變電一次設(shè)備故障檢測(cè)及檢修的探討

孫文選

（國網(wǎng)蘭州供電公司，甘肅 蘭州 730060）

變電一次設(shè)備主要指電力系統(tǒng)中發(fā)電、輸電、配電的主系統(tǒng)設(shè)備，例如變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等。一次設(shè)備在運(yùn)行中存在的各類隱患是導(dǎo)致變電站非計(jì)劃性停電的主要原因之一，易給企業(yè)造成重大損失。變電一次設(shè)備的狀態(tài)檢修是電力系統(tǒng)中作用最為重要的工作之一，可以較為高效的對(duì)電力系統(tǒng)的隱患加以排除。

1 變電一次設(shè)備的概述

在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的影響下，電網(wǎng)智能化的發(fā)展迅速，并且智能變電站各類檢修技術(shù)也隨之出現(xiàn)。要將變電站變電一次設(shè)備的高效運(yùn)維管理作用發(fā)揮出來，不但需要全面地對(duì)智能變電站運(yùn)行情況穩(wěn)定的把控，還需要定期對(duì)變電一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

變電一次設(shè)備的檢測(cè)與檢修屬于運(yùn)檢管理中的一項(xiàng)重要工作，主要作用是針對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行全面的監(jiān)督和管控，并針對(duì)設(shè)備帶電檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的故障加以排除，按照規(guī)定及要求開展定期的檢測(cè)維護(hù)工作。主要涉及到下列幾項(xiàng)工作：首先是全面監(jiān)測(cè)工作，利用最前沿的設(shè)備以及專業(yè)技術(shù)對(duì)一次設(shè)備的運(yùn)行工況進(jìn)行全面監(jiān)控、分析和觀察；其次，故障的分析主要是結(jié)合監(jiān)控工作獲得相關(guān)信息數(shù)據(jù)，并且將所有的數(shù)據(jù)與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及參數(shù)進(jìn)行綜合對(duì)比分析，這樣就可以更加高效準(zhǔn)確地對(duì)故障進(jìn)行判斷；最后，結(jié)合設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況編制出切實(shí)可行的檢修方案，并且對(duì)故障問題制定針對(duì)性的預(yù)防和解決方案，確保設(shè)備能夠始終維持在穩(wěn)定的狀態(tài)[1]。

2 電力系統(tǒng)變電一次設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)及檢修

在實(shí)際針對(duì)變電一次設(shè)備實(shí)施檢修工作的時(shí)候，務(wù)必要重視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)，并且制定完善的維修工作方案，或者專門設(shè)立工作平臺(tái)。例如設(shè)備運(yùn)維部門可以設(shè)置狀態(tài)評(píng)價(jià)中心，狀態(tài)檢測(cè)人員與設(shè)備檢修人員同時(shí)開展工作，充分結(jié)合設(shè)備各方面運(yùn)行情況來落實(shí)檢修方案，確定檢修工作的內(nèi)容和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，利用各類帶電檢測(cè)手段來提升設(shè)備運(yùn)維的整體水平，形成設(shè)備檢測(cè)檢修高效聯(lián)動(dòng)體系。檢修工作的開展還應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合設(shè)備各方面情況來對(duì)制定后續(xù)各項(xiàng)工作的方案，并對(duì)工作中可能遇到的問題制定針對(duì)性的預(yù)防和解決措施，對(duì)于設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀況加以綜合評(píng)估，預(yù)測(cè)設(shè)備可能存在的隱患，從而制定檢修工作方案。在實(shí)施上述工作的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)重視各類成本控制，盡可能地確保各項(xiàng)工作能夠按照計(jì)劃有序地開展。

3 變電一次設(shè)備故障的常見原因

變電一次設(shè)備接地異常會(huì)直接導(dǎo)致一次設(shè)備故障，變電站的所有設(shè)備都要接地，變壓器的中性點(diǎn)接地稱為工作接地，主要作用是加強(qiáng)低壓系統(tǒng)電位的穩(wěn)定性，減輕由于一相接地，高低壓短接等原因產(chǎn)生過電壓的危險(xiǎn)性，例如在中性點(diǎn)接地電阻阻值過大時(shí)會(huì)導(dǎo)致三相負(fù)載不平衡，接地點(diǎn)電位偏移，相電壓升高燒毀用電設(shè)備。設(shè)備接地的原則是使設(shè)備與大地之間的電阻盡量小，實(shí)際中接地主要為就地接地、大面積接地方式。就地是指在變電站設(shè)置接地網(wǎng)，一般在變電站設(shè)計(jì)的時(shí)候提前規(guī)劃好接地網(wǎng)。大面積接地是指設(shè)備與接地線之間的連接處要大面積接觸，為了保證與大地之間的電阻足夠小，避免產(chǎn)生過高的電壓，需要根據(jù)可能產(chǎn)生的漏電流的大小選擇合適的接地線[2]。根據(jù)規(guī)范《交流電氣裝置的接地》DL/T621-1997，有各種高壓場(chǎng)所的接地電阻的要求和計(jì)算110kV以上變電站均為大接地短路電流系統(tǒng)，在一般的電阻率地區(qū)工頻接地電阻允許值不大于2000/I歐，I為計(jì)算用的流經(jīng)接地裝置的入地短路電流，或者不大于0.5歐。變電一次設(shè)備投運(yùn)的時(shí)候，外界各類不良因素往往會(huì)對(duì)系統(tǒng)電流和電壓造成諸多的影響，并且導(dǎo)致變電設(shè)備發(fā)生短路，從而損害設(shè)備。如果設(shè)備出現(xiàn)了短路，如果不能快速消除短路電流，繞組就會(huì)隨之出現(xiàn)形變的情況，最終降低設(shè)備狀況以及使用壽命。又由于一次設(shè)備的周邊不會(huì)安設(shè)保護(hù)結(jié)構(gòu)，所以易受到雷雨天氣等外界不良因素的影響而導(dǎo)致變電一次設(shè)備出現(xiàn)故障，會(huì)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行造成巨大的影響。

4 故障檢測(cè)與檢修

本部分針對(duì)變電站內(nèi)部分主要一次設(shè)備探討了設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的主要故障、產(chǎn)生原因及故障的檢測(cè)與檢修。

4.1 變壓器

變壓器可以說是變電系統(tǒng)中較為重要的一個(gè)部分，其運(yùn)行情況往往會(huì)對(duì)變電站的運(yùn)行情況造成諸多的影響。在針對(duì)變壓器故障進(jìn)行檢修的時(shí)候，工作人員需要秉承嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作態(tài)度，對(duì)變壓器運(yùn)行過程中需要承擔(dān)的載荷等各方面情況加以全面地了解，在變壓器運(yùn)行出現(xiàn)各種故障的時(shí)候，第一時(shí)間加以解決。

經(jīng)過調(diào)查分析，導(dǎo)致變壓器故障的主要原因是受到外部以及內(nèi)部故障共同作用所導(dǎo)致的。變壓器內(nèi)部故障通常發(fā)生概率較高的是變壓器繞組出現(xiàn)短路的問題，在繞組層間和匝間短路時(shí)，電流增大，油面增高，變壓器內(nèi)部發(fā)出“咕嘟”聲，電壓不穩(wěn)定，導(dǎo)致瓦斯保護(hù)或差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，產(chǎn)生閥門噴油現(xiàn)象。

變壓器鐵芯也是故障高發(fā)處，當(dāng)變壓器鐵芯的接地電流檢測(cè)數(shù)值明顯呈上升趨勢(shì)時(shí)，應(yīng)該加以重視，可以認(rèn)為主變鐵芯存在局部過熱故障，通常是由于鐵芯或其金屬構(gòu)件有兩點(diǎn)以上接地時(shí)，接地點(diǎn)間形成了閉合回路。在鐵芯的接地電流較高時(shí)，此時(shí)變壓器油色譜分析判斷通常為“高溫范圍的過熱性故障”，并同時(shí)伴有鐵芯對(duì)地電阻降低、接地回路產(chǎn)生環(huán)流等特征，應(yīng)急措施一般是在變壓器鐵芯接地回路串接限流電阻。變壓器外部故障主要涉及運(yùn)行中故障，一般是因?yàn)樽儔浩魉幫獠凯h(huán)境因素而造成的。如果出現(xiàn)上述問題必然會(huì)對(duì)變壓器的運(yùn)行造成一定的損害，在變壓器檢修的時(shí)候，檢修人員務(wù)必要對(duì)變壓器的情況加以全面了解，并且應(yīng)當(dāng)對(duì)檢修工作中可能遇到的問題加以防范。絕緣劣化也是變壓器易發(fā)的故障，主要為內(nèi)部局部放電導(dǎo)致，可以借助超聲波探頭來對(duì)變壓器放電點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，包括GIS組合電器在內(nèi)，這些一次設(shè)備內(nèi)部的局部放電會(huì)伴隨聲波發(fā)射，利用多個(gè)探頭組合的陣列檢測(cè)聲源到探頭的傳播時(shí)間，可以有效定位局部放電部位[3]。

4.2 斷路器

在整個(gè)電力系統(tǒng)之中，斷路器故障發(fā)生的概率相對(duì)較高，最為突出的故障是斷路器拒動(dòng)。導(dǎo)致拒動(dòng)故障主要是機(jī)械與電氣故障兩方面。若跳閘回路檢查正常，一般是發(fā)生了機(jī)械故障，機(jī)械故障主要為傳動(dòng)操作系統(tǒng)故障，例如機(jī)構(gòu)卡澀或傳動(dòng)連桿松動(dòng)。當(dāng)跳閘回路電源電壓過低也會(huì)導(dǎo)致斷路器拒動(dòng)。高壓斷路器拒動(dòng)的首要原因是電氣控制與輔助回路發(fā)生了故障，例如分合閘線圈燒毀導(dǎo)致拒動(dòng)發(fā)生。為預(yù)防斷路器拒動(dòng)，主要防范措施有以下幾種：一是利用預(yù)防性試驗(yàn)檢修期間，進(jìn)行低電壓分合檢測(cè)，同時(shí)對(duì)機(jī)構(gòu)全面檢查。當(dāng)斷路器開斷故障電流后，主要檢查分合閘線圈位置是否正常、是否有燒毀跡象，以防斷路器下次拒動(dòng)；二是使用獨(dú)立的出口回路分別啟動(dòng)主、副雙跳閘線圈提高斷路器動(dòng)作可靠性；三是采用失靈保護(hù)用來保護(hù)主變等重要設(shè)備[4]。如果不能嚴(yán)格按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)來對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作，那么也會(huì)給整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行埋下諸多的危險(xiǎn)隱患。要徹底解決斷路器中所存在的問題，還需要對(duì)導(dǎo)致問題的根源進(jìn)行綜合分析和判斷。檢修人員需要對(duì)變電系統(tǒng)中所涉及到的故障問題進(jìn)行全面排查，并對(duì)變電系統(tǒng)的斷路器進(jìn)行檢測(cè)。變電一次設(shè)備斷路器都會(huì)設(shè)置自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，在出現(xiàn)系統(tǒng)故障的時(shí)候，保護(hù)系統(tǒng)啟動(dòng)斷路器動(dòng)作出口，在斷路器分合的時(shí)候，往往會(huì)因?yàn)樾盘?hào)的延時(shí)或者是傳遞效果較差而造成設(shè)備不能正常運(yùn)作，這個(gè)時(shí)候檢修人員可以結(jié)合各方面實(shí)際情況分析。針對(duì)高壓開關(guān)柜，由于斷路器在柜體內(nèi)部，可以考慮加裝溫度感應(yīng)裝置對(duì)運(yùn)行中的斷路器進(jìn)行隱患監(jiān)測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中的斷路器溫升過高，此時(shí)運(yùn)行人員可采取減小負(fù)荷的措施，溫升如果繼續(xù)增高，在允許停電的情況下，應(yīng)使斷路器退出運(yùn)行，采取安全措施后，對(duì)其接觸部位進(jìn)行檢查和處理。

4.3 避雷器

為了對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行安全性加以保證，必須在各個(gè)變電站內(nèi)安裝避雷器。避雷器的作用就是將雷電流引入到大池，避免雷電對(duì)設(shè)備造成任何的損害。避雷器的安設(shè)應(yīng)當(dāng)對(duì)環(huán)境因素加以綜合考慮，多發(fā)雷電的地區(qū)應(yīng)當(dāng)選擇使用高強(qiáng)度的避雷設(shè)備，同時(shí)在設(shè)備周邊設(shè)置絕緣結(jié)構(gòu)。一般來說，避雷器故障往往都是因?yàn)榛覊m污染或者是含有雜質(zhì)的雨水污染所造成的。一些避雷器也會(huì)在長時(shí)間的使用中出現(xiàn)老化的問題。由于避雷針通常都是安設(shè)在露天的環(huán)境之中，所以惡劣的環(huán)境往往會(huì)對(duì)避雷器的使用效果以及使用壽命造成一定的損害。安裝有在線監(jiān)測(cè)裝置的避雷器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)避雷器泄漏電流，泄露電流指的是避雷器接入系統(tǒng)后流過避雷器閥片芯體內(nèi)的電流。避雷器通常情況下可看作絕緣體，在沒有過電壓時(shí)泄露電流是極小的。如果泄露電流增大，可認(rèn)為避雷器芯體內(nèi)閥片性能下降。一個(gè)完整的氧化性避雷器的泄露電流（全電流）可以分為三部分：氧化鋅閥片（柱）產(chǎn)生的電容性電流、氧化鋅閥片（柱）產(chǎn)生的非線性阻性電流和避雷器絕緣結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的電流。如果絕緣結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的泄露電流增大，則全電流的峰值也會(huì)隨之變大，下雨天污穢嚴(yán)重時(shí)電流偏大較為明顯。同時(shí)應(yīng)注意，當(dāng)系統(tǒng)接地電阻過大時(shí)，避雷器將不能正常對(duì)地放電，可能導(dǎo)致避雷器或主變等設(shè)備燒毀。

4.4 隔離開關(guān)

就實(shí)際情況來說，隔離開關(guān)的日常操作概率較高，在實(shí)際進(jìn)行隔離開關(guān)安裝工作時(shí)，如果沒有提高銅鋁接觸面的接觸效果，或者安裝過程沒有有效進(jìn)行打磨，就會(huì)造成隔離開關(guān)發(fā)生接觸不良的問題。一旦發(fā)生接觸不良的問題，接線座的溫度就會(huì)提升，從而會(huì)對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成一定的限制。隔離開關(guān)溫升的原因主要有以下幾點(diǎn)：一是刀閘長時(shí)間處于合閘狀態(tài)，經(jīng)過多次分合閘，彈簧彈性降低，最后導(dǎo)致接觸電阻增大；二是受戶外環(huán)境影響，接觸面的臟污對(duì)防氧化層造成破壞；三是接觸面溫度升高時(shí)金屬電阻率也升高，加速材料老化；四是刀閘的螺絲在運(yùn)行中受熱脹冷縮影響導(dǎo)致接觸電阻增大。隔離開關(guān)常用的溫度監(jiān)測(cè)方法為紅外測(cè)溫，利用紅外圖譜的變化監(jiān)控溫度。由于變電站設(shè)備較多，設(shè)備實(shí)際巡檢難度較大，部分變電站通常會(huì)安裝溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，此類監(jiān)測(cè)裝置可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)刀閘接頭是否處于合位及其發(fā)熱溫度。合理安排負(fù)荷也可以降低刀閘發(fā)熱隱患，隔離開關(guān)工作電流超過額定電流的70%時(shí)通常會(huì)產(chǎn)生過熱，可以對(duì)承擔(dān)大負(fù)荷的隔離開關(guān)進(jìn)行增容改造工作，加大刀閘負(fù)載能力，減少發(fā)熱故障[5]。

5 強(qiáng)化檢修的策略

5.1 分級(jí)檢測(cè)、定期檢修與維護(hù)

檢測(cè)人員在檢測(cè)工作過程中做好變電一次設(shè)備的記錄，在檢測(cè)檢修內(nèi)容方面，按照相關(guān)規(guī)定對(duì)其開展?fàn)顟B(tài)評(píng)價(jià)，并根據(jù)變電一次設(shè)備的結(jié)構(gòu)和整體工況將整個(gè)變電一次設(shè)備劃分為不同的等級(jí)結(jié)構(gòu)。根據(jù)不同等級(jí)中設(shè)備出現(xiàn)的故障，對(duì)其進(jìn)行周期性的檢測(cè)。而對(duì)于故障發(fā)生可能較大的一些設(shè)備，相關(guān)檢測(cè)人員需要使用多種的檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)。在檢測(cè)過程中，需要制定一個(gè)合理的檢測(cè)周期。通過定期檢查找到存在隱患的設(shè)備，在很大程度上能夠降低變電一次設(shè)備發(fā)生故障的整體可能性[6]。

在實(shí)際組織實(shí)施設(shè)備的定期檢修和維護(hù)工作的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)將工作的重點(diǎn)放在各個(gè)主要一次設(shè)備的運(yùn)行工況上。雖然變電一次設(shè)備中最為關(guān)鍵的部分變壓器與斷路器都設(shè)有密度繼電器、溫度計(jì)、壓力表以及其他輔助管理設(shè)備，但根據(jù)實(shí)際的工作情況，僅使用這些輔助設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，無法滿足工作需求，為了使故障檢修效率進(jìn)一步提高，可以采用全面檢修、定期維護(hù)以及其他帶電檢修等多種方法。

5.2 健全變電運(yùn)行安全管理制度

變電運(yùn)行故障會(huì)受到管理制度的影響，沒有健全的管理制度來約束員工工作行為習(xí)慣則無法調(diào)動(dòng)員工工作積極性。此外，沒有管理制度來提高員工的安全防范意識(shí)，也會(huì)導(dǎo)致變電運(yùn)行設(shè)備的故障率大大增加。同時(shí)企業(yè)要深入對(duì)事故進(jìn)行研究和分析，對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)的安全管理問題制定可行的解決方案。

6 結(jié)束語

在電網(wǎng)系統(tǒng)中，變電站是非常重要的組織與樞紐，本文分析了變電一次設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的問題及檢測(cè)檢修的方法，旨在說明電力系統(tǒng)中，變電一次設(shè)備故障引起的負(fù)面影響。在變電站中，變電一次設(shè)備是非常重要的部分，站內(nèi)設(shè)備的良好工況，可以有效提高變電站電能質(zhì)量。如果出現(xiàn)故障，會(huì)影響到變電站整體運(yùn)行效率，此外還會(huì)加劇企業(yè)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，正因如此平時(shí)必須做好變電一次設(shè)備檢修工作，這具有十分重要的意義。