110kV變電站運(yùn)行常見故障及檢修方法

中電建南方建設(shè)投資有限公司 黃建霖

1 引言

由于變電站繼電保護(hù)的工作量較大，并且內(nèi)容比較復(fù)雜，所以難免會(huì)出現(xiàn)故障問(wèn)題，導(dǎo)致繼電保護(hù)工作難以發(fā)揮出最佳作用，對(duì)變電站的運(yùn)行和供電的安全性產(chǎn)生一定影響，因此需要針對(duì)故障問(wèn)題進(jìn)行深入分析。采取針對(duì)性的措施排除故障，將繼電保護(hù)的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，提升變電站供電的穩(wěn)定性和安全性。在電網(wǎng)應(yīng)用的高等級(jí)變壓器中，110kV 及以上變電站中的變壓器的中性點(diǎn)全部都安裝了單相隔離開關(guān)，其一端連接變電站的接地網(wǎng)，單相隔離開關(guān)的開合時(shí)間，以及斷合操作的變更，要嚴(yán)格按照變壓器的運(yùn)行規(guī)程以及變電系統(tǒng)的要求執(zhí)行。中性點(diǎn)的運(yùn)行雖然是變壓器工作的輔助裝置，但是其對(duì)變壓器會(huì)產(chǎn)生較大影響，因此要對(duì)中性點(diǎn)的運(yùn)行要求充分掌握，并執(zhí)行到位，為電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行以及供電打下良好基礎(chǔ)。

2 變電站功能概述

電力系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分就是變電站，變電站能調(diào)整輸送電壓、轉(zhuǎn)換輸送電流以及控制電力能源的流向，保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。通常變電站都是由多種不同的設(shè)備組裝而成，包含變壓器、保護(hù)設(shè)備、開關(guān)以及電容器等部件。其中最核心的設(shè)備之一就是變壓器，其可以實(shí)現(xiàn)升降電壓以及變換電力等工作。開關(guān)可以對(duì)電流的通斷以及電流分配進(jìn)行控制，保護(hù)設(shè)備可以對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)并且實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的保護(hù)，避免出現(xiàn)故障。為了進(jìn)一步提升變電站運(yùn)行的穩(wěn)定性，需要進(jìn)行有效的保護(hù)和維修設(shè)備。定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修和維護(hù)能確保其穩(wěn)定工作，并及時(shí)處理潛在問(wèn)題。除此之外，在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變電站運(yùn)行的狀態(tài)時(shí)，采用先進(jìn)的自動(dòng)化系統(tǒng)以及監(jiān)控設(shè)備能達(dá)到事半功倍的效果，可以對(duì)監(jiān)測(cè)到的異常情況及時(shí)采取具有針對(duì)性的處理措施，保障電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。

3 常見故障

在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，因?yàn)樽冸娬驹O(shè)備處于長(zhǎng)期的高負(fù)荷運(yùn)載狀態(tài)，設(shè)備會(huì)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的損耗，將變電站運(yùn)行的穩(wěn)定性降低。例如，變壓器、防雷設(shè)備以及開關(guān)等部件，一旦發(fā)生故障，就會(huì)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

3.1 變壓器故障

在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，變壓器如果發(fā)生故障就會(huì)對(duì)變電站整體運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。在建設(shè)110kV 變電站的過(guò)程中，已經(jīng)能有效規(guī)避變壓器部分產(chǎn)生的故障，從而有效提升變壓器運(yùn)行的可靠性以及穩(wěn)定性。但是在變壓器實(shí)際運(yùn)行的時(shí)候仍然會(huì)出現(xiàn)部分故障，例如，變壓器短路，會(huì)直接影響變電站的運(yùn)行狀態(tài)。如果在110kV 變電站運(yùn)行的過(guò)程中核心變壓器出現(xiàn)故障，就會(huì)對(duì)整個(gè)變電站的運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生影響，沒有辦法保障電力資源輸出的穩(wěn)定性和持續(xù)性。通過(guò)分析變壓器產(chǎn)生故障的類型，主要的變壓器故障是由于油浸式變壓器內(nèi)部零件出現(xiàn)故障而引發(fā)的。

最主要的油浸式變壓器零件故障包含以下幾種，首先就是油浸式變壓器油箱套管因長(zhǎng)時(shí)間工作出現(xiàn)損壞，使油浸式變壓器內(nèi)部的鐵芯出現(xiàn)問(wèn)題，引發(fā)油浸式變壓器出現(xiàn)故障；其次為繞組故障及開關(guān)故障，這些故障會(huì)對(duì)油浸式變壓器運(yùn)行的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。最后就是油浸式變壓器的接地故障。最容易出現(xiàn)的故障就是繞組故障，在設(shè)備長(zhǎng)期的高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，運(yùn)行的溫度不斷升高，但是設(shè)備的散熱工作卻不能及時(shí)進(jìn)行，降低了設(shè)備運(yùn)行的性能，對(duì)變壓器整體運(yùn)行的安全性及穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。當(dāng)油溫升高之后，也會(huì)對(duì)變壓器正常工作產(chǎn)生較大的影響，使變壓器內(nèi)部繞組的溫度超出正常值，無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行，引發(fā)繞組斷線問(wèn)題，降低了變電站運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性和安全性。

3.2 輸電線故障

因?yàn)樽冸娬据旊娋€路工作的環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，在受到多種不確定因素的影響下，就會(huì)頻繁引發(fā)輸電線路故障，在變電站配網(wǎng)系統(tǒng)整體的運(yùn)行過(guò)程中，缺乏安全性和可靠性。為了有效避免這類故障，就要快速診斷發(fā)生故障的位置和產(chǎn)生故障的類型，并選用更具有針對(duì)性的故障處理方案，以保障輸電線路的故障能夠及時(shí)有效被解決。通過(guò)分析輸電線路產(chǎn)生故障的類型，可以得知，主要的故障類型包含絕緣子故障、線路斷裂以及短路等[1]。因?yàn)檩旊娋€路需要跨越較多的地區(qū)，一旦偏遠(yuǎn)地區(qū)引發(fā)線路故障，但是在短期內(nèi)無(wú)法解決線路故障，就會(huì)對(duì)電力用戶產(chǎn)生一定影響。因此在110kV 輸電線路實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，應(yīng)有效解決輸電線路產(chǎn)生的故障，從而將110kV 變電站的運(yùn)行水平全面提升。

3.3 母線系統(tǒng)故障

在變電站實(shí)際工作的過(guò)程中，母線系統(tǒng)故障出現(xiàn)的頻次比較多，并直接對(duì)變電站總體工作的穩(wěn)定性和安全性形成了影響。通過(guò)剖析110kV 變電站中的母線控制系統(tǒng)即可了解，母線的連接方式大多是圓形導(dǎo)線，并利用導(dǎo)線把電能資源送入不同的儀表設(shè)備和裝置。在某些系統(tǒng)實(shí)際工作中，如果發(fā)生某些系統(tǒng)故障，將會(huì)對(duì)變電站的工作產(chǎn)生很大威脅。通過(guò)分析母線系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的故障，在變電站日常運(yùn)行的過(guò)程中，系統(tǒng)中電氣設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題是引發(fā)母線故障的關(guān)鍵，影響整個(gè)母線系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。在變電站的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，如果母線樞紐引發(fā)故障，會(huì)對(duì)變電站的正常運(yùn)行產(chǎn)生極大影響，使變電站不能處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。

4 變電站變電檢修的工作要點(diǎn)

4.1 設(shè)備故障的排查

在運(yùn)行時(shí)變電站的一次電壓經(jīng)常處于正常范圍，而二次電壓的運(yùn)行體系就比較復(fù)雜，目前我國(guó)的大部分變電站已經(jīng)可以應(yīng)用全光信號(hào)，這種信號(hào)回路對(duì)電壓等級(jí)沒有限制，但設(shè)備在配電時(shí)仍必須采用12V 直流電，因此少數(shù)變電站為了運(yùn)行效果在為通信裝置配電時(shí)會(huì)考慮使用220V 的單相交流電。因此變壓器設(shè)備在實(shí)際工作時(shí)，通常設(shè)有3種以上的不同電壓等級(jí)，大型的變電所在工作中更是設(shè)有7個(gè)以上不同的電壓等級(jí)[2]。所以，應(yīng)科學(xué)分析和處理在變壓器設(shè)備工作過(guò)程中，所檢測(cè)到的故障種類及其產(chǎn)生故障的臨界數(shù)據(jù)，以便確定具體的電氣設(shè)備故障排除方法。

4.2 變電檢修的關(guān)鍵

對(duì)發(fā)熱故障的處理方式。發(fā)熱故障可以在根本上引發(fā)變電站運(yùn)行故障，如果設(shè)備的溫度超出正常值，則會(huì)影響正常運(yùn)行，并且會(huì)導(dǎo)致電壓產(chǎn)生變形引發(fā)安全問(wèn)題。因此保障設(shè)備的質(zhì)量，并正確安裝設(shè)備能有效的改善設(shè)備發(fā)熱問(wèn)題。在對(duì)刀閘觸頭進(jìn)行防氧化處理時(shí)可以選用緊固壓力控制裝置進(jìn)行，通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的發(fā)熱情況進(jìn)行改善，采取有效的措施降低設(shè)備運(yùn)行溫度，為設(shè)備安全運(yùn)行打下基礎(chǔ)。針對(duì)變電站中不同設(shè)備的工作特點(diǎn)，可以按照設(shè)備使用的條件、方法，在進(jìn)行設(shè)備的帶電作業(yè)時(shí)，根據(jù)天氣對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行判斷。首先負(fù)責(zé)檢修工作的人員要配備安裝裝備，并了解安全設(shè)備的使用方式[3]。其次，負(fù)責(zé)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修的人要借助安全勞保和均壓勞保保障個(gè)人的人身安全。最后，負(fù)責(zé)檢測(cè)設(shè)備的人員在工作當(dāng)天如果身體出現(xiàn)不適情況要及時(shí)終止檢修工作，避免出現(xiàn)安全問(wèn)題。

4.3 電網(wǎng)變電運(yùn)維中的驗(yàn)電操作

在對(duì)變電站的運(yùn)行狀態(tài)維護(hù)的過(guò)程中，最重要的工作環(huán)節(jié)就是驗(yàn)電，在維護(hù)的過(guò)程中可以利用有效的方式排除電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的故障，使電網(wǎng)維修有據(jù)可依。首先當(dāng)變電站電網(wǎng)出現(xiàn)變電現(xiàn)象時(shí)，要對(duì)線路中的電壓進(jìn)行檢測(cè)，避免在維修電路時(shí)出現(xiàn)電壓泄漏的問(wèn)題，保障故障檢修人員的安全。其次，在故障檢修過(guò)程中，可以對(duì)維修電路安裝接地線，維持電網(wǎng)內(nèi)電壓穩(wěn)定運(yùn)行。檢修人員在對(duì)電網(wǎng)線路進(jìn)行檢查時(shí)，需要根據(jù)檢修要求配備安全保護(hù)設(shè)備，例如，絕緣手套以及絕緣棒。

5 110kV 變電站設(shè)備故障預(yù)測(cè)及檢修方法

5.1 變壓器的故障預(yù)測(cè)與檢修

第一，預(yù)測(cè)變壓器故障。變壓器是組成整個(gè)變電站的關(guān)鍵部分，工作人員在檢查和維修變電設(shè)備的時(shí)候，要重點(diǎn)關(guān)注變壓器故障，可能對(duì)變壓器正常運(yùn)行產(chǎn)生影響的原因有很多，內(nèi)在以及外在因素都可能引起變壓器的運(yùn)行故障。外在因素主要是變壓器受到自然環(huán)境中電場(chǎng)強(qiáng)度變化的影響，降低設(shè)備自身的絕緣性能，引起設(shè)備發(fā)生裂化。說(shuō)明變壓器在正常運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)故障主要的原因就是運(yùn)行過(guò)程中設(shè)備的溫度過(guò)高，超出正常溫度范圍。變壓器的內(nèi)在故障形成因素主要是部分線路短路或者少數(shù)配件老化，影響變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行[4]。

第二，變壓器檢修方式。通過(guò)絕緣狀態(tài)下檢測(cè)變壓器因異常放電發(fā)出的聲音，可以了解對(duì)變壓器運(yùn)行產(chǎn)生的影響因素。檢測(cè)變壓器內(nèi)部的油中氣體，如果變壓器處于正常運(yùn)行的狀態(tài)，對(duì)異常放電放電情況進(jìn)行檢測(cè)，判斷斷路器的工作狀態(tài)。如果要對(duì)變壓器絕緣問(wèn)題進(jìn)行深入的檢查，就要對(duì)變壓器的絕緣值含水量和老化試驗(yàn)情況進(jìn)行研究。檢測(cè)整個(gè)變壓器的支流絕緣狀態(tài)可以判斷其工作狀態(tài)，如出現(xiàn)故障，應(yīng)及時(shí)拆卸變壓器對(duì)其維修。并且對(duì)變壓器進(jìn)行嚴(yán)格日常檢查，觀察引線狀態(tài)，避免因引線出現(xiàn)問(wèn)題而造成的變壓器故障。應(yīng)通過(guò)外在因素和內(nèi)在因素兩個(gè)方面對(duì)變壓器的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)，排除任何可能引起變壓器故障的隱患，保證變壓器能正常穩(wěn)定地運(yùn)行。接著根據(jù)常見的變壓器故障，制定針對(duì)性的檢修方案，即使發(fā)生故障，也能在短時(shí)間內(nèi)找到最佳的檢修方法，并采取針對(duì)性的處理措施。

5.2 斷路器故障的預(yù)測(cè)與檢修

第一，對(duì)斷路器的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)。斷路器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的控制和保護(hù)，其對(duì)變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義和作用。斷路器出現(xiàn)故障的大部分因素都是控制系統(tǒng)出現(xiàn)老化或者故障，長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)工作，會(huì)降低斷路器的性能，引發(fā)老化故障。而控制系統(tǒng)發(fā)生故障的主要原因是部分電子元件以及回路有故障現(xiàn)象，引發(fā)斷路器失去功能。變電站的行動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，會(huì)嚴(yán)重影響斷路器的操縱功能和傳動(dòng)功能，但是因?yàn)閮?nèi)在因素和外界環(huán)境對(duì)其造成的共同影響，會(huì)使行動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障問(wèn)題，最終影響斷路器的工作狀態(tài)，使其無(wú)法正常工作。

第二，斷路器檢修的方式。對(duì)其進(jìn)行定期檢查，了解可能會(huì)導(dǎo)致斷路器出現(xiàn)故障的位置，最低額定電壓判斷斷路器的原件是存在故障。對(duì)工作回路中負(fù)責(zé)導(dǎo)電的電阻進(jìn)行重點(diǎn)檢修，對(duì)斷路器觸頭進(jìn)行觀察，了解其工作狀態(tài)，并對(duì)滅弧室的真空程度進(jìn)行檢測(cè)，判斷變電站斷路器是否處于正常的工作狀態(tài)。處理斷路器的局部放電情況，對(duì)設(shè)備性能有所了解，找出斷路器元件間中存在的接觸問(wèn)題和隱患。

5.3 金屬氧化物避雷器故障預(yù)測(cè)與檢修

第一，檢測(cè)金屬氧化物避雷器是否出現(xiàn)故障。引起避雷器出現(xiàn)故障的主要原因就是塵土和雨水長(zhǎng)期堆積造成的污染，或者是因?yàn)楸芾灼鞯拈L(zhǎng)時(shí)間工作，部分零件出現(xiàn)的老化情況導(dǎo)致其發(fā)生故障。避雷器屬于外部裝置，假如避雷器在工作的過(guò)程中外部環(huán)境不能滿足條件，就會(huì)引起避雷器在運(yùn)行過(guò)程中受潮，絕緣性能降低。其次，因雷電而引起避雷裝置的內(nèi)部電流過(guò)高，如果超過(guò)避雷裝置內(nèi)部系統(tǒng)所接受的能量，就會(huì)導(dǎo)致避雷裝置故障，更嚴(yán)重的情況還能導(dǎo)致爆炸事件[5]。

第二，檢測(cè)金屬氧化物避雷器的主要方法。檢測(cè)避雷裝置內(nèi)部件的受潮情況時(shí)，首先要對(duì)內(nèi)部受潮的狀況進(jìn)行掌握，也可采用絕緣電流檢測(cè)的方法檢修避雷裝置內(nèi)受潮狀況。對(duì)泄漏電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，掌握發(fā)片受潮的情況。還可以通過(guò)檢測(cè)裝置，對(duì)金屬氧化物避雷器實(shí)際的運(yùn)行狀況有所了解。

6 結(jié)語(yǔ)

變電站是整個(gè)電力系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，如果在正常供電時(shí)出現(xiàn)電力故障，則整個(gè)電網(wǎng)供電的質(zhì)量都會(huì)受到較大的影響。本文分析了10kV 變電站的中性點(diǎn)的運(yùn)行方式，并提出了針對(duì)性的故障檢修方式。在實(shí)際運(yùn)行和管理變電站的過(guò)程中，不斷改進(jìn)變電站故障防控管理制度，優(yōu)化故障應(yīng)急處理方案，有效地規(guī)避可能出現(xiàn)的設(shè)備故障，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，將變電站故障防控工作的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)。