變電站一次設(shè)備及其故障問題分析

沈 飛

（鳳陽供電公司，安徽 滁州233100）

1 變電站一次設(shè)備介紹

變電站一次設(shè)備（又稱主設(shè)備）是指發(fā)、輸、配電的主系統(tǒng)上所使用的設(shè)備，主要包括電力變壓器，GIS設(shè)備中的電流互感器和電壓互感器、高低壓控制設(shè)備及其他設(shè)備等。而二次設(shè)備則是對一次設(shè)備的工作進(jìn)行控制、保護(hù)、監(jiān)察和測量的設(shè)備。由此可見，一次設(shè)備在電力系統(tǒng)中占主體地位，起基礎(chǔ)性作用。

1．1 電力變壓器

在整個(gè)變電系統(tǒng)中，電力變壓器的作用不容小覷。它是整個(gè)變電站正常運(yùn)行的可靠保證，是利用電磁感應(yīng)原理來改變交流電壓的一種開關(guān)裝置，能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的電壓等級變換。也就是說，它既可以在同一數(shù)值中轉(zhuǎn)換不同頻率的交變電壓，也可以改變交流電數(shù)值，改變相位、變換阻抗等。電力變壓器繞組的絕緣和冷卻方式是影響變壓器使用的主要因素，因此以這一因素為劃分標(biāo)準(zhǔn)，變壓器可以分為油浸式變壓器和干式變壓器。而按功能其又可以分成很多種，比如隔離開關(guān)、高壓熔斷器或者斷路器等。在眾多種類中，想要了解它們的原理并不難，因?yàn)樗鼈兇笾露加邢嘟臉?gòu)成，在此不再贅述。

1．2 GIS設(shè)備

在電力工業(yè)中，GIS設(shè)備包含除了變壓器之外的大多數(shù)設(shè)備，即高低壓控制設(shè)備、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線等，它們經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)有機(jī)組合為GIS設(shè)備。

1．2．1 高低壓控制設(shè)備

高低壓控制設(shè)備主要包括斷路器和隔離開關(guān)。斷路器是一種開關(guān)設(shè)備，在電力系統(tǒng)中常見并且不可或缺。開關(guān)的作用是關(guān)合、承載開斷電流，能夠在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)防止故障擴(kuò)大。

隔離開關(guān)并不具備分?jǐn)嘭?fù)載電流的作用，但它卻是變電站中必不可少的設(shè)備，能夠在檢修人員工作時(shí)有效地將待檢修設(shè)備和帶電設(shè)備隔離起來，保證檢修人員的安全。需要注意的是，高壓控制設(shè)備和低壓控制設(shè)備的功能是有區(qū)別的，但基本工作原理一致。

1．2．2 電流互感器

電流互感器的作用是將一次回路的大電流變換成二次回路的小電流（通常額定電流為5A），而變換的目的是減小監(jiān)視、檢測、計(jì)量系統(tǒng)工作狀態(tài)的二次回路的電流，這樣可以提高電路的安全性能，降低二次回路的設(shè)備成本。其基本工作原理仍然是電磁感應(yīng)原理。

1．2．3 電壓互感器

電壓互感器與電流互感器的基本工作原理一樣，是把一次回路的高電壓按一定的變比轉(zhuǎn)換為100V或更低等級標(biāo)準(zhǔn)的二次回路低電壓。變換的目的是降低監(jiān)視、檢測、計(jì)量系統(tǒng)工作狀態(tài)的二次回路的工作電壓，以提高電路的安全性能，降低二次回路的設(shè)備成本。

2 一次設(shè)備主要故障問題

2．1 電力變壓器故障

（1）首先是聽聲音。正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，設(shè)備發(fā)出的聲音是有節(jié)律的，不會(huì)令人感到雜亂無章。如果聲音是雜亂無章的，那就要考慮變壓器設(shè)備是否出現(xiàn)了問題。而出現(xiàn)異常的原因有：多個(gè)大型動(dòng)力設(shè)備同時(shí)運(yùn)行，造成變壓器超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，直接導(dǎo)致變壓器聲音異常；變壓器的內(nèi)部零件出現(xiàn)松動(dòng)或者是低壓線路發(fā)生接地、短路等；變壓器引線間連接處焊接不均勻而造成設(shè)備產(chǎn)生大量熱量，或者是焊接處斷開，三相電壓的平衡受到破壞，導(dǎo)致用電設(shè)備受損。

（2）滲漏油。變壓器運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)的一個(gè)問題就是滲漏油。當(dāng)滲油嚴(yán)重時(shí)就會(huì)從設(shè)備的破損處不斷溢出，這時(shí)若已經(jīng)看不到油位線就要立即停止運(yùn)行，待檢修人員檢修。但如果是在規(guī)定的油位線以內(nèi)，設(shè)備就可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。變壓器中的油不足時(shí)，會(huì)導(dǎo)致套管引線和分接開關(guān)處在油面之上，與空氣接觸，這樣它們的絕緣性能就會(huì)降低，從而造成電流通路也就是擊穿放電現(xiàn)象。引起變壓器滲漏油的原因有：焊縫開裂或密封件失效，運(yùn)行中受到振動(dòng)，外力沖撞，油箱銹蝕嚴(yán)重而破損等。

（3）引線故障。如果出現(xiàn)引線問題，變壓器將不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)重的話可能會(huì)造成變壓器著火。因此在出現(xiàn)這個(gè)問題后，要仔細(xì)檢查檢修，尤其要注意接線柱是否松動(dòng)。另外，細(xì)節(jié)上也要特別注意，比如變壓器的運(yùn)行環(huán)境必須處于干燥狀態(tài)，還要按時(shí)對變壓器進(jìn)行絕緣性能的檢測試驗(yàn)，定時(shí)檢查變壓器的磨損和老化狀況。

2．2 高低壓控制設(shè)備故障

2．2．1 斷路器故障

斷路器故障主要表現(xiàn)是斷路器拒動(dòng)和斷路器誤動(dòng)，簡單來說，就是該運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候它不運(yùn)轉(zhuǎn)，不該運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候它卻在自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。

（1）斷路器拒動(dòng)。斷路器拒動(dòng)指當(dāng)保護(hù)器發(fā)出跳閘或合閘信號時(shí)，斷路器發(fā)生故障，沒有按照信號要求的指示發(fā)生動(dòng)作。而導(dǎo)致這種故障的原因有很多，比如直流電壓不穩(wěn)定、二次接線發(fā)生錯(cuò)誤、蓄電池沒有電等。除此之外，大軸發(fā)生竄動(dòng)、銷子脫落和操動(dòng)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)問題也有可能導(dǎo)致這種故障出現(xiàn)。

（2）斷路器誤動(dòng)。斷路器誤動(dòng)指保護(hù)器沒有發(fā)出跳閘或者合閘信號，斷路器卻進(jìn)行了跳閘或者合閘動(dòng)作。造成斷路器誤動(dòng)的原因主要有以下幾種：

1）斷路器跳閘線圈所接的負(fù)極電源接地，使電源的工作電流分流到地上。

2）電路器的跳合閘線路出現(xiàn)老化，其外層包裹的絕緣皮受風(fēng)化而破損，導(dǎo)致它的絕緣性能降低，引發(fā)斷路器誤動(dòng)。

3）當(dāng)合閘接觸器的動(dòng)作電壓達(dá)到其最低限度時(shí)，也會(huì)引起斷路器誤動(dòng)。這時(shí)檢修人員需要慎重選擇斷路器型號。

2．2．2 隔離開關(guān)故障

隔離開關(guān)是變電站中必不可少的一次設(shè)備，其發(fā)生故障的幾率十分高。隔離開關(guān)出現(xiàn)的問題主要是載流接觸面過熱或者是接觸不良。隔離開關(guān)的觸頭和接線座是隔離開關(guān)最容易發(fā)生故障的地方，再加上隔離開關(guān)自身設(shè)計(jì)缺陷的原因，會(huì)導(dǎo)致隔離開關(guān)在使用過程中載流接觸面過小，從而造成單位面積內(nèi)所承受的熱量過高。隔離開關(guān)接觸不良的原因主要有2方面，一方面是因?yàn)橹谱鞴に嚥痪?、產(chǎn)品不合格導(dǎo)致的，如現(xiàn)在有些制造廠家制作工藝落后，隔離開關(guān)產(chǎn)品本身質(zhì)量不過關(guān)；另一方面是由于施工過程中沒有規(guī)范操作，比如在安裝的過程中，安裝人員沒有安裝到位，導(dǎo)致接線與觸頭沒有很好地結(jié)合在一起，進(jìn)而出現(xiàn)松動(dòng)。

2．3 電流互感器故障

電流互感器發(fā)生故障的主要表現(xiàn)是在設(shè)備運(yùn)行過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)聲音紊亂與設(shè)備發(fā)燙等現(xiàn)象。出現(xiàn)此情況的原因總結(jié)起來有以下幾點(diǎn)：

（1）電流互感器外面都會(huì)包裹一層絕緣體，當(dāng)絕緣體包裹物的包裹松緊不一時(shí)會(huì)導(dǎo)致?lián)舸┈F(xiàn)象。絕緣出現(xiàn)問題還可能是因?yàn)殡娙萜铃e(cuò)位或者絕緣干燥等。

（2）安裝時(shí)，安裝人員不熟悉安裝工藝，導(dǎo)致安裝錯(cuò)誤，檢修人員不細(xì)心檢修造成錯(cuò)誤，這些都可能導(dǎo)致接線頭發(fā)生松動(dòng)、局部過熱或者放電等情況。出現(xiàn)上述問題時(shí)切忌繼續(xù)使用，要及時(shí)停止運(yùn)行進(jìn)行檢修。

2．4 電壓互感器故障

電壓互感器發(fā)生故障的原因有以下幾點(diǎn)：

（1）如果電壓互感器散熱效果不佳，有可能直接導(dǎo)致回路斷線。

（2）如果長時(shí)間不間斷工作，流過電壓互感器的零序電流會(huì)不斷積累變大，最終導(dǎo)致電壓互感器壓力過大，發(fā)生炸裂。

（3）電壓互感器內(nèi)部線路有可能會(huì)出現(xiàn)短路，這時(shí)電流迅速增大，互感器或者熔絲可能會(huì)被燒壞。

（4）檢修和安裝人員的原因。

3 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展與進(jìn)步，將偏遠(yuǎn)地區(qū)的電能通過長距離、大功率輸電線路輸送到大中城市已經(jīng)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。而要保證電能在輸送過程中的安全，變電站的設(shè)備安全運(yùn)行至關(guān)重要。檢修工作的完善要求工作人員在具體操作中細(xì)心觀察，遇到問題及時(shí)解決，這是整個(gè)變電系統(tǒng)處于穩(wěn)定和安全狀態(tài)的可靠保障。

［1］姚莉．變電站一次設(shè)備安全運(yùn)行及故障分析［J］．民營科技，2014（1）

［2］郭猛．變電站一次設(shè)備安全運(yùn)行的重要性與故障原因分析［J］．企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2013（1）