35kV 變電一次設(shè)備周期性檢修故障識別思考

汪志鵬

（鄭州順為勘察設(shè)計有限公司, 河南 鄭州 450000）

0 引言

目前，國家電力公司正在推廣智能電網(wǎng)建設(shè)。作為智能電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展的重要組成部分，智能變電站建設(shè)和智能變電站改造進(jìn)展順利。今后，現(xiàn)有變電站將逐步被智能變電站取代。智能變電站作為一種新型的電網(wǎng)控制、測量和保護(hù)技術(shù)，無疑對傳統(tǒng)的變電站維護(hù)技術(shù)提出了更高的要求。設(shè)備的復(fù)雜性不斷增加。電子變壓器的應(yīng)用及存在的問題影響了電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，加強和改進(jìn)變電站維護(hù)管理技術(shù)迫在眉睫。

1 變電站一次設(shè)備故障維修的特點分析

電網(wǎng)運行過程中，由于過載、過壓、誤操作、制造工藝不完善、絕緣層老化、維護(hù)不當(dāng)或缺失等諸多因素。將會發(fā)生一次設(shè)備故障和硬件損壞。一旦出現(xiàn)此類問題，將使電網(wǎng)無法正常運行，甚至威脅整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。從近幾年的發(fā)展趨勢可以看出，變電站設(shè)備正逐漸向更大容量、更高電壓的方向發(fā)展，用戶對電源的要求也更多，希望其穩(wěn)定性和可靠性能夠增強。因此，在變電站檢修過程中，不能統(tǒng)一使用以前的停電形式。即使要停電處理，也必須嚴(yán)格控制停電的具體范圍和時間。同時，現(xiàn)階段變電站設(shè)備也在向密封化、小型化方向發(fā)展，現(xiàn)場進(jìn)行拆卸維護(hù)工作變得越來越困難。在新時期，對變電站一次設(shè)備進(jìn)行檢修維護(hù)時，必須充分考慮設(shè)備的運行情況，找準(zhǔn)預(yù)測方向，把檢修的主要內(nèi)容落實到位，才能保證變電站一次設(shè)備的持續(xù)穩(wěn)定運行。

2 傳統(tǒng)變電檢修方式

傳統(tǒng)意義上的變電站維護(hù)是維護(hù)人員以變電站內(nèi)的各種電氣設(shè)備為維護(hù)對象，為提高電氣設(shè)備長期運行的安全性和穩(wěn)定性，保證供電可靠性而進(jìn)行的定期維護(hù)、試驗、消缺和檢修工作。

2.1 故障排除

自從電力設(shè)備被開發(fā)使用以來，設(shè)備維護(hù)技術(shù)就已經(jīng)存在。排故是一種基于故障后果可控承受范圍的維護(hù)修理方法，只有在設(shè)備出現(xiàn)故障或異常后才進(jìn)行。變電設(shè)備事故消除檢修是最早也是最廣泛的檢修方式。事故消除檢修是一種被動檢修方式，只有在變電設(shè)備不能運行或給出異常信號時才必須進(jìn)行，長時間運行會危及安全穩(wěn)定運行。一般要消除變電設(shè)備的緊急缺陷，必須停機(jī)。這種方式會對變電站的安全運行造成一定的影響。

2.2 預(yù)防性維護(hù)

預(yù)防性維護(hù)模式，也稱為定期維護(hù)模式，根據(jù)設(shè)備定期維護(hù)的原則，是目前的維護(hù)模式。根據(jù)設(shè)備生命周期規(guī)律，提前確定維修級別、維修周期、維修項目等維修方式。變電站的變壓器、斷路器、使用的變壓器、電壓互感器等設(shè)備有不同的類型、電壓等級和維修周期。定期維護(hù)有三種：試運行、大修和小修。小修的目的是確保設(shè)備在一個大修周期內(nèi)安全運行，直到下一個周期。小修主要適用于站內(nèi)電容器，包括電容器高壓測試、絕緣測試、電容器開關(guān)注油等，以及電容器組的清潔和檢查、過程中發(fā)現(xiàn)的缺陷的修復(fù)或設(shè)備個別部件的更換等。一般來說，進(jìn)行大修是為了使現(xiàn)有設(shè)備在大修期間獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益，或延長其使用壽命，系統(tǒng)地對設(shè)備進(jìn)行全面徹底的檢查和維修，拆卸和更換全部或部分設(shè)備，修理易損的主要部件。對于站內(nèi)斷路器，維修項目包括斷路器、電纜、避雷器的高壓試驗、絕緣試驗、分合閘時間試驗、分合閘電壓試驗等。預(yù)防性維護(hù)可以提高變電站設(shè)備的工作效率，使變電站設(shè)備保持在合理水平。

2.3 狀態(tài)檢修

變電站狀態(tài)維修是基于安全、環(huán)境和成本，通過設(shè)備狀態(tài)評估、風(fēng)險評估和狀態(tài)維修進(jìn)行狀態(tài)維修的基本過程。決策是指進(jìn)行設(shè)備維修，以達(dá)到設(shè)備安全可靠運行和合理的維修費用。根據(jù)設(shè)備性能和參數(shù)監(jiān)測結(jié)果及其處理措施進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)。狀態(tài)維護(hù)——基于設(shè)備狀態(tài)的預(yù)防性維護(hù)。狀態(tài)維修的理由是設(shè)備有劣化過程，并且可以被檢測到。僅狀態(tài)維修策略不完整，需要根據(jù)不同的設(shè)備選擇不同的策略。因此，維護(hù)決策需要適當(dāng)?shù)墓芾頇C(jī)制來確保。

3 維護(hù)管理和工作管理

維修管理的內(nèi)容包括維修目的、設(shè)備檢查、監(jiān)測診斷技術(shù)、維修策略、維修地點確定等。管理內(nèi)容包括維修計劃、何時維修、由誰維修、如何維修、材料工具設(shè)備準(zhǔn)備、維修實施、維修效果等。

3.1 變電站維護(hù)計劃和流程

電力設(shè)備的維護(hù)是一個長期耗時的過程，在整個周期中，規(guī)劃尤為重要。電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運行和供電企業(yè)供電的可靠性至關(guān)重要，關(guān)系國家生產(chǎn)和人民生活秩序能否正常運轉(zhuǎn)。因此，供電企業(yè)會制定詳細(xì)的檢修計劃和流程。維修計劃從小到大分為日計劃、周計劃、月計劃、季計劃、年計劃。同時，還需要安排穿插臨時維護(hù)和故障排除的工作。電力公司制定計劃后，會由電力檢修部門對電力線路變壓器、電容器、耦合器、母線、旁路等基本單元進(jìn)行檢修。

3.2 變電站維護(hù)管理存在的問題

對于現(xiàn)有的變電站檢修管理流程，主管部門應(yīng)確定檢修計劃并安排檢修任務(wù)。預(yù)案一旦啟動，檢修所需的檢修人員、材料、儀器等都要落實，并按兩票要求進(jìn)行現(xiàn)場作業(yè)。工作完成后，檢查合格，維修過程結(jié)束。

3.2.1 管理協(xié)調(diào)性差

變電站檢修過程中，變電站檢修公司及其下屬或外包工程公司同時檢修，導(dǎo)致電力設(shè)備檢修效率低，檢修時間滯后，反復(fù)停電。如果檢修任務(wù)職責(zé)分配不清晰，電力設(shè)備的維修保養(yǎng)可能會出現(xiàn)嚴(yán)重問題。

3.2.2 忽視提高維修人員的技術(shù)水平

維修人員技術(shù)水平提高不理想，培訓(xùn)方式單一，培訓(xùn)時間短，缺乏針對性，往往導(dǎo)致培訓(xùn)效率低，資源浪費。應(yīng)重視維修人員的技術(shù)水平培訓(xùn)。對于維修中將要遇到的新設(shè)備、新技術(shù)，要進(jìn)行有效的培訓(xùn)，必須注重培訓(xùn)的效果和效率。否則，維護(hù)技術(shù)落后將嚴(yán)重影響電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。

3.2.3 重視電力項目立項和建設(shè)而忽視電能質(zhì)量和設(shè)備維護(hù)

在電力企業(yè)的整個運營過程中，存在著立項、施工、質(zhì)量監(jiān)督、工程驗收等諸多問題。后期對工程質(zhì)量監(jiān)管不力，草率驗收等等。使得后期變電站維護(hù)過程中耗費了大量的人力、物力和財力[1]。

4 變電站一次設(shè)備故障預(yù)測及維護(hù)措施

為了預(yù)測變電站一次設(shè)備的故障，通常采用狀態(tài)檢測法來預(yù)測斷路器、變壓器和金屬氧化物避雷器周圍的故障。同時，通過狀態(tài)檢測的方法找出故障設(shè)備。對于主變壓器，可以通過監(jiān)測局部放電、鐵芯接地電流、色譜、電容值和套管介損來實現(xiàn)故障預(yù)測。對于少油斷路器，可以使用電容、泄漏電流和介質(zhì)損耗監(jiān)測。對于SF6斷路器，可以充分監(jiān)督和檢測SF6氣體及其分解產(chǎn)物的實際成分，很好地掌握接觸電阻和導(dǎo)電回路的溫度變化。對于其他容性設(shè)備，對電容、漏電流、介質(zhì)損耗等檢測也可以使用。面對特殊情況，還應(yīng)使用特殊儀器完成探傷和檢測工作，以保證電流的平穩(wěn)運行。

一般來說，以下大多數(shù)措施將應(yīng)用于一次變電站設(shè)備的故障預(yù)測：①定期使用檢測設(shè)備對在線設(shè)備進(jìn)行運行檢測，確保設(shè)備正常運行。②針對設(shè)備故障導(dǎo)致的問題，可以采用在線檢測和在線監(jiān)測的方法進(jìn)一步確認(rèn)。③電力系統(tǒng)中可能會出現(xiàn)各種問題，如絕緣老化、接觸不良等。因此，在大多數(shù)情況下將使用紅外診斷技術(shù)來高效檢測設(shè)備故障。從目前的實際情況可以看出，變電站的一次設(shè)備往往設(shè)置了一些輔助設(shè)備，如油溫表、壓力表、密度繼電器等，以保證可以對設(shè)備進(jìn)行故障預(yù)測工作，但這并不能完成徹底的檢測，因此進(jìn)一步的研究是必不可少的。目前，設(shè)備故障預(yù)測主要包括三種方法，即定期維護(hù)、帶電維護(hù)和在線狀態(tài)監(jiān)測[2]。

5 變電一次設(shè)備故障的具體檢修方法

5.1 斷路器故障的檢修

在整個變電站中，變壓器是核心設(shè)備，斷路器是控制它的設(shè)備，可以保證變電站始終處于可控范圍內(nèi)。正常情況下，在所有變電站設(shè)備中，斷路器是最容易發(fā)生故障的。常見的斷路器故障包括過熱、拒動和誤操作。在實際操作中，如果斷路器故障不能在短時間內(nèi)排除，斷路器可能會損壞。因此，專業(yè)人員必須采取及時有效的措施來解決問題。首先，關(guān)于過熱故障的檢修，使用吸合裝置向熱傳感器上報數(shù)據(jù)的設(shè)備，會存在由于溫度變化和在較高溫度下連續(xù)運行，開關(guān)吸合裝置溫度無法降低的問題。此時，應(yīng)將斷路器開關(guān)負(fù)荷曲線、中性點電位曲線和觸頭裝置的溫度變化曲線放在一起比較。如果在檢測到溫度變化前后電源質(zhì)量發(fā)生變化，斷路器應(yīng)切換到維護(hù)狀態(tài)。而母線的關(guān)鍵電路一般應(yīng)用并聯(lián)開路的設(shè)計方法，在合理的操作下可以快速啟動冷備用開關(guān)，進(jìn)而切斷故障設(shè)備。

當(dāng)斷路器開關(guān)拒絕操作或出現(xiàn)故障時，通常由以下幾個因素引起：①遠(yuǎn)程鎖定或系統(tǒng)故障導(dǎo)致開關(guān)的自動保護(hù)。此時，監(jiān)控系統(tǒng)可用于快速確認(rèn)斷路器開關(guān)的狀態(tài)。假設(shè)條件檢測系統(tǒng)還不夠完善，無法準(zhǔn)確確認(rèn)，就需要人工沿著路線逐個確認(rèn)。②當(dāng)開關(guān)二次回路故障時，還會導(dǎo)致綜合保護(hù)裝置的信號問題，使監(jiān)控系統(tǒng)和綜合保護(hù)裝置無法聯(lián)網(wǎng)，阻礙斷路器的正常運行。因此，必須仔細(xì)檢查開關(guān)的二次電路。③斷路器一次設(shè)備可能因各種故障因素導(dǎo)致吸合線圈出現(xiàn)問題，從而造成系統(tǒng)觸頭設(shè)備誤動作。有時，設(shè)備的機(jī)械部件損壞，導(dǎo)致設(shè)備無法順利運行。此時，有必要對沿線進(jìn)行調(diào)查，以確定故障位置。此外，在高溫或高濕的環(huán)境下，空氣中灰塵多，也可能引起斷路器的爆炸和著火，造成很大的危害。因此，需要隨時對斷路器進(jìn)行目視檢查，分析其聲音、氣味、溫度等，從而檢測故障類型并采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行處理。

5.2 金屬氧化物避雷器故障的檢修

首先，閥片老化潮濕，會導(dǎo)致避雷器熱沖擊，更嚴(yán)重的會導(dǎo)致爆炸。由于設(shè)計因素的影響，避雷器會開裂、傾倒，這也是非常危險的故障。其次，長時間的電壓會導(dǎo)致絕緣套管的性能退化，產(chǎn)生受潮的問題，會進(jìn)一步加大電流，導(dǎo)致相關(guān)故障。最后，天氣也會影響避雷器。如果空氣污染嚴(yán)重，避雷器電位會有差異，會發(fā)生局部放電，對避雷器造成一定程度的損壞。為解決上述問題，可采取以下措施保證避雷器的正常運行：①采用絕緣電阻檢測方法，徹底全面掌握避雷器內(nèi)部的濕度。在此過程中，工作必須嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行，不可偏廢。②漏電流要仔細(xì)檢查，了解閥片的潮濕程度，及時控制電流。③可使用相關(guān)檢測裝置檢查避雷器的運行狀態(tài)，確保其處于正常工作狀態(tài)。

5.3 變壓器設(shè)備維護(hù)技術(shù)

變壓器是保證整個電力系統(tǒng)安全運行的關(guān)鍵，也是變壓器一次設(shè)備的重要組成部分。變壓器設(shè)備一次大修過程中，受多種因素影響，仍有一些問題需要解決。變壓器設(shè)備檢修時，必須充分注意檢查絕緣情況，良好的絕緣條件可以保證變壓器的正常運行。在變壓器絕緣情況檢查中，主要檢查和評價變壓器受潮老化情況，然后確定變壓器絕緣系統(tǒng)。然后是變壓器內(nèi)部電引線的維護(hù)，以及變壓器油的泄漏和變質(zhì)的檢測。在變壓器維修過程中，維修人員應(yīng)注意各種方法的綜合應(yīng)用，以提高維修效率[3]。

5.4 互感器一次設(shè)備檢修技術(shù)

變壓器是變電站一次設(shè)備中重要的應(yīng)用設(shè)備。檢修時，變壓器故障時會出現(xiàn)異響和局部高溫。在實際維修過程中，維修人員要從這些層面來判斷故障點和原因，并結(jié)合歷史維修經(jīng)驗和統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析來判斷變壓器故障中的過載飽和和線圈絕緣損壞，從而找到科學(xué)的處理方法[4-6]。

6 結(jié)語

在設(shè)備日新月異的今天，為了在變電站維修技術(shù)和管理模式上有新的突破，必須建立一個有效的管理體系，對各方面進(jìn)行有效的協(xié)調(diào)。要完善變電站傳統(tǒng)維修管理模式，合理調(diào)整維修設(shè)備類別，精細(xì)有序地分配維修任務(wù)。同時，要堅持安全第一、預(yù)防為主的原則，始終保持安全關(guān)斷，保證電網(wǎng)在檢修過程中安全穩(wěn)定運行，避免大面積停電事故的發(fā)生；保證動力設(shè)備安全運行，保證動力設(shè)備高效可靠運行；確保電氣設(shè)備操作人員的人身安全和員工的財產(chǎn)安全。為了提高維護(hù)人員的培訓(xùn)，增強維護(hù)人員的專業(yè)技能和知識，既可以提高變電站的維修效率，又可以在一定程度上節(jié)約公司成本。作為電力企業(yè)，必須進(jìn)一步完善和創(chuàng)新變電站維護(hù)管理，組建專業(yè)維護(hù)隊伍，明確變電站維護(hù)范圍，科學(xué)合理地劃分維護(hù)管理職能，充分調(diào)動員工的工作積極性，激發(fā)員工的創(chuàng)造力，提高變電站維護(hù)工作效率，保證電力設(shè)備的安全運行，最終提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。