變電開關(guān)設(shè)備故障成因及檢修對(duì)策

丁倩

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司如皋市供電分公司 江蘇 南通 226500

引言

隨著智能技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，智能系統(tǒng)的可靠性和科學(xué)性也受到了廣泛關(guān)注，要想發(fā)揮智能技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測、調(diào)試等的作用，就要保證開關(guān)設(shè)備技術(shù)處理環(huán)節(jié)的規(guī)范效果，滿足系統(tǒng)工程發(fā)展要求。

1 變電開關(guān)設(shè)備的優(yōu)勢(shì)

新型智能高壓開關(guān)作為智能電網(wǎng)的重要電力設(shè)備，其最主要的特點(diǎn)就是能更好地完成電網(wǎng)狀態(tài)的感知以及評(píng)估，并且能結(jié)合評(píng)估結(jié)果以及智能電網(wǎng)互動(dòng)體系，建立優(yōu)化控制模式，并為電網(wǎng)控制和支撐運(yùn)行效能的優(yōu)化予以管理。①新型智能高壓開關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)集成度較高，這就能大大減少資源的損耗，配合變電站智能化管理的基本需求，可最大程度上實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的目標(biāo)。②新型智能高壓開關(guān)設(shè)備對(duì)外采取的是IEC61850光纖以太網(wǎng)接口處理模式，無論是設(shè)計(jì)內(nèi)容、現(xiàn)場調(diào)試工作量還是維護(hù)工作量，都會(huì)大大減少。③新型智能高壓開關(guān)設(shè)備還具備較為合理的感知機(jī)制和評(píng)估機(jī)制，配合自身優(yōu)化控制模塊，就能為自身可靠性的優(yōu)化予以支持。④新型智能高壓開關(guān)設(shè)備在傳統(tǒng)高壓開關(guān)設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行了升級(jí)和改良，減少設(shè)備占地面積的同時(shí)，還能匹配智能化技術(shù)應(yīng)用方案，維持良好的設(shè)備控制效能。

2 變電開關(guān)設(shè)備故障因素

2.1 過熱故障

高壓隔離開關(guān)的過熱故障主要分為開關(guān)過熱和導(dǎo)電回路過熱兩個(gè)方面。其中開關(guān)過熱常見于高壓隔離開關(guān)運(yùn)行過程中，主要原因與其材質(zhì)有關(guān)，也就是鍍鋅鋼制銷軸和黃銅軸套會(huì)在室外長期工作環(huán)境下遭受腐蝕，促使開關(guān)觸頭接觸面積發(fā)生變化，接觸電阻也會(huì)持續(xù)增加，此時(shí)，高壓隔離開關(guān)的發(fā)熱量也會(huì)不斷提升。或者，夾緊彈簧夾后也會(huì)因接觸面積變化而引發(fā)過熱問題。至于引發(fā)導(dǎo)電回路過熱的原因不僅與上述內(nèi)容息息相關(guān)，也與接觸面、合閘位置存在緊密聯(lián)系，也就是接觸面含有大量污垢時(shí)，極易減少觸頭接觸面積，導(dǎo)致電流發(fā)生變化。或者，高壓隔離開關(guān)未能完全執(zhí)行合閘動(dòng)作時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)因負(fù)荷增加產(chǎn)生導(dǎo)電回路過熱問題。

2.2 環(huán)境問題

配電網(wǎng)線路大多都裸露在室外，經(jīng)常會(huì)因?yàn)椴豢煽沟淖匀画h(huán)境原因造成設(shè)備損害。一般經(jīng)常出現(xiàn)的原因有風(fēng)力原因、降水原因、閃電原因等。其中，由于夏季氣候特殊，經(jīng)常出現(xiàn)雷電情況，若設(shè)備遭受雷擊，必然會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞以及絕緣網(wǎng)絡(luò)的情況。雷擊故障一般有兩種形式，直擊雷和感應(yīng)雷。直擊雷就是指直接遭受雷擊，通常情況較為嚴(yán)重，可能導(dǎo)致整條配電線路無法正常運(yùn)行；而感應(yīng)雷則相對(duì)受影響后果較小，但是發(fā)生的頻率較高。若經(jīng)常出現(xiàn)此情況，基本是由于避雷器絕緣子質(zhì)量不佳，或是由于配電網(wǎng)線路沒有采取有效的避雷措施，或自動(dòng)化開關(guān)區(qū)域內(nèi)避雷裝置不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致遇到特殊情況避雷裝置沒有發(fā)揮其應(yīng)有價(jià)值。

2.3 分合閘故障

分合閘故障屬于高壓隔離開關(guān)故障中比較常見的類型之一，主要分為分合閘不到位和拒動(dòng)2種類型。其中，分合閘不到位表現(xiàn)為分合過大或動(dòng)作未能達(dá)到分合閘要求。這種情況下，分合閘后會(huì)導(dǎo)致接觸面積發(fā)生變化，產(chǎn)生持續(xù)過熱問題，若未能及時(shí)處理，極易誘發(fā)嚴(yán)重故障[1]。引起此類故障的原因比較多，例如，觸頭表面存在大量油污、灰塵等，促使高壓隔離開關(guān)因長時(shí)間遭受腐蝕，轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力明顯增加，合閘時(shí)很難達(dá)到相應(yīng)位置。或者，連接螺栓松動(dòng)也會(huì)引起此類故障，即用于連接機(jī)構(gòu)連桿的螺栓位置發(fā)生變化，改變合閘位置。底座因腐蝕問題引起線夾形變，促使合閘位置發(fā)生變化，同樣是引發(fā)故障的原因。拒動(dòng)故障是高壓隔離開關(guān)無法執(zhí)行分合閘動(dòng)作，難以完成分配電能和電壓操作。產(chǎn)生拒動(dòng)故障的原因也比較復(fù)雜，包含多個(gè)方面，比如，受到外部環(huán)境的影響，也就是室外溫度過低，冰凍機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)軸銷，此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)軸銷無法執(zhí)行分閘動(dòng)作。靜觸頭接觸部分被高溫?zé)龎亩鵁o法正常工作，也會(huì)產(chǎn)生拒動(dòng)問題。如果存在傳動(dòng)軸銷脫落的情況，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與閘刀相互分離，同樣無法執(zhí)行合閘動(dòng)作。

3 變電開關(guān)設(shè)備故障處理措施

3.1 過熱故障處理

高壓隔離開關(guān)過熱檢修可以從不同方面入手，例如，從材料質(zhì)量角度出發(fā)，長期于室外條件下使用，高壓隔離開關(guān)遭受腐蝕問題是引起過熱的主要源頭。因此，可以將隔離開關(guān)的材質(zhì)進(jìn)行合理調(diào)整，降低該方面影響，也就是選擇導(dǎo)電性能、強(qiáng)度等均能更具優(yōu)勢(shì)的材料作為開關(guān)的主要材料，并將螺栓材質(zhì)更換為不銹鋼。此時(shí)，高壓隔離開關(guān)的性能便能夠得到大幅提升[2]。如果從結(jié)構(gòu)來看，需要對(duì)隔離開關(guān)的不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢修，比如，檢查極易發(fā)生接觸不良的觸頭等部分，明確具體腐蝕區(qū)域及時(shí)清除表面腐蝕和氧化部分，并更換老化部件，然后將螺栓及時(shí)壓實(shí)、擰緊，確保不會(huì)再次出現(xiàn)接觸不良問題。也可以根據(jù)過熱程度，在壓緊螺栓前向接觸部分涂抹導(dǎo)電膏，提升導(dǎo)電性能的同時(shí)，也能增強(qiáng)抗腐蝕能力。對(duì)導(dǎo)電回路過熱故障進(jìn)行檢修時(shí)，需要先從引起過熱的根源入手，具體方法為先檢查高壓隔離開關(guān)是否存在接觸不良的情況，特別是動(dòng)、靜觸頭彈簧夾、螺栓等問題，一旦符合標(biāo)準(zhǔn)，需要及時(shí)清除腐蝕或氧化部分，防止接觸面積變化增大電阻。然后，及時(shí)對(duì)回路的溫度進(jìn)行監(jiān)測，可以利用紅外線測溫儀來實(shí)現(xiàn)。監(jiān)測指標(biāo)主要包括升溫速度、發(fā)熱溫度等，確保可以實(shí)時(shí)掌握溫度變化情況。如果短時(shí)間內(nèi)回路溫度變化明顯，表明導(dǎo)電回路過熱嚴(yán)重，需要采取不同策略，比如調(diào)整變電站運(yùn)行方式，或者采取負(fù)荷轉(zhuǎn)移，確保不會(huì)持續(xù)產(chǎn)生過熱的情況。

3.2 替換處理

在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)試運(yùn)行期間，為減少自動(dòng)化開關(guān)對(duì)其造成的影響，工作人員在操作過程中，要及時(shí)將產(chǎn)生問題的部件進(jìn)行調(diào)整，而設(shè)備的維修工作可以從以下幾方面入手。首先，檢查開關(guān)內(nèi)部故障情況，分析故障出現(xiàn)原因以及發(fā)展程度，若在檢查過程中發(fā)現(xiàn)已無法進(jìn)行修復(fù)，則立即更換該部件。其次，檢修人員還需要仔細(xì)將電氣內(nèi)所有開關(guān)內(nèi)部的線圈檢查清楚，其他具體接觸點(diǎn)的運(yùn)行情況則按時(shí)監(jiān)督即可，若檢查發(fā)現(xiàn)電器與開關(guān)不匹配，就需要更換該部件。最后，在檢測過程中，工作人員要想提升檢測工作的精準(zhǔn)性，也可通過運(yùn)用高科技產(chǎn)品進(jìn)行輔助，保證最大化發(fā)揮配電自動(dòng)化開關(guān)的作用。

3.3 智能監(jiān)控系統(tǒng)

攝像機(jī)是視頻監(jiān)控的核心設(shè)備，通過合理布點(diǎn)，監(jiān)視重要設(shè)備的位置標(biāo)志、六氟化硫表、油溫表、油位表等。采用云臺(tái)槍型攝像機(jī)，具備20倍變焦鏡頭，圖像分辨率為1920×1080像素，可以實(shí)現(xiàn)100m內(nèi)的高清監(jiān)控。操作時(shí)，攝像機(jī)正對(duì)設(shè)備狀態(tài)指示器。為了克服光照的影響，現(xiàn)場為設(shè)備配有補(bǔ)光燈。為了達(dá)到現(xiàn)場要求，施工時(shí)攝像機(jī)均具備可靠接地和一定防磁抗干擾能力。圖像信息采集完成后，接入視頻處理單元[3]。視頻處理單元能夠進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，將視頻模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，采集速度為30幀/s，能實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)采集視頻信號(hào)。數(shù)字信號(hào)通過光纖傳輸至視頻監(jiān)控主站。視頻監(jiān)控主站與智能運(yùn)檢監(jiān)控系統(tǒng)之間使用傳輸控制協(xié)議／網(wǎng)際協(xié)議傳輸方式，核心工作是對(duì)視頻信息進(jìn)行處理。視頻監(jiān)控設(shè)備設(shè)置于現(xiàn)場，對(duì)視頻圖像進(jìn)行采集。視頻監(jiān)控主站設(shè)置于主控室，具有對(duì)圖像進(jìn)行分析處理等一系列功能。狀態(tài)識(shí)別對(duì)象主要是氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備。這種開關(guān)設(shè)備由斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘等部分組成。在巡檢過程中，巡檢人員通過觀察設(shè)備狀態(tài)指示器的開合指示器來判斷開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)。這種指示器特征對(duì)圖像識(shí)別技術(shù)而言較為明顯，相比開關(guān)設(shè)備刀閘的開合閘特征，更容易觀察，并且這種指示器對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)性更加穩(wěn)定與可靠。由此，可采用檢測分合狀態(tài)指示器的方法來識(shí)別開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)。

3.4 二次設(shè)備功能升級(jí)

在智能主機(jī)應(yīng)用體系中，各個(gè)模塊要借助背板總線完成通信處理，并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能單元的實(shí)時(shí)性集成。主要包括測控保護(hù)單元、智能終端、合并單元、局放監(jiān)測單元等，配合二次設(shè)備的應(yīng)用功能，就能建立智能高壓開關(guān)的實(shí)時(shí)性監(jiān)督控制體系，從而真正意義上打造站控層設(shè)備和開關(guān)本體交互處理目標(biāo)，并且維持應(yīng)用效能的最優(yōu)化。在二次設(shè)備功能升級(jí)的過程中，支持智能高壓開關(guān)前沿技術(shù)要求，能建立相匹配的技術(shù)模塊[4]。①狀態(tài)評(píng)估和故障診斷技術(shù)，主要是對(duì)智能設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)的評(píng)估和分析，匯總相關(guān)信息內(nèi)容的同時(shí)，保證能落實(shí)相關(guān)情況的評(píng)估和分析，并制定初步的診斷方案，以保證操作人員能依據(jù)診斷信息開展后續(xù)的工作內(nèi)容。②智能控制技術(shù)，主要是借助智能控制單元，建立可控規(guī)范的調(diào)控模式，并針對(duì)智能高壓開關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)完成數(shù)字化指令的處理，保證控制效果最優(yōu)化。③聲學(xué)指紋技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)應(yīng)用擴(kuò)展目標(biāo)的基礎(chǔ)上，確保智能高壓開關(guān)核心設(shè)備應(yīng)用運(yùn)行的規(guī)范性，最大程度上簡化智能高壓開關(guān)系統(tǒng)的復(fù)雜度，維持應(yīng)用水平。二次設(shè)備升級(jí)處理就是在原有技術(shù)體系基礎(chǔ)上，建立有效的模塊化設(shè)計(jì)單元和集成化控制機(jī)制，以便于能有效減少設(shè)備的投資，為設(shè)備集成化管理和信息資源化控制提供支持，維持新型智能高壓開關(guān)設(shè)備應(yīng)用技術(shù)體系的科學(xué)性。

3.5 日常運(yùn)維措施[5]

①落實(shí)維護(hù)管理制度，加強(qiáng)管理。配電網(wǎng)線路運(yùn)行管理制度必須立足于保障其安全性能。因此，在配電網(wǎng)管理制度中需建立崗位安全責(zé)任制度。所有運(yùn)行操作過程中，工作人員必須以保證安全為前提，進(jìn)行維護(hù)工作，將安全工作的生產(chǎn)原則落實(shí)到每位員工，強(qiáng)化其安全生產(chǎn)的宣傳教育力度，切實(shí)維護(hù)好設(shè)備運(yùn)行中可能存在的安全問題，根據(jù)不同地域特點(diǎn)，制定相關(guān)的維護(hù)方案。根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r，建立適合的管理制度，規(guī)范流程，完善各類操作記錄，將每個(gè)環(huán)節(jié)的安全管理都檢查到位，若發(fā)現(xiàn)設(shè)備有安全隱患，要及時(shí)進(jìn)行分析以及處理，避免影響配電網(wǎng)自動(dòng)化開關(guān)的安全運(yùn)行。②明確員工管理職責(zé)。在進(jìn)行配電網(wǎng)線路運(yùn)行管理以及維護(hù)管理工作過程中，對(duì)其相關(guān)工作人員的職責(zé)進(jìn)行明確規(guī)定，分工協(xié)作。并且分配調(diào)度人員對(duì)繼電器、斷路器等設(shè)施進(jìn)行專業(yè)的監(jiān)督以及抄表記錄工作；維護(hù)人員也要接受定期的能力考核；建立專業(yè)小組將設(shè)備巡視、系統(tǒng)檢查、運(yùn)行維護(hù)、隔離開關(guān)等措施進(jìn)行細(xì)心檢查，更高效地實(shí)行運(yùn)營維護(hù)管理機(jī)制。同時(shí)在工作過程中做好安全防護(hù)以及處理事故的準(zhǔn)備。另外，強(qiáng)化配電網(wǎng)線路運(yùn)行中管理較為薄弱環(huán)節(jié)的監(jiān)管工作，保證設(shè)備能夠有效運(yùn)行。③提升運(yùn)維人員職業(yè)素養(yǎng)。相關(guān)企業(yè)對(duì)于工作人員可依據(jù)配電網(wǎng)自動(dòng)化開關(guān)的相關(guān)運(yùn)維要求進(jìn)行培訓(xùn)工作，將理論知識(shí)與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)相互結(jié)合，增加配電網(wǎng)自動(dòng)化開關(guān)運(yùn)行內(nèi)容的吸引力，幫助員工在吸收更多運(yùn)維知識(shí)的同時(shí)還能提起員工學(xué)習(xí)的積極性。另外，企業(yè)還可以建立激勵(lì)制度，達(dá)到某一水平可對(duì)員工進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)。通過多種方式拓寬員工的知識(shí)水平，提升員工操作的規(guī)范性，保證配電網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。

4 結(jié)束語

智能高壓開關(guān)設(shè)備技術(shù)發(fā)展進(jìn)程在不斷推進(jìn)，概念設(shè)計(jì)和試點(diǎn)應(yīng)用工作也全面展開，在建立有效集成化數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的同時(shí)，還能共同打造可靠且科學(xué)的應(yīng)用模式。利用分布式控制技術(shù)、一次設(shè)備/二次設(shè)備融合技術(shù)、組件集成化技術(shù)等，能夠更好地實(shí)現(xiàn)應(yīng)用擴(kuò)展的目標(biāo)，為智能變電站高壓開關(guān)設(shè)備應(yīng)用水平的全面優(yōu)化奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。