變電站一次設(shè)備安全運行及故障解決措施

內(nèi)蒙古電力（集團）有限責任公司錫林郭勒供電分公司 周鵬飛

現(xiàn)代社會的快速發(fā)展和電網(wǎng)系統(tǒng)性能不斷升級優(yōu)化，變電站內(nèi)的各類基礎(chǔ)設(shè)備都在向智能化、自動化等方向迅速發(fā)展。在這一過程中，變電站一次設(shè)備的長期正常與穩(wěn)定可靠運行直接與整個電網(wǎng)設(shè)備的正?？煽窟\行息息相關(guān)。在此基礎(chǔ)上，下文中簡要介紹了變電站的主要設(shè)備，分析了常見故障，提出了變電站安全穩(wěn)定運行的幾種解決方案。

1 設(shè)備以及故障

電流和電壓互感器。由于變電站在一次裝置運行工作時施加的最大電流幅度和輸出電壓變化都相對很大，因此需要增設(shè)一些設(shè)備來降低變電站一次設(shè)備運行時最大的輸入電流強度和輸入電壓強度。變電站運行維護期間使用的各類電能測控計量裝置，充分保障著變電站系統(tǒng)的可靠正常高效運行和線路供電的安全穩(wěn)定。同時還通過電流互感器等將電流信號或輸出電壓直接轉(zhuǎn)換成相對較小的較次級輸出電流或電壓，以快速滿足整個供電線路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的供電設(shè)備需求[1]。

高低壓開關(guān)。高壓柜和中低壓開關(guān)柜均由至少兩個獨立主開關(guān)柜座組成：隔離式開關(guān)柜和斷路器開關(guān)。隔離保護開關(guān)設(shè)備保護的主要功能是保護員工基本人身安全，保護變電站人員或維護人員等在設(shè)備日常維護使用過程工作中人身安全和電氣功能使用安全。斷路器開關(guān)一般按其工作環(huán)境的最大容許電壓范圍進一步分為低壓斷路器和超高壓斷路器。高壓斷路器開關(guān)功能和一般低壓斷路器開關(guān)裝置的基本功能相同，只是開關(guān)電路兩端的輸出電壓強度大小不同，斷路器開關(guān)功能是正常運行的電路前提下的切斷、承載動作和保護閉合電流、電源的安全和供電，它切斷任何可能出現(xiàn)的異常電流，以確保穩(wěn)定性。

變壓器。通常由線圈繞組中初級部分的繞組線圈、次級線圈繞組部分和線圈繞組鐵芯部分組成，利用變壓器電磁感應(yīng)諧振技術(shù)原理可做到自動諧振，達到自動補償線圈繞組中交流電壓范圍的技術(shù)目的。變壓器組既是構(gòu)成變電站穩(wěn)定運行的變電所各種基本電氣輔助供電設(shè)備裝置結(jié)構(gòu)之一，也是電網(wǎng)內(nèi)供電安全性能的電氣傳輸系統(tǒng)設(shè)備重要配置環(huán)節(jié)之一，要切實做到保證各變電站中的電氣一次設(shè)備變壓器系統(tǒng)的可靠有效安全運行，盡量優(yōu)先選擇與使用質(zhì)量好的設(shè)備，變壓器的質(zhì)量問題會造成明顯隱患，影響電力的可靠正常傳輸[2]。

隨著自動化供電及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)應(yīng)用技術(shù)不斷成熟，智能變壓器系統(tǒng)已實現(xiàn)電網(wǎng)中自動化供電系統(tǒng)條件環(huán)境下對傳統(tǒng)變壓器的替代。智能變壓器可通過網(wǎng)絡(luò)的連接傳輸，通過網(wǎng)絡(luò)來與系統(tǒng)其他應(yīng)用設(shè)備或通信系統(tǒng)等實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)通訊共享和實時數(shù)據(jù)交互。新型的智能變壓器一般由各種測量電流設(shè)備和多種電壓傳感器裝置組成，智能變壓器實現(xiàn)了集成多種智能設(shè)備，實時監(jiān)控和調(diào)整設(shè)備正常的運行。智能變壓器確保了變電站內(nèi)全部的自動控制設(shè)備處于良好運轉(zhuǎn)狀態(tài)，一直在其可靠、穩(wěn)定、安全高效的使用條件下運行。

智能變壓器控制系統(tǒng)的工作監(jiān)控模式，主要是指借助數(shù)字傳感器直接采集智能變壓器的工作過程出現(xiàn)的一些實時信息，通過計算機數(shù)字分析智能變壓器設(shè)備當前階段的運行情況，進一步可實現(xiàn)系統(tǒng)自動報警。一般來說，智能變壓器產(chǎn)品出廠調(diào)試前，廠家應(yīng)該將功能特性信息和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息中的各種參數(shù)全部記錄入到智能變壓器功能模塊中，從而達到最大限度減少外界因素對系統(tǒng)的各種干擾。

2 研究現(xiàn)狀及故障解決措施

變電站智能監(jiān)控感知系統(tǒng)是一種近年來迅速興起的一種的新型變電站技術(shù)，通過智能監(jiān)控設(shè)備等現(xiàn)代化技術(shù)，彌補以往人工值守監(jiān)控變電站的一些不足，同時能避免變電站安全隱患發(fā)生。在現(xiàn)代變電站實際生產(chǎn)管理中，使用智能一次設(shè)備能提高電網(wǎng)整體運轉(zhuǎn)效率，保證生產(chǎn)狀態(tài)的持續(xù)穩(wěn)定性。同時可提高處理電力運行監(jiān)控和設(shè)備數(shù)據(jù)的效率，保證各項數(shù)據(jù)及時得到研究分析。

我國目前變電站智能化監(jiān)測工作起步仍較晚，現(xiàn)有智能變電站技術(shù)仍無法處于技術(shù)主流，監(jiān)測的效率低，無法真正進行智能實時遠程檢測。在新時代，國家對變電站安全管理更加重視，對智能變電站監(jiān)控的研究亦獲得了一定的發(fā)展，取得許多重大技術(shù)突破，新型智能化監(jiān)控設(shè)備將逐步被應(yīng)用于變電站。目前，我國有自動監(jiān)控和處理設(shè)備以及手動檢測和診斷設(shè)備作為維持變電站一次設(shè)備運行的測試設(shè)備。與老舊的設(shè)備功能相比提升幅度很大，但一些智能設(shè)備實際應(yīng)用功能過于單一，不能真正地解決應(yīng)急、不能真正預(yù)防問題。因此，為了顯著提高智能化變電站工作人員的生產(chǎn)工作質(zhì)量和運營效率，需要著力研究智能行為感知策略和智能故障檢測技術(shù)。

2.1 互感器

互感器故障主要包括互感器的故障，互感器故障是變電站一次設(shè)備的一種常見維護問題，互感器故障的原因包括互感器本身的質(zhì)量問題、安裝環(huán)境以及長期運行造成的絕緣損壞和破裂[3]。電流互感器故障的主要原因是互感器上的負載過大而導(dǎo)致故障。此外，如果互感器的內(nèi)部零件變得松動和絕緣，需要立即進行處理。如有漏電擊穿等，則提示電流互感器信號異常。當互感器系統(tǒng)發(fā)生電壓故障時，立即采取措施停止使用互感器設(shè)備，及時分析查找引起互感器故障原因，將互感器故障造成的損失降到最低。

解決方法：由于電壓/電流互感器結(jié)構(gòu)和特性復(fù)雜，誤差類型較多，可以分為多種因素，在故障排除過程中，應(yīng)以實際工況作為解決目標問題的依據(jù)。例如，如果高壓熔斷器反復(fù)熔斷，則必須檢查內(nèi)部元件的絕緣性能，同時檢查層間和匝間缺陷。如果是變壓器，必須及時停止供電并采取負載切換等措施。

2.2 高壓開關(guān)設(shè)備

高壓開關(guān)故障的一個較常見的缺陷是開關(guān)接觸不良，如果變電站內(nèi)部運行工作中發(fā)現(xiàn)接觸臂或開關(guān)接頭等接觸不良，可能會因此導(dǎo)致開關(guān)接觸面溫度持續(xù)升高，同時也可能會因而導(dǎo)致斷路器合閘操作受阻。高壓開關(guān)存在的一些故障可能是由于電力施工操作人員整體的設(shè)備安裝工藝水平并不十分高，以及電氣設(shè)備安裝工作過程中絕緣隔離開關(guān)材料本身造成的質(zhì)量問題。

解決方法：如果發(fā)現(xiàn)變壓器和高壓開關(guān)內(nèi)部有金屬觸點被卡住或發(fā)生接觸性能不良故障的異常情況，首先檢查其隔離開關(guān)外殼內(nèi)部材料是否已生銹，并定期清理已經(jīng)腐蝕及生銹變質(zhì)的結(jié)構(gòu)件。另一方面，要重點檢查開關(guān)系統(tǒng)的生產(chǎn)安裝作業(yè)過程是否符合電氣絕緣開關(guān)設(shè)備的現(xiàn)場安裝質(zhì)量標準，測量絕緣開關(guān)各部位安裝的尺寸，對不準確現(xiàn)象或發(fā)生松動問題的部位需進行檢查和適當加固。

2.3 變壓器

變壓器故障類型主要有分為變壓器漏油、燒毀、異響和引線故障[4]。漏油問題是變壓器故障的一大問題，出現(xiàn)的第一時間并不會導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)故障，但是會減少使用時間并增加安全風險。如果在變壓器繞組外部附著一些黑色液體，通常可判斷變壓器為已經(jīng)損壞的變壓器，但也要排除人工操作遺留的可能性。因此，在實際維修工作中必須定期仔細地檢查各種變壓器。同時由于部分零件或連接螺栓松動或連接斷裂，變壓器本身在工作運行的過程中劇烈的摩擦振動變形和各種設(shè)備故障也都可能導(dǎo)致繞組油溫驟然升高，導(dǎo)致變壓器故障。

變壓器溫度升高的異?，F(xiàn)象，通常表現(xiàn)為變壓器工作溫度的上升程度顯著高于該變壓器的正常額定最高工作介質(zhì)溫度，即認為是一種高溫異常。變壓器為什么發(fā)生溫度異常的原因有好多種，一是有可能因變壓器系統(tǒng)長期處于高溫和過載和超負荷下運行時導(dǎo)致的變壓器溫度高異常，還有可能由變壓器結(jié)構(gòu)缺陷老化等問題、導(dǎo)致引起的系統(tǒng)長期高過負荷運行，導(dǎo)致變壓器自身的器件溫度不斷升高。變壓器設(shè)備的在運行工作過程中可能會或多或少出現(xiàn)其中的發(fā)熱問題，維修操作人員如果在現(xiàn)場工作中只是檢查了功能、沒有對深入的原因進行分析，草率解決了表面問題，使得變壓器出現(xiàn)發(fā)熱的原因沒有解決，導(dǎo)致了一次設(shè)備變壓器系統(tǒng)的散熱保護功能長期受阻，設(shè)備的使用壽命下降。

此外，變壓器漏磁等的技術(shù)缺陷也同樣會間接造成渦流使一次變壓器繞組設(shè)備本體上的金屬箱體發(fā)熱，導(dǎo)致一次變壓器線圈整體溫度波動過高；最后，變壓器系統(tǒng)中出現(xiàn)的變壓器繞組異常和放電介質(zhì)溫度變高也是一樣會引起繞組內(nèi)絕緣材料性能劣化，會造成變壓器線圈內(nèi)壁上的股線以及變壓器繞組材料發(fā)生老化變形現(xiàn)象或內(nèi)部嚴重高溫，進一步導(dǎo)致了變壓器線圈性能劣化。

變壓器漏油的外部跡象要么是出現(xiàn)在變壓器結(jié)構(gòu)部件外部的黑色明亮粘性液體，要么是出現(xiàn)在變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)坑中的油。變壓器出現(xiàn)的異響表現(xiàn)為與正常工作的有規(guī)律聲音不同，變成了無規(guī)律的異響，這樣表示變壓器的工作電壓不穩(wěn)定、或者內(nèi)部零件出現(xiàn)異常，需要進行有關(guān)的檢查。同時還有變壓器的引線故障，這種故障雖然出現(xiàn)的頻率不高，但是也需要對引線的性能和接觸方式進行檢測?？傊?，變壓器本身結(jié)構(gòu)密封不合格、焊接接頭質(zhì)量不合格、變壓器本身可能有外部負載或過載運行，都容易導(dǎo)致變壓器的故障出現(xiàn)，造成變壓器設(shè)備本身的質(zhì)量下降，出現(xiàn)前文所述的各種故障類型。

解決方法：對于變壓器因工作溫度值異常等引起的變壓器故障，可適當采用油浸試驗、電路絕緣電氣特性試驗等一些實測檢查方法，在很短時間范圍內(nèi)即可掌握整個變壓器絕緣的基本運行變化情況并可進行各種綜合分析。需要對整個系統(tǒng)分析，判斷變壓器是否應(yīng)該處于高負載狀態(tài)運行，并判斷這種運行持續(xù)的時間，否則變壓器有可能會發(fā)生短路的危險情況。

對于變壓器發(fā)生漏電，首先需要檢查該變壓器結(jié)構(gòu)部分間的絕緣焊接與可靠性，并應(yīng)測試繞組各接地部分之間的可靠性和連接穩(wěn)定性，檢查變壓器線圈本身之間的機械氣密性能。如果檢查中零件性能不能滿足要求，必須及時更換；其次，還應(yīng)調(diào)查變壓器過載運行的原因，進一步優(yōu)化工作模式。另外，如果出現(xiàn)漏油問題必須及時清理泄漏的油體，以免漏油造成其他設(shè)備故障或燃燒等嚴重事故。

2.4 斷路器

斷路器故障又分為斷路器動作拒絕故障和斷路器錯誤故障。斷路器拒動意味著還需要信號、而該信號由合閘時發(fā)出，斷路器出現(xiàn)拒動報警的主要原因多種多樣，主要是有線路電壓輸出不穩(wěn)、線圈繞組接反、熔斷器外殼接觸電阻不良、裝置錯誤安裝位置等[5]。

斷路器錯誤動作是指斷路器的本身引起的跳閘動作和誤分閘的操作，造成斷路器錯誤動作的一般原因包括斷路器長期使用后導(dǎo)致的接線條件劣化、絕緣部件損壞、接線故障過多、操作誤差、負載側(cè)錯誤接地等。萬一系統(tǒng)出現(xiàn)了斷路器故障，設(shè)備與測試檢驗人員必須要慎重的選擇斷路器，延時型和沖擊電壓不動作斷路器這兩種是比較可靠的產(chǎn)品。

3 結(jié)語

變電站系統(tǒng)一次設(shè)備自身的電力安全生產(chǎn)運行環(huán)境，主要包括由互感器電氣安全穩(wěn)定運行、高壓開關(guān)柜件的電器安全生產(chǎn)運行過程和變壓器繞組的設(shè)備安全平穩(wěn)運行全過程組成。本文詳細分析討論了目前變電站的一次設(shè)備電氣運行環(huán)境監(jiān)控中的常見故障類型及其成因，并逐一針對其中各類電氣故障提出詳細方案。變電站一次設(shè)備系統(tǒng)的電氣安全及運行故障包括廣泛多樣的內(nèi)容，在實際管理過程中，管理人員必須認真負責地對電氣設(shè)備各個主要部分及時進行安全維護管理和預(yù)防性檢查，盡量做到減少變電站一次設(shè)備故障發(fā)生，進一步改善變電站工作效果。