一起35kV風(fēng)機(jī)箱變故障案例分析

中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)投資有限公司吉林分公司 檀 健

1 引言

35kV風(fēng)機(jī)箱變作為配電網(wǎng)中重要的設(shè)備之一，廣泛應(yīng)用于風(fēng)電場(chǎng)等電力系統(tǒng)中，其主要作用是將風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)生的高電壓（通常為690V或1500V）升壓至35kV，以便輸送到電網(wǎng)中。在這個(gè)過(guò)程中，真空斷路器作為關(guān)鍵的保護(hù)和控制設(shè)備，發(fā)揮著重要的作用。

在35kV風(fēng)機(jī)箱變中，真空斷路器主要用于對(duì)電路進(jìn)行分閘和合閘操作，以確保電流的正常流通和設(shè)備的安全運(yùn)行。當(dāng)發(fā)生故障或需要對(duì)電路進(jìn)行檢修時(shí)，真空斷路器可迅速切斷電流，避免電氣設(shè)備受到過(guò)載或短路造成的損壞[1]。由于35kV風(fēng)機(jī)箱變通常處于戶外環(huán)境下，面臨著各種惡劣的氣候條件和工作環(huán)境，因此，真空斷路器必須具備耐久、可靠和高效的特性，其合理的設(shè)計(jì)和正常的運(yùn)行對(duì)于保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和風(fēng)電場(chǎng)的正常發(fā)電至關(guān)重要[2]。

2 35kV風(fēng)機(jī)箱變故障情況

2023年3月15日上午9點(diǎn)30分，某風(fēng)電場(chǎng)的35kV風(fēng)機(jī)箱變#1發(fā)生了真空斷路器分閘失靈的故障。當(dāng)時(shí)，運(yùn)維人員注意到故障現(xiàn)象是真空斷路器無(wú)法正常分閘，即使進(jìn)行了多次的分閘操作，真空斷路器仍未能打開(kāi)斷路，一直保持在閉合狀態(tài)，進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)，分閘指示燈未亮起，顯示真空斷路器未完成分閘動(dòng)作。

故障發(fā)生時(shí)，該風(fēng)機(jī)箱變正處于運(yùn)行狀態(tài)，向電網(wǎng)輸送電能。然而，由于真空斷路器無(wú)法分閘，風(fēng)機(jī)箱變無(wú)法切斷電路，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)箱變?nèi)匀慌c電網(wǎng)連接，可能引發(fā)安全隱患和系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題。

故障發(fā)生地點(diǎn)是風(fēng)機(jī)箱變#1，該變電站負(fù)責(zé)將風(fēng)電場(chǎng)產(chǎn)生的電能通過(guò)35kV電壓等級(jí)的電力線路輸送至主電網(wǎng)。真空斷路器作為關(guān)鍵設(shè)備之一，用于保護(hù)和控制電路的開(kāi)閉，發(fā)生故障將對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。

故障現(xiàn)象的出現(xiàn)引起了運(yùn)維人員的重視，立即進(jìn)行了故障診斷和處理工作。然而，由于故障的具體原因尚未確定，需要進(jìn)行進(jìn)一步的故障原因查找和處理過(guò)程，以確定導(dǎo)致真空斷路器分閘失靈的具體原因，并采取相應(yīng)的修復(fù)措施，恢復(fù)風(fēng)機(jī)箱變的正常運(yùn)行，如圖1所示。

圖1 風(fēng)機(jī)箱變#1出現(xiàn)真空斷路器分閘失靈

3 故障原因查找及處理

3.1 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

在故障發(fā)生后，立即派遣維護(hù)人員前往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查。調(diào)查人員仔細(xì)觀察真空斷路器的狀態(tài)，檢查是否有物理?yè)p壞、松動(dòng)或異?，F(xiàn)象，并記錄現(xiàn)場(chǎng)照片以作為后續(xù)分析的依據(jù)。

3.2 設(shè)備檢查

為了更深入地分析故障情況，查閱了風(fēng)機(jī)箱變的歷史維護(hù)記錄和操作數(shù)據(jù)，并對(duì)以下設(shè)備進(jìn)行相關(guān)檢查：對(duì)真空斷路器及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行仔細(xì)檢查，包括操作結(jié)構(gòu)、真空瓶、控制柜等；檢查操作機(jī)構(gòu)是否正常運(yùn)行，是否存在卡滯或磨損等問(wèn)題；檢查真空瓶是否存在漏氣或其他內(nèi)部問(wèn)題；檢查控制柜中的繼電器、保護(hù)裝置和連接線路是否正常。

通過(guò)檢查后得出：根據(jù)歷史維修記錄，在故障發(fā)生之前，該風(fēng)機(jī)箱變的真空斷路器一直處于正常工作狀態(tài)，沒(méi)有報(bào)告過(guò)類似的問(wèn)題或任何與分閘失靈相關(guān)的異常情況；進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析表明，風(fēng)機(jī)箱變的其他設(shè)備（如主變壓器、保護(hù)繼電器和控制柜）未發(fā)生故障，其運(yùn)行狀態(tài)正常。因此，可以初步排除其他設(shè)備故障對(duì)真空斷路器分閘失靈的影響。

3.3 測(cè)試和測(cè)量

使用合適的測(cè)試設(shè)備對(duì)真空斷路器進(jìn)行電氣參數(shù)測(cè)試，包括分閘時(shí)間、分閘電流、分閘動(dòng)作力等。測(cè)量并記錄相關(guān)參數(shù)，與設(shè)備的額定值進(jìn)行對(duì)比。進(jìn)行真空瓶的漏氣測(cè)試，以驗(yàn)證其密封性能。檢查控制柜中的信號(hào)傳輸和繼電器操作是否正常。

3.4 數(shù)據(jù)記錄和分析

將現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、設(shè)備檢查和測(cè)試測(cè)量的數(shù)據(jù)記錄整理成表格或圖表，以便后續(xù)分析，比較實(shí)際測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)備規(guī)格的要求。

根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，尋找可能的故障原因，如操作機(jī)構(gòu)故障、真空瓶漏氣、控制系統(tǒng)故障等，真空斷路器測(cè)試測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 真空斷路器測(cè)試測(cè)量數(shù)據(jù)

根據(jù)上述測(cè)試測(cè)量數(shù)據(jù)，可以看出真空斷路器的分閘時(shí)間、分閘電流和分閘動(dòng)作力均在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)，符合正常運(yùn)行的要求。真空瓶經(jīng)過(guò)漏氣測(cè)試，未發(fā)現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，表明其密封性能正常；控制柜的信號(hào)傳輸和繼電器操作也正常。

基于以上數(shù)據(jù)分析，初步排除了操作機(jī)構(gòu)故障、真空瓶漏氣和控制系統(tǒng)故障對(duì)真空斷路器分閘失靈的影響。進(jìn)一步的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和數(shù)據(jù)分析表明，故障的原因可能源于其他因素，如斷路器內(nèi)部觸點(diǎn)接觸不良、彈簧力不足等。

3.5 故障原因確定

為了更準(zhǔn)確地分析故障情況，研究者進(jìn)一步地現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和檢查，確定具體的故障原因：檢查真空斷路器的操作機(jī)器，確保其可靠性和正常運(yùn)行；進(jìn)行真空瓶的測(cè)試和檢查，排除真空瓶?jī)?nèi)部問(wèn)題導(dǎo)致的故障；檢查風(fēng)機(jī)箱變的控制系統(tǒng)，包括控制柜和保護(hù)繼電器，以確保其與真空斷路器的協(xié)調(diào)工作正常。通過(guò)以上的故障情況分析和進(jìn)一步的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，將能夠準(zhǔn)確確定35kV風(fēng)機(jī)箱變真空斷路器分閘失靈的具體原因，并提出相應(yīng)的解決方案和建議，以確保故障的及時(shí)修復(fù)和系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

綜合以上分析，初步判斷故障主要集中在真空斷路器本身，可能的原因包括操作機(jī)構(gòu)故障、真空瓶問(wèn)題或控制系統(tǒng)故障。

4 故障分析

本文對(duì)35kV風(fēng)機(jī)箱變真空斷路器分閘失靈進(jìn)行深入分析，以下是針對(duì)本案例的故障分析具體原因。

4.1 操作機(jī)器故障

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和檢查操作機(jī)器，發(fā)現(xiàn)操作機(jī)器的電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)存在問(wèn)題。根據(jù)理論知識(shí)，電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)提供分閘動(dòng)作力，如果存在故障，如卡滯、磨損或機(jī)械部件松動(dòng)，可能導(dǎo)致分閘失靈。在本案例中，推測(cè)操作機(jī)構(gòu)的磁力不足，導(dǎo)致分閘動(dòng)作力不夠，從而導(dǎo)致分閘失靈。

4.2 真空瓶問(wèn)題

通過(guò)實(shí)地檢查，未發(fā)現(xiàn)真空瓶本身存在明顯的問(wèn)題。然而，需要進(jìn)一步檢查真空瓶的密封性能，特別是密封面和密封圈。根據(jù)理論知識(shí)，如果真空瓶的密封面不平整、密封圈老化或安裝不當(dāng)，可能導(dǎo)致漏氣現(xiàn)象。在本案例中，需要對(duì)真空瓶的密封性能進(jìn)行詳細(xì)測(cè)試，以排除真空瓶問(wèn)題對(duì)分閘失靈的影響。

4.3 控制系統(tǒng)故障

控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)真空斷路器分閘的關(guān)鍵部分，通過(guò)檢查控制系統(tǒng)的繼電器、保護(hù)裝置和信號(hào)傳輸線路，發(fā)現(xiàn)繼電器失靈的可能性較大[3]。繼電器的正常工作對(duì)于控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，如果繼電器失靈，可能導(dǎo)致信號(hào)傳輸異?；蚩刂菩盘?hào)無(wú)法正常到達(dá)真空斷路器，進(jìn)而影響分閘動(dòng)作。因此，需要對(duì)繼電器進(jìn)行詳細(xì)檢查和測(cè)試，以確認(rèn)是否存在故障。

綜合故障原因所述，針對(duì)本案例中真空斷路器分閘失靈的故障原因，主要關(guān)注操作機(jī)構(gòu)故障、真空瓶問(wèn)題和控制系統(tǒng)故障。在進(jìn)一步分析時(shí)，需要結(jié)合實(shí)際情況，進(jìn)行詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)檢查和測(cè)試，以確認(rèn)具體的故障原因，將有助于制定相應(yīng)的故障處理方案和預(yù)防措施，提高35kV風(fēng)機(jī)箱變的可靠性和穩(wěn)定性。

5 建議

根據(jù)對(duì)35kV風(fēng)機(jī)箱變真空斷路器分閘失靈故障的分析結(jié)果，提出以下建議和解決方案，以確保故障得到有效修復(fù)和未來(lái)的預(yù)防。

5.1 修復(fù)或更換設(shè)備

針對(duì)操作機(jī)構(gòu)故障，建議對(duì)電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)或更換，確保其正常工作，包括清潔、潤(rùn)滑、更換磨損部件或調(diào)整機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。如果真空瓶的密封性能存在問(wèn)題，建議更換密封圈或調(diào)整密封面，以確保真空瓶的良好密封性能。若控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，進(jìn)行相應(yīng)的檢修和修復(fù)，包括檢查控制電路、更換故障傳感器或繼電器，并進(jìn)行必要的校準(zhǔn)和調(diào)試[4]。另外，考慮根據(jù)最新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備可靠性要求更新設(shè)備。包括更換老化部件、采用更可靠替代品或升級(jí)至新一代真空斷路器設(shè)備。

通過(guò)修復(fù)或更換設(shè)備，可解決35kV風(fēng)機(jī)箱變真空斷路器分閘失靈故障，提升系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性，在實(shí)施前，需進(jìn)行評(píng)估和論證，確保方案可行且有效。

5.2 改進(jìn)維護(hù)計(jì)劃

建議建立定期維護(hù)計(jì)劃，包括對(duì)真空斷路器的操作機(jī)構(gòu)、真空瓶和控制系統(tǒng)的檢查和測(cè)試，定期維護(hù)可及早發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題，減少故障發(fā)生的概率。

在維護(hù)計(jì)劃中，重點(diǎn)關(guān)注操作機(jī)構(gòu)的清潔、潤(rùn)滑和磨損部件的更換。對(duì)真空瓶進(jìn)行定期的密封性能測(cè)試和清潔，確保控制系統(tǒng)的繼電器、保護(hù)裝置和信號(hào)傳輸線路的正常工作。

5.3 加強(qiáng)操作培訓(xùn)

建議對(duì)操作人員進(jìn)行定期的培訓(xùn)和技能提升，以確保他們熟悉真空斷路器的操作原理、正確的操作流程和應(yīng)急措施。培訓(xùn)內(nèi)容可以包括真空斷路器的結(jié)構(gòu)和工作原理、操作機(jī)構(gòu)的維護(hù)和調(diào)整方法、控制系統(tǒng)的功能和操作流程等。

5.4 強(qiáng)化監(jiān)測(cè)和檢測(cè)

建議在35kV風(fēng)機(jī)箱變中引入遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和故障檢測(cè)技術(shù)，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)真空斷路器的工作狀態(tài)和性能參數(shù)，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題，并采取相應(yīng)的預(yù)防措施。

定期巡視和檢查設(shè)備，特別關(guān)注關(guān)鍵部位和易損件；安裝在線監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電流、電壓、溫度等參數(shù)；制定頻繁的維護(hù)計(jì)劃，定期保養(yǎng)和更換老化部件；使用紅外熱像儀檢測(cè)設(shè)備熱量分布；記錄故障事件，分析故障頻率和類型；及時(shí)關(guān)注技術(shù)進(jìn)展和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，采納新技術(shù)。同時(shí)，建立完善的記錄和分析機(jī)制，從故障中汲取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不斷提升設(shè)備管理水平和預(yù)防能力[5]。

總之，通過(guò)修復(fù)或更換設(shè)備、改進(jìn)維護(hù)計(jì)劃、加強(qiáng)操作培訓(xùn)和強(qiáng)化監(jiān)測(cè)和檢測(cè)，可以有效解決35kV風(fēng)機(jī)箱變真空斷路器分閘失靈的問(wèn)題，這些建議具有可行性和實(shí)施性，并能提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。然而，在實(shí)施這些建議時(shí)，需要充分考慮實(shí)際情況和經(jīng)濟(jì)成本，并確保按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行操作和維護(hù)。

6 結(jié)語(yǔ)

35kV風(fēng)機(jī)箱變故障對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有重要性，通過(guò)本論文的故障案例分析，深入了解了真空斷路器分閘失靈的故障原因，并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施，對(duì)于提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性具有重要意義，為配電網(wǎng)的工程人員提供了有益的參考和指導(dǎo)。本研究應(yīng)該持續(xù)關(guān)注風(fēng)機(jī)箱變的故障情況，加強(qiáng)維護(hù)和管理工作，確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。