新時期變電站設備維修技術及故障預防策略

俞家融（1990.11-），男，漢族，江蘇無錫，大學本科，工程師，電力系統繼電保護、電力通信；

蔡潤雨（1990.03-），男，漢族，江蘇泰州，碩士研究生，工程師，電力系統自動化。

摘要：在新一輪工業化改革浪潮推動下，我國電力行業實施了物聯網改革，初步建成了電力泛在物聯網。在統一的大市場條件下，電力企業面臨著參與國際－國內市場雙循環格局下的全球行業競爭壓力，同時也需要結合城市－鄉村經濟雙通流的要求提升服務質量。本文以此為出發點，概述了新時期變電站設備維修的重要性，并剖析了變電站設備故障及其成因?；谶@些分析，本文還對變電站設備維修技術和故障預防策略進行了具體探討。

關鍵詞：變電站；設備維修技術；故障預防策略

一、引言

變電站作為電力系統的關鍵環節，其設備的運行狀態良好與否直接影響著電力供給側與電力需求側的均衡。隨著中國式現代化改革時期的到來，電力企業應緊密圍繞高質量發展的主題，在技術賦能路徑下持續提升對維修技術要素的配置比例。這意味著一方面需要加強對一次設備和二次設備的故障監測、預警、識別、診斷和分析能力；另一方面，也需要突出故障預防的重要性，并結合全過程故障預防理念，制定適配性較高的策略，從而全面提高變電站的安全運行水平。下面將對新時期變電站設備維修的重要性做出簡要概述。

二、新時期變電站設備維修的重要性

（一）從宏觀層面分析

在新時期，我國電力企業依托統一大市場積極參與全球同行業競爭。雖然這有利于電力泛在物聯網在國際市場的拓展，但競爭的焦點逐漸轉移到了行業質量體系管理標準制定權（也稱定價權）的爭奪上。在這種競爭環境下，電力企業需要充分發揮在同類項目中的“基建優勢”和“輸配電優勢”。

同時，為了增強在定價權競爭中的競爭優勢，電力企業還需要注重維修技術與故障處理方面的知識產權創新。尤其是對于變電站設備維修這一關鍵環節，只有通過擴大對維修技術的配置，才能提高整體的運維管理水平。

（一）從微觀層面分析

現代電力系統產業鏈比較完整，主要包括電力項目立項→方案設計→物料采購→基礎工程建設→變電站施工→輸配電施工→試運行→電力營銷→運維管理等環節。在這個完整的產業鏈中，變電站設備扮演著保障整個系統安全運行的重要角色。然而，隨著我國電力工程規模的不斷增大，變電站設備的種類和數量也在迅速增加，智能化水平不斷提升，同時還需要應對新能源并網和日益增長的用電需求。在電力企業內部，人、機、材、技、法、環、錢、管等資源的配置存在差異，容易導致變電站發生故障，并且故障可能會帶來嚴重的危害，甚至導致整條線路停運，給人民群眾的生產和生活帶來消極影響。因此，電力企業在當前高質量發展時期應持續致力于發展變電站設備的維修技術，以確保電力系統的安全穩定運行。

三、新時期變電站設備故障及成因分析

變電站設備主要分為一次設備和二次設備。一次設備包括變壓器、隔離開關、電流與電壓互感器、避雷器等，而二次設備主要包括信號設備、自動控制設備、測量儀表、繼電器等。一次設備主要用于保護、調節和監測電力系統，而二次設備則為一次設備提供支持和控制。

（一）以一次設備為例

一次設備數量較多，這里僅以變壓器、斷路器、隔離開關為例，對他們的故障及成因做出說明。首先，變壓器故障主要表現為油體泄漏和局部過熱。油體泄漏的主要原因是變壓器的密封度不達標、零配件安裝不牢固、鑄件焊接質量不合格等因素，次要原因是長期處于較大負荷狀態引發了頻繁振動，從而發生油體滲漏現象。若維修不及時，還會造成泄漏到設備坑槽內部，甚至從局部流出的情況。局部過熱的原因主要是變壓器鐵芯發生了短路或存在漏磁、渦流等問題，以及絕緣層破損，使內部金屬溫度或局部發生了過熱現象。

其次，斷路器故障一般分為拒動故障和誤動故障以及吸合不徹底。拒動故障和誤動故障主要由于遠程閉鎖問題導致，通過檢測系統可以快速查出其中的原因。吸合不徹底則是由斷路器中的局部零件發生故障而進入了非工作狀態。

最后，隔離開關故障容易出現局部接觸不良、卡滯或卡澀問題。原因主要集中在產品質量不合格、安裝不達標、空氣污染等因素。例如，質量不合格時造成了合閘不能及時到位，此時的接線位置和觸頭臂之間會發生接觸不良；而安裝不達標時，開關之間的接觸面較小，造成了使用接觸不良，尤其是長期暴露在大氣環境中，隔離開關會受到揮發性氣體與水分子浸入污染，導致腐蝕，進而引起卡澀問題。

（二）以二次設備為例

新時期的變電站智能化程度較高，主要體現在配置設備后采用GOOSE網絡作為過渡，在IEC61850標準下根據自動化需求進行二次設備組網。具體操作時通常按“過程層—間隔層—站控層”進行設置。目前使用的SV網絡和GOOSE網絡可以滿足過程層交換機的網絡配置要求，而MMS網絡可以實現站控制層交換機方面的網絡配置要求。此外，部分變電站還應用了大數據、云計算、人工智能等先進數字技術，實現了更高程度的智能化。

目前的故障類型中，智能變電站二次設備運行中容易發生保護裝置故障、智能終端故障、交換機故障、合并單元故障、自動化裝置故障等。而二次設備的檢測、維修離不開繼電保護系統，該系統容易發生元件故障、缺乏繼電保護措施、隱形故障以及運行故障等問題。這些故障類型的根本原因主要是由硬件問題引起的，主要集中在網絡系統和繼電保護系統方面，次要原因則是在運行管理過程中出現的程序錯誤、數據丟失、信號中斷、通信設施問題等。

四、新時期變電站設備維修技術分析

（一）常規檢測維修技術

在新時期的變電站設備維修和故障處理過程中，常規的檢測維修技術包括直觀法、強迫法、短接法等。

對于一次設備的故障，大多數問題會在外部表現出來。維修人員可以采用直觀法，通過觀察、聽覺和嗅覺等手段來檢查設備，并采取相應的處理措施。以變壓器為例，如果聽到異常聲響，可以檢查是否存在振動問題。如果看到火花或聞到焦味，應檢查是否存在繞組匝間短路或鐵芯位移等問題。通常情況下，當電源箱內或周圍有焦味時，可以推斷開關部件可能發生了負荷過載或短路。此外，可以使用便攜式油體檢測儀和紅外線測溫儀等工具對油品和設備溫度進行檢測。確認問題后，應進行二次復查和拆卸，并使用合適的檢修工具進行更換原件來完成維修。

對于二次設備而言，直觀法通常不能實現檢測維修的目標，此時可以采用強迫法。例如，可以使用絕緣棒對斷路器和接觸器進行施加壓力，觀察是否存在連接問題、轉動是否正常以及運行狀態如何等。一般情況下，二次設備中的故障成因相似，可以嘗試重啟設備或插拔相關部件來處理問題。如果這些方法無效，就需要進行深入的檢查，使用配套的設備維修技術。經驗表明，變電站設備中的缺陷通常包括電氣電磁和機械缺陷、過載、斷路、接線錯誤、接地和短路等。在這種情況下，可以使用一根絕緣導線來判定缺陷的成因，并根據結果采取相應的處理措施。

（二）設備故障檢測維修技術

在新時期，通過配置先進的數字技術，變電站的智能化程度較高，電力企業廣泛應用智能診斷技術來提高設備的檢測和維修效率。對于二次設備而言，通常會使用故障診斷系統，進行故障監測→故障評估→故障診斷→故障處理等環節。

在常用的狀態評估方法中，主要是通過建立評估模型，利用二次設備的運行數據對設備的運行狀態進行判定。常用的方法包括貝葉斯網絡、模糊層次分析法、灰色理論、人工神經網絡等。這些方法可以對二次設備的狀態進行評估。然而，在實際應用中，設備故障的檢測和維修技術具有一定的復雜性。

在二次設備系統狀態監測中，主要對交流測量系統、直流操作與信號系統、邏輯判斷系統、屏蔽接地系統、通信系統等進行監測。這樣做可以減少對傳感器的過度依賴，并實現對各類二次設備和回路情況的動態監測（如表1）。當故障分析模型對采集的數據進行評估后，可以對問題進行分類，并進入故障診斷環節，包括自檢信息診斷、時信息診斷、通信報文診斷、綜合診斷等。如果診斷內容與“范例庫”或“數據集”中的數據存在差異，可以通過智能維修方式對短暫故障進行在線處理，并將永久故障信息發送到大屏幕，由管理人員下達指令并派遣維修人員進行處理。

對于繼電保護而言，其重點在于對故障發生前后物理量的采集、分析和邏輯控制。常用的手段包括跳閘、切除電源、改變電壓及電抗等，以實現電流保護的功能。當繼電保護發生故障時，維修人員會采用常規檢測維修技術進行判定，并利用檢修更換原件法、逐項代替法、微機保護法等加以處理。

五、新時期變電站設備故障預防策略

（一）緊扣預防性原則，開展全過程維保

對于電力企業在新時期變電站設備故障預防方面，緊扣預防性原則，并開展全過程維保是一個很好的建議。具體而言，一次設備和二次設備的故障及其成因與材料、產品、安裝、維保質量等相關。在此前提下，一個有效的做法是從“大系統+小系統”框架出發，結合設計施工一體化實踐模式，開展全過程維保。例如，電力企業可以根據材料采購→安裝施工→測試與檢測→常態化檢測維修→故障智能診斷技術等，提前監測、預測和防范設備故障，在每個環節都做好預防，最大限度地提高設備的可靠性和穩定性。

（二）配置先進性技術，提高故障診斷水平

在變電站設備故障預防中，傳感器的應用越來越廣泛。建議從數據采集、數據存儲、數據提取、數據分析、生成報告和報告應用等方面配置適用性更高的技術。例如，在數據采集方面，可以配置數據清洗技術來處理采集到的數據，并確保數據的準確性和完整性。在數據存儲方面，可以使用數據引擎技術來存儲大量的數據，并保證數據的安全和可靠性。在數據分析方面，可以應用SQL數據庫技術進行數據分析，從中提取有價值的信息。此外，在故障診斷方面，除了使用當前已應用的評估模型外，還可以引入智能機器人、無人機等設備，實現對變電站設備和線路的全面診斷，提高故障診斷的準確性和效率。

（三）加強專題化培訓，建設新型管理隊伍

新時期變電站設備維修技術和故障診斷技術更新迅速，智能化水平提高。為此，電力企業應根據實際情況采取“線上+線下”的維保方式，并加強對維保人員的培訓，包括知識結構優化培訓、專業技能拓展培訓和專業素養提升培訓。建議與第三方咨詢機構合作，編制相關專題，涵蓋宏觀政策、行業競爭、企業效益、高質量服務等層面的知識結構優化。在專題化培訓基礎上，通過“按能配崗”的方式，建設一支綜合素質全面的高質量運維管理隊伍，全面提高故障預防效果。

六、結束語

變電站設備種類多、數量大，受人、機、材、技、法、環、錢、管等多重因素影響，容易發生一次設備、二次設備故障。在當前電力行業高質量建設和電力系統高水準運行的要求下，電力企業應進一步提高變電站設備管理水平。結合上述分析，可以看出做好變電站設備維修工作既能夠增強企業競爭力，又可以幫助企業實現提質增效的目標。

因此，建議在實踐過程中，電力企業一方面要加強對先進維修技術的配置，提高維修工作的水平和效率。另一方面，電力企業要堅持全過程管理理念和故障預防原則，創建適配性較高的運維管理體系，通過全面提高企業的全要素生產率來實現企業的可持續發展。

作者單位：俞家融 蔡潤雨 國網江蘇省電力有限公司無錫供電分公司

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