時進行改進，在防雷方面要做到盡量完善，防患于未然。

1.2 電氣主接線設計

在變電站改建設計過程中，需要保證變電站的改建規劃能得到有效落實，并將變電站的主接線展開合理設計，將主接線設計作為重要的基礎。在變電站電氣系統的實際運行過程中，主接線設計是非常重要的影響因素，要保證主接線設計得到有效落實，這樣可以最大限度保證系統運行保持良好的穩定性以及安全性。同時，變電站的主接線設計對工作人員專業素質要求較強，因此在進行主接線設計時，要注重安排專業設計人員，按照規范化以及嚴謹性的原則，處理好主接線設計的各類細節。同時，結合變電站的電氣配置情況以及繼電保護情況，對主接線的方案進行充分考慮，選擇科學的設計方案，使變電站安全穩定運行。主接線設計需要對各類的運行環境有足夠的適應能力，保持良好的靈活性。

2 主變選擇方面的問題

變電站的主變選擇也是在改建設計中較為關鍵的部分，直接影響變電設計的實際效果。設計人員在對變電站的主變選擇展開設計時，要注重采取科學的方法。通常而言，變電站的主變選擇主要涉及以下兩個方面。

一是在變電站改建設計過程中，人們總是認為主變選擇就是考慮變壓器的容量。但其實這樣的想法較為片面，在變電站的改建設計過程中，確定主變壓器的數量也是非常重要的。一般情況下，結合變電站的客觀需求，可以對變壓器的數量進行明確，同時主變壓器的位置也會影響到其數量。若是變電站本身處于城郊的位置，那么選擇一兩臺主變壓器就足夠滿足需求。若是變電站超過一定的規模，在這種情況下與其他變電站相距非常遙遠，一兩臺變壓器是無法滿足實際需求的，可以選擇三臺變壓器。在變壓器容量進行確定時，要對一些因素展開分析，在對各類因素展開綜合性分析之后，進行合理選擇[1]。

二是變壓器的供應商也是變電站改建過程中重要的影響因素，不同變電站在改建時，對變壓器有著不同的要求，因此要保證變壓器質量與品質，以滿足變電站的客觀需求。同時，要保證供應商的生產能力以及供貨方面要及時，避免變壓器供貨不及時對變電站的改建造成影響。

3 電氣設備的選擇

在變電站改建方面，國家制定了一些原則和政策，尤其對變電站改建的安全、經濟等方面，提出了一定的要求，需要在安全、經濟以及科學的原則下展開變電設計，并且要在滿足一些客觀條件的情況下，對電氣設備展開選擇，最大限度滿足電氣設備在運行以及維護水平方面的要求。同時，結合以往變電站設計的一些經驗，在對電氣設備展開選擇的時候，要分析以下幾方面問題。

3.1 新增電氣設備的選擇

在變電站改建規劃設計過程中，涉及新增加一些電氣設備的問題。工作人員可以按照以往變電站設計的經驗，以及變電站改建的客觀情況，對電氣設備展開選擇，從一些變電站改建的情況來看，主要是增加一些隔離開關、電流互感器以及斷路器，結合這些設備的特點，要滿足設備參數方面的要求。如隔離開關方面，通常采用頻率為50Hz，進口開關要有頻率方面的要求。再比如斷路器的選擇，在運行中斷路器的負荷電流要比額定電流小，額定電壓要比系統最高電壓高等。結合變電站改建的實際需求，各類設備的參數要達到相關的要求。

3.2 變電站無功補償裝置的選擇

一般情況下，變電站采用的是并聯電容器的補償措施，為電網提供可調容性無功，對感性無功進行補償，從而減少電網的損耗，提升電網的電壓。在變電站的改建設計過程中，結合設備的選擇情況，對無功補償提出意見。一般情況下，電容器的額定電壓，要能夠承受1.1倍的長期工頻過電壓。另外，在裝置分組回路方面，回路的界面需要按照額定電流的1.3倍進行選擇。同時，在電抗率方面，要按照電容器進入電網的諧波情況進行適當的選擇。

4 配電裝置和平面設計途徑

變電站在改建過程中，配電裝置以及平面方面要按照行業的相關技術要求，對配電裝置展開合理的設計。當前，變電站改建工程受到高度重視，國家也在這方面制定出詳細的規范，在配電平面設計方面需要遵循相關原則。另外，在原本的技術上，要進行適當的改進以及革新，最大限度對當前的資源展開利用，讓設計具備足夠的可行性以及科學性。同時，要注重變電站改建的經濟效益問題，盡量以最少的資金以及資源得到較好的設計效果。

在對配電裝置展開選擇時，要分析裝置是否能滿足設備的相關要求，并對配電裝置檢修加強考慮和分析，盡量降低檢修的技術難度，可以避免對資金造成浪費，并提升設備的安全性以及穩定性，減少維修的次數[2]。最后，要對配電裝置的改進設計以及平面設計展開全面評估，各部分要保持良好的協調性。變電站改建是一項較為復雜的工程，在變電站改建過程中，變電一次設計較為關鍵，并且對專業性有著極高的要求，要站在未來變電站發展需求的角度，對變電站展開合理的設計，滿足變電站工作的各方面功能要求。

5 變電站一次設備安全運行及故障分析

5.1 接地故障

從直流電源系統入手，接地故障是常見的故障形式。該故障可以分為三種類型，主要是電阻性接地故障、有緣接地故障以及不科學連接造成的過分支接地故障。產生接地故障的影響因素較多，如果材料質量不符合標準則會發生故障。同時，外界因素也是重要影響之一，包括動物的行為、濕度和人的行為干擾等。將劣質的絕緣材料運用到直流系統設備上，不僅會在一定程度上對絕緣的性能和效果產生影響，也會發生直流接地的現象。而且，當前我國一些變電站是建立偏遠山區，這樣的條件下動物會影響電路設備的合理運行，由此則出現接地短路問題[3]。另外，環境比較潮濕的情況下，暴露在外面的設備元件會受到損害，加之人工操作不合理都為直流接地故障發生提供了可能。

5.2 環路故障

一般情況下，變電站的直流系統不是唯一的，為了滿足供電要求往往配備兩個系統。但值得關注的是這兩個系統是獨立的，而且在接線的形式和供電的形式上存在不同。不合理的接線形式就會對設備的運用產生影響，如發生環路故障。倘若兩個系統都出現了環路問題，那么就嚴重降低了蓄電池的使用性能，影響其使用年限。而且，在一定程度上會牽連其他設備的正常使用，嚴重時會出現火災，對人們的生命安全造成威脅。

5.3 充電問題

充電機在變電站直流系統當中充當著較為重要的地位，然而變電站在運行的過程中，因為工作人員未重視充電機運行維護工作，則發生了充電機電壓不夠穩定的現象。在此基礎上，相控電源的溫度逐漸升高，這嚴重損害了充電機的性能，一般情況下會對充電機使用時間產生影響，嚴重時則會對直流系統的安全運轉產生很大影響，甚至出現安全問題。

5.4 蓄電池問題

蓄電池的種類比較多，在運行參數和性能上也會存在不同。變電站直流系統運行時，在不能進行全面的不同類型蓄電池維護情況下，影響了蓄電池的性能，使用時間受到嚴重影響。而且，在這樣的背景下增加了蓄電池故障發生概率，這從根本上影響了變電站的安全穩定運轉。

以上則是變電站直流系統運行維護過程中存在的問題，應引起工作人員的關注，做好維護和運行工作。

6 變電站一次設備安全運行及故障的解決措施

6.1 運用直流接地故障定位技術

變電站直流系統是以單母線分段作為根基，然后借助雙電雙充的模式開展工作，通常以閥控鉛酸蓄電池為主。這一系統組成主要涵蓋了蓄電池組、危機絕緣監測設備，還設置了開關電源整流模式。這一環節當中，通過模塊化的管理模式，對不同階段的運行數值進行控制和監督，然后借助自行控制系統的運營體系，以此實現科學管理的目標。結合現階段的實際情況，我國變電站所涉及的直流系統，都是以高科技為支持。通過電源開關充電設備的運營，彰顯出具有個性鮮明的電源裝置，讓直流電源更加穩定和可靠。

從根本上來說，直流接地故障定位技術實際運用的過程中，應以接地故障定位裝置為依靠。該項技術在應用時以帶電檢測為主，不需要拉回路的情況下就可以有效實施定位，最終會讓直流系統更加安全和可靠。另外，倘若已經知道一個直流電源出現了問題，在這個前提下就可以發揮直流接地故障定位裝置的作用，通過信號注入的方式，對接地故障進行十分準確的位置定位。如果變電站系統當中涵蓋了較多直流電源，在出現接地故障時，依舊處于帶電狀態之下，則可以正常母線作為切換饋線支路，然后進行位置的確定。這一環節當中實施合理的支路接地異常問題檢測，提升了檢測工作的效果和質量。

6.2 做好充電設備運行維護工作

變電站直流系統實際運轉的過程中，蓄電池的設置工作較為關鍵。無論蓄電池充電多少，都會發生波紋參數不準確的現象。這一過程中對充電設備電壓也形成了極大的影響。為了防止出現與其相類似的問題，應以合理的形式進行規避。如要加大檢測力度，以更加詳細和真實可靠的檢測為主。然后，完成檢測之后要認真做好電流和保護信號數值的記錄，讓其具有準確性，實現母線輸出具備合理穩定電壓值的目標。如果變電站直流系統是以正常的工作狀態為主，充電機就可以為變電站提供相應的直流電源。如果出現浮充的情況，交流電源在實際運行過程中發生了問題，直流系統運行時就可以獲得蓄電池的供電電能。在此情況下，因加強充電機維護工作。之后，以責任機制有效完善為根基，分析故障發生的責任人，并對其進行嚴肅處理和改進。相關工作人員在后續開展工作過程中要格外注意，防止出現類似的問題，最終也會保證變電站直流系統安全穩定的運轉[4]。

6.3 完善蓄電池的有效維護工作

通常情況下，蓄電池如果在設計過程中發生了一定問題和不足，這就會嚴重影響蓄電池的使用時間，從根本上來說也會對容量產生極大的影響。為了防止這些問題的發生，必須要求工作人員從多個角度上實施蓄電池的檢查工作，讓電壓和絕緣體都能夠正常穩定運行。然后，針對蓄電池開展維護工作時，以定期檢查為主，并實行充放電[5]。總之，對蓄電池的合理維護工作開展需要工作人員更加細心，加強每一個維護環節的實施和運轉，真正的保證維護工作更加有力和高效。

6.4 升級機電設備合理運行維護

從變電站實際運行環境入手，其中要關注充電設備充電情況，因為會發生充電不足或者超出充電范圍等問題，也可以出現直流系統當中所展現出的波紋參數不符合標準的現象。同時，關注以上數值之外，還要關注逆變電源諧波會對充電設備所形成的影響，注重其對電壓形成的干擾。在此基礎上，創設科學和完善的監控系統參數模式，工作人員開展直流系統運行維護工作時，為了讓蓄電池獲得安全保障，要做好交流輸入電壓和直流輸出電壓的穩定保證工作，這就要從充電設備入手，進行有效用電設備的檢測，并開創強有力的核查模式。另外，這一過程當中以規范為操作為基礎，倘若蓄電池在交流電源當中出現了故障，則也能夠供系統的平穩供電。因此，電力企業應對機電設備的有力運行和維護進行完善。

綜上所述，近年來國內城市化的建設不斷加速，各地的用電趨勢在不斷遞增，導致變電站要承受的工作負荷不斷增加。這在一點程度上，對供電的穩定性以及安全性提出要求，另外也需要變電站內各類的設備達到更加完善的功能。從當下發展情況看，一些變電站管理模式均存在問題。在變電站改建過程中，要保持超前的意識，對變電站中的各類設備進行合理選擇，并開展合理的變電設計，讓變電站可以在新時期下實現穩定運行，滿足當地社會的實際用電需求。