電氣工程中變電運行事故分析及處理

中國聯合工程有限公司 李思達 楊 坤

1 電氣工程中變電運行的常見事故

1.1 一般故障

在電力系統運行中，常見的故障類型可以歸納為接地、斷線、保險絲熔斷和諧振四類。這些故障在變電站發生時，均會觸發相應的故障信號，以提示值班人員注意。然而，這些信號本身往往不能直接揭示故障的具體性質，值班人員須進一步對接地信號進行分析，并結合保護裝置的動作、開關的狀態等信息來識別具體的故障類型。一旦確定故障類型，工作人員必須對故障進行詳細分析，查明原因，并采取恰當的修復措施以盡快恢復電力供應。

1.2 開關誤動故障

在變電運行過程中，開關誤動屬于常見的技術障礙，主要涉及主變低壓側開關、線路故障以及主變三側的誤動。在這些問題中，線路故障誤動較為頻繁，因此維護人員應關注電力線路的狀況。當發生線路開關誤動時，工作人員需要深入分析故障原因，并檢查開關的電磁和彈簧機構是否正常，確保故障排除后才能重新供電，以防開關再次發生誤動。對于主變低壓側的開關誤動，主要的情況包括母線故障、開關越級操作故障以及開關本身的誤動[1]。特別是主變三側開關誤動，這通常意味著變壓器的三側開關保護區域或內部可能出現問題，此時應優先檢測這一區域，迅速診斷并解決問題，保證電力供應的恢復與穩定。

2 造成變電運行事故的原因分析

2.1 電網結構

隨著社會用電需求的顯著增長，電力系統面臨著嚴峻的負荷挑戰。盡管我國正積極推進電力網絡的改進工作，但現有措施仍難以完全滿足不斷增長的用電需要。該情況加劇了電力供應與需求之間的沖突，可能導致電力系統承受超出設計負荷的運行壓力。在遇到較為嚴重的超載情況時，限制電力供應或采取斷電措施成為不得已而為之的解決方案。然而，這樣的做法難以保障電網的穩定運行，甚至可能引發電網系統的嚴重故障。

2.2 設備老化

隨著變電站運行時長的增加，其內部組件的磨損及設備功能的衰退成為不可逆避免的現象，這些因素增加了發生嚴重操作事故的風險。同時，當設備未按照規定正常使用時，容易出現功能故障，嚴重影響設備的有效運行期，如變壓器的預期使用年限會因絕緣材料溫度異常升高而受到負面效應。

2.3 設備制造和設計問題

設備的生產與設計缺陷對變電站運行事故的發生構成了關鍵因素。產品質量的不達標直接危及電力設備的運行安全性，而已并網的電力設施如若攜帶制作或設計上的缺陷，則可能潛藏著重大安全風險。通常，這類問題涵蓋了制造過程中的質量缺陷、設計上的不足以及設備選型的誤差等方面。依據相關研究，新近啟用不足3年以及服務期超過20年的設備易發生故障。尤其是新推出的設備，可能因為設計和制造工藝未完全成熟，技術參數未經充分驗證，導致在實際應用中易出現問題。

3 常見的變電運行事故及處理措施

3.1 變電站主變事故及處理措施

主變是變電所的核心設備，其起著電力系統正常運行的關鍵作用。然而，在各種因素的共同作用下，主變容易發生各種故障，如變壓器內部故障以及套筒損壞、雷擊、過載運行和油箱漏油等現象。

變壓器內部故障一般分為電氣故障和機械故障兩種。電氣故障包括繞組短路、接地、絕緣老化等，機械故障包括變壓器油泄漏、鐵芯變形、套筒損壞等。這些故障一旦發生，會導致變壓器內部溫度升高、油位下降、油質變差等，嚴重時會引起爆炸。除了變壓器內部故障，主變還容易發生套筒損壞和放電現象[2]。套筒損壞一般是由于變壓器內部溫度過高或油質不良造成的，而放電現象則是由于絕緣老化或電場強度過大造成的。這些問題一旦發生，會導致變壓器內部電氣性能下降，進而影響電力系統的正常運行。

針對這些故障，變電站操作人員應該密切關注設備運行情況，定期進行檢查和維護，及時發現和處理故障。一旦發生故障，應立即切斷開關，切實保證電力系統的安全。同時，要加強對操作人員的培訓和安全管理工作，增強操作人員的安全意識和技能水平。此外，還應注意周圍環境的安全，及時清理油污和雜物，確保設備周圍環境的整潔和安全。只有這樣，才能保證主變電所的安全運行，為電力系統的穩定供電提供堅實的保障。

3.2 電壓互感器高壓熔絲熔斷事故及處理措施

在電力系統中，電壓互感器（VT）起著至關重要的作用，用于電壓測量和保護。然而，當高壓熔絲發生熔斷事故時，系統穩定性和安全性便面臨較大挑戰。這類事故會導致互感器一相或多相電壓趨近于零，進而影響系統的正常運行。根據研究，電壓互感器發生故障時，未熔斷相位電壓的變化與系統的接地方式密切相關。例如，在接地系統中，故障相的電壓可能降至接近零，而在非接地系統中，這一現象可能不那么明顯。處理這類事故的首要任務是準確地定位故障點。

目前，故障點定位技術已有了較大發展，包括故障錄波分析技術和電壓相位分析法。對于電壓相位分析法，比如利用故障后各相電壓和電流的波形特征，通過相量比較，可以初步判斷故障類型及位置。據IEEE 標準，電壓互感器的電壓變化率通常不應超過其額定電壓的±1.2%，以確保測量和保護的準確性。

在實際操作中，一旦檢測到高壓熔絲熔斷，應立即遵循以下步驟進行處理：一是使用合適工具檢測各相電壓，確定是否有熔絲熔斷現象；二是對電壓互感器隔離開關進行操作，隔離故障設備，防止事故擴展；三是檢查并記錄電壓互感器周圍的環境條件（如溫度、濕度等），這些數據有助于后續分析故障原因；四是對電壓互感器進行絕緣電阻測試，檢查其內部絕緣狀況。根據IEC 60044-2標準，電壓互感器的絕緣電阻應大于1000MΩ。若初步診斷結果表明故障源于變壓器內部，應立即通報工作組采取進一步措施，如對變壓器進行詳細的內部檢查和必要的維修工作。同時，要記錄詳細的故障分析報告，包括故障發生時的所有相關條件和測試結果，為未來防止類似故障提供參考[3]。

3.3 開關誤動故障及處理措施

在變電站運行中，開關誤動故障對系統的可靠性和安全性構成威脅。開關誤動不僅會導致不必要的停電，還可能引發保護設備誤動作，加劇事故的嚴重程度。其中，線路故障誤動、主變低壓側開關誤動和主變三側故障誤動是最常見的類型。對于這些故障類型，有必要采取嚴格的分析和處理措施以確保電力系統的穩定性和可靠性。

一是針對線路故障誤動，此類故障的處理策略應包括對保護繼電器和控制回路的細致檢查。據報告，繼電器誤動作的概率可達0.02次/臺·年，明確指出電線連接出錯是主要原因之一。為此，系統應采用多種保護方案如距離保護和方向保護，其整定值應根據線路的實際參數（如線路長度、阻抗等）精確計算，確保保護裝置能在故障條件下正確動作。

二是對于主變三側故障誤動問題，其特點是在主變三側開關的差動保護區域發生誤動，此時需要關注開關的差動保護設置是否準確。IEC 標準建議，差動保護的啟動電流設置應保證在最大負載電流的基礎上有足夠的保護裕度，一般為1.2～1.5倍的最大負載電流，以避免誤動。同時，需檢查CT（電流互感器）比例是否匹配、差動電流回路的連線是否正確，避免因失配或接線錯誤引發誤動。在主變低壓側開關誤動情形下，應仔細分析主變低壓側的保護設置，如過電流保護和過電壓保護，確保其整定值適應系統運行條件。針對過電壓故障，按照IEEE C57.12.00標準，變壓器的過電壓保護動作值通常設置在系統標稱電壓的110%～120%，以應對短時過電壓而不至于誤動[4]。

3.4 電纜故障及處理措施

在電氣系統中，電纜故障是常見的技術問題，影響系統的可靠性和效率。電纜問題常見的類型包括斷線、接觸不良、絕緣老化和絕緣擊穿。為高效地處理和預防這些問題，采用精確的診斷和維護策略是必要的。電纜斷線或接觸不良往往通過視覺檢查、電氣測試（例如連續性測試）或使用熱像儀檢測過熱點來診斷。對于斷線，通常的處理方法是替換受影響的電纜段。接觸不良的電纜接頭則需要重新連接或使用適當的機械工具進行緊固，以確保良好的電氣連接。

電纜絕緣老化也是常見問題，通常是由環境因素（如溫度、濕度和化學腐蝕）造成的。老化電纜的標準檢測方法包括電纜的絕緣電阻測試和介電常數測量。根據IEEE 標準，電纜所需的最低絕緣電阻通常為1MΩ?km。如果電纜未達到此標準，則可能需要更換。對于絕緣擊穿，這是電纜絕緣完全失效，導致電氣短路的嚴重問題。經驗表明，絕緣擊穿常常是由于電纜超過其電壓等級或物理損傷造成的。處理擊穿故障的第一步是立即切斷電源，然后進行故障定位。一種常用的故障定位技術是使用時間域反射儀（TDR），這種設備能夠精確地識別電纜中的故障點位置。

4 預防和處理變電運行事故的措施

4.1 加強人員培訓和安全管理工作

變電運行事故是電氣工程中的常見問題，對人身安全和設備運行都會造成不可估量的損失。因此，預防和處理變電運行事故是電氣工程中重要的工作。

變電運行事故的發生往往與人員操作不當有關，因此加強人員的培訓和管理是預防變電運行事故的重要措施。培訓和管理內容包括變電運行事故的原因和分類、安全操作規程、應急處理措施等。

安全管理制度是預防和處理變電運行事故的重要手段之一。安全管理制度包括安全操作規程、應急預案、事故處理流程、安全檢查制度等。制定安全管理制度需要充分考慮實際情況，與實際工作相結合，確保切實可行。執行安全管理制度需要加強對變電運行人員的監督和管理，以確保變電運行人員的安全和設備的正常運行。

4.2 設備維護和檢查

變電運行事故是電氣工程中常見的問題，因此需要采取一系列預防和處理措施來確保變電站的安全運行。其中，設備維護和檢查是較為重要的一環。

一是定期檢查和維護是確保變電站設備正常運行的關鍵。變電站設備經常處于高壓和高溫的環境中，長期使用后容易出現故障。如果不及時發現和處理這些故障，會導致設備的嚴重損壞，甚至引發變電運行事故。因此，定期檢查和維護變電站設備較為重要。在定期檢查和維護中，需要對變電站的各種設備進行全面的檢查，包括變壓器、開關設備、電纜、絕緣子等。

二是緊急維修措施也是設備維護和檢查的重要組成部分。雖然定期檢查和維護可以減少設備故障的發生率，但是在實際運行中，仍然會出現一些突發故障，需要及時進行緊急維修。這時，需要有專業的技術人員和設備來進行維修。在緊急維修中，需要盡快找到故障原因，并采取相應的措施進行修復。如果故障比較嚴重，需要及時停電進行修復。同時，需要制定詳細的緊急維修計劃和記錄，以便于后續的檢查和維護[5]。

5 結語

變電站在日常運行中，電氣設備的檢修及維護對整個變電所的安全穩定運行起著至關重要的作用。在國內比較常見的變電站運行事故中，例如變電站主變壓器漏油事故、蓄電池燃燒事故、SF6氣體泄漏事故、電壓互感器熔斷器熔斷事故、電纜接地事故等，均要按照變電站運行事故處理技術的原則和程序，對變電站運行事故產生的原因進行深入分析，并采取有針對性的措施就行控制，以便降低變電站運行事故造成的影響，以及安全有效地保障人民的生命安全。