變電一次主要設(shè)備的故障預(yù)測(cè)及檢測(cè)方式分析

彭洪斌

摘要：文章在簡(jiǎn)單介紹我國(guó)變電一次主要設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，對(duì)常見(jiàn)的預(yù)測(cè)與檢測(cè)方法進(jìn)行了分析，并就變壓器、斷路器、避雷器故障的預(yù)測(cè)和檢測(cè)方法以及紅外檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)討論，以期對(duì)實(shí)際工作的有效開(kāi)展起到參考和借鑒的作用。

關(guān)鍵詞：變電一次設(shè)備；故障預(yù)測(cè)；故障檢測(cè)

中圖分類號(hào)：TM64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）08-0126-02

1 概述

在高壓電網(wǎng)的運(yùn)行過(guò)程中，過(guò)電壓、超負(fù)荷、絕緣老化受潮、維護(hù)不及時(shí)、錯(cuò)誤操作等種種因素都可能導(dǎo)致變電一次設(shè)備的缺陷或誘發(fā)各類故障，并最終影響電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的變電設(shè)備開(kāi)始表現(xiàn)出高電壓、大容量的發(fā)展趨勢(shì)，人民群眾的生產(chǎn)生活對(duì)于供電可靠性的要求也在不斷提升，極大地限制了變電站停電作業(yè)的適用范圍與持續(xù)時(shí)間。與此同時(shí)，隨著變電設(shè)備智能化、微型化、密封化的不斷實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)解體檢查的實(shí)施難度也較以往有了大幅度的提升。所以為了保證電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，就必須形成一套科學(xué)、合理的故障預(yù)測(cè)及檢測(cè)方法。下面我們就對(duì)變電一次主要設(shè)備故障預(yù)測(cè)與檢測(cè)的方法和技術(shù)進(jìn)行分析與討論。

2 常見(jiàn)的預(yù)測(cè)與檢測(cè)方法

在變電一次設(shè)備中，斷路器、變壓器等主要配備了油溫表、密度繼電器、壓力表等輔助儀表，在檢測(cè)時(shí)，如果僅依靠它們對(duì)設(shè)備是否發(fā)生故障、是否存在缺陷進(jìn)行判斷是無(wú)法滿足技術(shù)需求的。所以在實(shí)際操作的過(guò)程中，我們應(yīng)借助以下主要方式：

（1）采取定期方式，對(duì)設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，以此判斷設(shè)備的運(yùn)行是否存在異?，F(xiàn)象。

（2）通過(guò)紅外診斷技術(shù)，對(duì)設(shè)備是否存在磁路故障、絕緣劣化、接觸不良等問(wèn)題進(jìn)行快速診斷。

（3）借助在線監(jiān)測(cè)裝置，通過(guò)帶電測(cè)量的方法對(duì)設(shè)備是否存在異?，F(xiàn)象進(jìn)行判斷。

3 變壓器的故障預(yù)測(cè)與檢測(cè)方法分析

變電站最主要的設(shè)備之一就是變壓器，因此對(duì)變壓器的故障預(yù)測(cè)與檢測(cè)歷來(lái)是理論和實(shí)踐研究中的重要環(huán)節(jié)。變壓器故障主要分為以下兩種類型：

（1）內(nèi)部故障。所謂內(nèi)部故障，就是指發(fā)生于變壓器油箱內(nèi)的故障，主要包括引出線接地故障、繞組線匝的匝間短路以及各相繞組的相間短路。

（2）外部故障。所謂外部故障，就是指發(fā)生于變壓器油箱外絕緣套管、引出線位置的故障，主要包括引出線的相間故障、絕緣套管的接地短路等。

在實(shí)際工作中，我們一般可通過(guò)以下方式對(duì)變壓器的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)和檢測(cè)：

（1）檢查變壓器是否存在振動(dòng)或過(guò)熱現(xiàn)象，以及查看是否存在異常聲音或氣味。

（2）通過(guò)對(duì)絕緣油中溶解氣體色譜的分析，對(duì)變壓器內(nèi)部是否存在潛在故障進(jìn)行提早分析。

（3）通過(guò)介質(zhì)損耗、交流耐壓、絕緣電阻等電氣試驗(yàn)方法，對(duì)變壓器是否存在故障進(jìn)行分析。

（4）對(duì)變壓器油的微水含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，避免油的絕緣性下降。

（5）在出口短路發(fā)生后，要對(duì)變壓器的繞組變形情況進(jìn)行測(cè)量。

（6）借助局部放電監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)變壓器是否存在內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢查。

4 斷路器的故障預(yù)測(cè)與檢測(cè)方法分析

在電力系統(tǒng)的控制與保護(hù)設(shè)備中，斷路器的重要性不言而喻，其作用是結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際需求，投入或退出某設(shè)備或線路，從而將出現(xiàn)故障的設(shè)備或線路在第一時(shí)間切除，保障電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。在運(yùn)行過(guò)程中，誘發(fā)斷路器故障的原因包括以下五方面：

（1）絕緣老化或性能下降。

（2）輔助回路或電氣控制發(fā)生故障。

（3）傳動(dòng)系統(tǒng)或操動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)生故障。

（4）未能做到對(duì)絕緣器件和材料的合理選擇。

（5）由于觸頭接觸不良而導(dǎo)致燒熔、過(guò)熱，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致短路。

據(jù)統(tǒng)計(jì)：在這些誘發(fā)故障的原因中，絕緣、拒分、拒合、誤動(dòng)、關(guān)合開(kāi)斷故障所占比例分別為40%、22.5%、6%、7.3%、10.3%，其他類型故障所占比例為13.9%。

為了確保斷路器能夠安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，盡可能避免各類故障的發(fā)生，工作人員可以通過(guò)以下方式進(jìn)行故障預(yù)測(cè)與檢測(cè)：

（1）對(duì)合閘接觸器端子以及分閘、合閘電磁鐵的最小動(dòng)作電壓值進(jìn)行定期檢測(cè)，一般來(lái)說(shuō)，該值應(yīng)為30%～65%的操作電壓額定值，若低于或超過(guò)這一范圍，則提示操作機(jī)構(gòu)存在故障或異常。

（2）若操作機(jī)構(gòu)存在控制回路接觸不牢靠、彈簧性能下降、各部間的摩擦增大等問(wèn)題，就容易導(dǎo)致分閘、合閘時(shí)間的改變。而當(dāng)操作動(dòng)力無(wú)法平衡傳遞、三相尺寸調(diào)整不當(dāng)時(shí)，則容易導(dǎo)致三相不同期、彈跳等問(wèn)題，所以應(yīng)對(duì)其進(jìn)行定期檢查測(cè)試。

（3）以觸頭的接觸、腐蝕、磨損情況為依據(jù)，對(duì)主回路導(dǎo)電電阻進(jìn)行測(cè)量。

（4）可以借助分合閘耐壓試驗(yàn)對(duì)真空斷路器的滅弧室真空度進(jìn)行檢測(cè)。

（5）對(duì)于高壓開(kāi)關(guān)柜，工作人員可通過(guò)局部放電監(jiān)測(cè)對(duì)其內(nèi)部導(dǎo)電連接、絕緣部分的缺陷進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)還可以對(duì)觸頭接觸程度進(jìn)行判斷。

5 避雷器的故障預(yù)測(cè)與檢測(cè)方法分析

在電網(wǎng)安全運(yùn)行的保障設(shè)施中，避雷器無(wú)疑占據(jù)著首要位置，它能夠?qū)?nèi)部誤操作引起的過(guò)電壓以及線路傳來(lái)的雷電過(guò)電壓進(jìn)行限制，避免由此可能造成的各種不良后果。與碳化硅避雷器相比，金屬氧化物避雷器具有更多的優(yōu)點(diǎn)，所以自問(wèn)世以來(lái)，受到了廣泛的歡迎和好評(píng)。不過(guò)在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，金屬氧化物避雷器也存在著一些不盡如人意的地方，主要包括以下四個(gè)方面：

（1）若閥片受潮或因長(zhǎng)時(shí)間使用而出現(xiàn)老化現(xiàn)象，就可能導(dǎo)致避雷器熱擊穿，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)爆炸。

（2）塵埃、雨雪均會(huì)對(duì)避雷器造成污染，由此導(dǎo)致的內(nèi)外電位分布的差異會(huì)使避雷器發(fā)生徑向局部發(fā)電，最終造成避雷器損壞。

（3）若支持絕緣套管存在受潮、性能下降等問(wèn)題，就會(huì)導(dǎo)致泄漏電流的不斷上升，最終將絕緣套管擊穿，嚴(yán)重時(shí)可引發(fā)爆炸。

（4）若基座、端子、瓷套的設(shè)計(jì)水平不足，那么在各種因素的影響下，就可能引起避雷器傾倒、開(kāi)裂問(wèn)題。

為了盡可能避免各類故障的發(fā)生，工作人員應(yīng)注意采用以下預(yù)測(cè)與檢測(cè)方法：

（1）通過(guò)測(cè)試絕緣電阻的方法，對(duì)避雷器是否存在受潮問(wèn)題進(jìn)行初步判斷。

（2）對(duì)運(yùn)行電壓下的交流泄漏電流進(jìn)行測(cè)量，若避雷器處于正常狀態(tài)，那么流過(guò)的主要是容性電流，阻性電流僅占10%～20%。若避雷器存在著表面污染物附著、內(nèi)部絕緣設(shè)施損壞、受潮、閥片老化等問(wèn)題，那么阻性電流就會(huì)出現(xiàn)急劇上升的現(xiàn)象。

（3）利用在線監(jiān)測(cè)設(shè)施對(duì)避雷器的運(yùn)行情況進(jìn)行

檢查。

6 紅外檢測(cè)技術(shù)

紅外檢測(cè)技術(shù)為非接觸性，檢測(cè)結(jié)果高度精確是其主要特點(diǎn)，由于同時(shí)具備操作簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，所以在變電一次設(shè)備的故障分析、狀態(tài)檢查工作中是最為常用的一種技術(shù)。一般來(lái)說(shuō)，變電一次設(shè)備的熱故障包括以下幾種

類型：

（1）介質(zhì)的損耗大幅提升。

（2）導(dǎo)體的接觸或連接不牢靠。

（3）泄露電流過(guò)高或電壓分布均勻性不足。

（4）存在缺油、受潮、老化現(xiàn)象，并誘發(fā)局部放電。

在利用紅外檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行故障檢測(cè)時(shí)，工作人員應(yīng)注意以下要求，以保障和提升檢測(cè)精確度：

（1）若檢測(cè)對(duì)象處于帶電運(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)避開(kāi)蓋板、門(mén)等遮擋物。

（2）避免陽(yáng)光射入鏡頭，若為夜間檢測(cè)，應(yīng)盡可能減少燈光。

（3）檢測(cè)對(duì)象與周圍環(huán)境溫度應(yīng)≥5℃，適度應(yīng)≤85%，風(fēng)速應(yīng)≤0.5m/s，若氣候條件惡劣，應(yīng)改日進(jìn)行

檢測(cè)。

（4）檢測(cè)對(duì)象應(yīng)有均衡背景輻射，并盡可能避開(kāi)包括人體熱源在內(nèi)的熱輻射干擾。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)文章的分析與討論，我們可以看出在當(dāng)前的變電一次設(shè)備的故障預(yù)測(cè)與檢測(cè)工作中，工作人員主要還是依靠以往的工作經(jīng)驗(yàn)以及常規(guī)預(yù)防試驗(yàn)完成各項(xiàng)檢測(cè)任務(wù)。而隨著傳感、信號(hào)處理、光電、計(jì)算機(jī)、電子等技術(shù)的不斷進(jìn)步，變電一次設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)裝置也開(kāi)始陸續(xù)問(wèn)世，這些新設(shè)備能夠?qū)摲怨收线M(jìn)行早期發(fā)現(xiàn)，并向工作人員發(fā)出警報(bào)，有利于電網(wǎng)安全運(yùn)行的保障。所以在積極總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)新技術(shù)的同時(shí)，相關(guān)負(fù)責(zé)人也要注意做好新設(shè)備的引進(jìn)工作，以便實(shí)現(xiàn)故障預(yù)測(cè)、檢測(cè)整體水平的進(jìn)一步提升。

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）