電力系統(tǒng)中高低壓配電設(shè)備的運(yùn)行及維護(hù)研究

王 偉 孫 濤

齊魯工業(yè)大學(xué)(山東省科學(xué)院) 山東濟(jì)南 250102

高低壓配電設(shè)備是電力系統(tǒng)的重要組成部分，要充分重視高低壓配電設(shè)備中存在的各種不安全、不穩(wěn)定的因素，全面把握電力系統(tǒng)中高低壓配電設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)，深入分析高低壓配電設(shè)備的異常故障，探討高低壓配電設(shè)備故障維護(hù)處理策略和具體措施，較好地保證電力系統(tǒng)中高低壓配電設(shè)備的運(yùn)行效果。

1 電力系統(tǒng)高低壓配電設(shè)備運(yùn)行管理

電力系統(tǒng)中高低壓配電設(shè)備主要實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)變和電能分配，合理有效地控制電流的走向。其中，高壓配電成套設(shè)備主要有斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電流/電壓互感器、電容器、氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備、開關(guān)柜等。低壓配電成套設(shè)備主要有低壓開關(guān)柜、配電盤、控制箱、開關(guān)箱等設(shè)備。

1.1 高低壓配電裝置

要結(jié)合不同的高低壓配電裝置結(jié)構(gòu)及運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行操作，考慮負(fù)荷性質(zhì)和設(shè)備容量選擇低壓熔絲，在隔離開關(guān)的操作中要具有明顯的斷開點(diǎn)，且不得切斷負(fù)荷和故障電流。同時(shí)，要根據(jù)負(fù)荷功率因數(shù)變化和電源電壓的情況，合理確定運(yùn)行中的電容器組投入或退出。在正常運(yùn)行使用高壓電器設(shè)備時(shí)，應(yīng)當(dāng)依照三相短路電流條件進(jìn)行準(zhǔn)確校驗(yàn)。在低壓電容補(bǔ)償器的運(yùn)行過(guò)程中，要重點(diǎn)檢查外殼的熱度、膨脹等狀況，避免因溫度過(guò)高或膨脹產(chǎn)生的運(yùn)行故障。

1.2 電力變壓器裝置

變壓器裝置主要用于轉(zhuǎn)換交流電能，減少輸送電過(guò)程的損耗，保證用戶所需電壓的供應(yīng)。在電力變壓器裝置運(yùn)行的過(guò)程中，通常會(huì)發(fā)出聲響，這是變壓器因電磁力而產(chǎn)生振動(dòng)的聲響，為了減少變壓器裝置運(yùn)行中的過(guò)大噪聲影響，可以采用降低磁通密度的方式，減少鐵心硅鋼片磁致伸縮，從而達(dá)到降低變壓器裝置運(yùn)行噪聲的目的。然而由此也會(huì)相應(yīng)增加成本，為此可以適當(dāng)添加緩沖件，如橡膠適形撐塊，將其置于低壓繞組和鐵心之間，利用這種緩沖件的緩沖結(jié)構(gòu)和性能，起到撐緊低壓繞組和緩沖作用。另外，還要注重電力變壓器的防雷，由于接地引下線接線不當(dāng)或變壓器避雷器裝設(shè)不當(dāng)，則會(huì)導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)雷擊損壞的現(xiàn)象。

1.3 負(fù)荷接近上限聯(lián)系方案

負(fù)荷上限為7000kVA(6000kVA、5000kVA)或3000kVA，我公司實(shí)際總負(fù)荷上限冬季約為5000kVA夏季約為6850kVA。因此夏季運(yùn)行時(shí)可能需要進(jìn)行負(fù)荷調(diào)整，調(diào)整原則：優(yōu)先保證生產(chǎn)用電。實(shí)際負(fù)荷接近負(fù)荷上限時(shí)(正常狀況下是7000kVA，強(qiáng)制限電時(shí)可能為6000kVA、5000kVA或3000kVA)：(1)首先通知生產(chǎn)調(diào)度并請(qǐng)示是否實(shí)施負(fù)荷調(diào)整措施，并與調(diào)度溝通當(dāng)前情況下實(shí)施負(fù)荷調(diào)整措施后受影響的部門及區(qū)域。(2)生產(chǎn)部通知相應(yīng)部門及區(qū)域做好停電及受影響(如溫濕度)準(zhǔn)備。(3)各部門做好準(zhǔn)備后，生產(chǎn)調(diào)度通知?jiǎng)恿囬g實(shí)施負(fù)荷調(diào)整方案。負(fù)荷調(diào)整方案公司確保正常生產(chǎn)所需開啟的設(shè)備電力負(fù)荷上限：

制絲車間所有設(shè)備(不包括101A所有空調(diào))約900kVA。其中：

名稱裝機(jī)容量總功率葉線1206kW280kW梗線553kW130kW薄片216kW100kW攙配420kW30kW貯絲192kW15kW除塵160kW照明及其他140kW合計(jì)視在功率:900kVA有功功率:855kW

卷包車間所有設(shè)備(不包括101B所有空調(diào))約1300kVA。其中：

名稱型號(hào)數(shù)量(單位)單臺(tái)功率總功率卷包機(jī)組ZD256臺(tái)25kW150kW卷包機(jī)組ZD4513臺(tái)30kW390kW成型機(jī)組KDF24臺(tái)7kW28kW成型機(jī)組KDF331030kW裝封機(jī)組40kW除塵機(jī)組4套110W440kW照明及其他180kW合計(jì)視在功率:1300kVA 有功功率:1258kW

動(dòng)力中心(不包括制冷、空壓)約200kVA。

制冷機(jī)組共4臺(tái)，每運(yùn)行一臺(tái)約700kVA，極限狀況下開4臺(tái)總負(fù)荷為2800kVA。

空壓機(jī)組共4臺(tái)，其中3臺(tái)40立方、1臺(tái)20立方，每運(yùn)行一臺(tái)約295kVA(150kVA)，總負(fù)荷上限一般為590kVA(運(yùn)行2臺(tái)40立方空壓機(jī))。

101A區(qū)空調(diào)包括：儲(chǔ)葉(1組)、預(yù)混(1組)、制絲(3組)、混絲(1組)，共6組，一般運(yùn)行6組負(fù)荷約為200kVA。

101B空調(diào)包括：卷包車間(9組，一般運(yùn)行5組)、儲(chǔ)絲房(3組，一般運(yùn)行2組)、摻配加香(2組)、輔料(1組)、高架(1組)、蒲片(1組)，共17組，一般運(yùn)行12組負(fù)荷約為450kVA。

科研辦公樓(不包括技術(shù)中心、信息中心等)約200kVA,技術(shù)中心約100kVA，信息中心約80kVA；工業(yè)垃圾站及庫(kù)區(qū)約250kVA；雨水泵站約50kVA。

上述設(shè)備負(fù)荷共計(jì)約7120kVA。

2 電力系統(tǒng)中高低壓配電設(shè)備常見故障

2.1 變壓器故障

變壓器運(yùn)行故障是重點(diǎn)關(guān)注的管理內(nèi)容，要區(qū)分變壓器出現(xiàn)故障的類型、性質(zhì)和故障功率，如：顯性故障或隱性故障、油性故障或固體絕緣故障、熱性故障或電性故障等，獲悉變壓器故障嚴(yán)重程度及發(fā)展趨勢(shì)，以此制定針對(duì)性的故障處置措施。變壓器短路故障通常是指內(nèi)部相與相之間的短路、引線或繞組間對(duì)地短路等，對(duì)此可以采用更換繞組的方式進(jìn)行解決，嚴(yán)重時(shí)要對(duì)變壓器進(jìn)行返廠修復(fù)。變壓器滲漏故障會(huì)導(dǎo)致設(shè)備外觀及性能的改變，通常發(fā)生于低壓側(cè)套管、閥門、取油樣閥等部位，故障原因大多是因局部出現(xiàn)硬化或沒(méi)有達(dá)到密封效果，對(duì)此要進(jìn)行針對(duì)性的處理。放電也會(huì)對(duì)變壓器的絕緣產(chǎn)生破壞影響，因放電而產(chǎn)生的氧化氯、臭氧、熱量等活性氣體會(huì)使變壓器局部出現(xiàn)絕緣腐蝕的現(xiàn)象，最終引發(fā)熱擊穿。為此，要重點(diǎn)檢查變壓器絕緣材質(zhì)和電場(chǎng)集中的部位，包括繞組匝間、高壓繞組靜電屏出線、高電壓引線等。電力系統(tǒng)中變壓器的鐵芯必須有一點(diǎn)接地，避免出現(xiàn)鐵芯懸浮電位而損傷鐵芯的現(xiàn)象。然而，鐵芯多點(diǎn)接地會(huì)因不均勻電位的環(huán)流而使局部出現(xiàn)過(guò)熱，影響變壓器的正常運(yùn)行。

2.2 高壓斷路器故障

高壓斷路器主要對(duì)電力系統(tǒng)起著控制和保護(hù)的雙重功能，包括有開斷部分、操動(dòng)部分、傳動(dòng)部分和絕緣部分，下圖所示為斷路器操作機(jī)構(gòu)型號(hào)。

斷路器操作機(jī)構(gòu)型號(hào)圖

由于高壓斷路器固定密封處的襯墊老化、漏裝彈簧、縱向傷痕等原因，導(dǎo)致斷路器出現(xiàn)滲漏機(jī)油的故障。真空斷路器內(nèi)部密封性能較差，使真空泡內(nèi)的真空度下降，而導(dǎo)致真空泡出現(xiàn)漏氣故障。斷路器中的電磁操作機(jī)構(gòu)因多種原因而出現(xiàn)合閘鐵芯不啟動(dòng)或輔助開關(guān)觸點(diǎn)接觸不良的故障，如：合閘操作回路斷線或熔絲熔斷、合閘接觸器繞圈燒壞、合閘鐵芯卡死。

2.3 低壓電容補(bǔ)償器故障

低壓補(bǔ)償電容器起火爆炸是嚴(yán)重的常見故障，主要是由于內(nèi)部聚丙烯塑料薄膜高溫?zé)崂匣粨舸┏霈F(xiàn)的短路故障。低壓補(bǔ)償電容器塑料外殼膨脹是俗稱的“鼓肚”現(xiàn)象，是低壓補(bǔ)償電容器工作壓力大而出現(xiàn)的形變，也是設(shè)備起火出現(xiàn)故障的前兆。

3 高低壓配電設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)管理分析

3.1 注重高低壓配電設(shè)備的日常維護(hù)

相關(guān)管理人員要嚴(yán)格依照高低壓配電設(shè)備的操作流程進(jìn)行操作，及時(shí)準(zhǔn)確地記錄高低壓配電設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對(duì)日常運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析和研究，把握高低壓配電設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)高低壓配電設(shè)備存在的安全隱患。

首先，相關(guān)人員要做好高低壓配電設(shè)備的日常清潔工作，擦拭高低壓配電設(shè)備的外表面、儀表等，并加強(qiáng)日常環(huán)境衛(wèi)生的整潔，確保高低壓配電設(shè)備穩(wěn)定擺放、整潔有序。

其次，維護(hù)人員還要利用自己的專業(yè)知識(shí)和工作經(jīng)驗(yàn)，做好高低壓配電設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)工作，依靠“看”“聞”“聽”的不同方法，觀察和發(fā)現(xiàn)高低壓配電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，如果電力變壓器設(shè)備運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的“嗡嗡”聲響過(guò)于沉重或刺耳，則要注意觀察該設(shè)備是否處于高壓狀態(tài)。還可以通過(guò)“看”的方法檢查設(shè)備的溫度，對(duì)于電力變壓器來(lái)說(shuō)，其油層溫度通常應(yīng)當(dāng)在85～95℃的區(qū)間，如果設(shè)備出現(xiàn)故障則會(huì)使其油層溫度呈上升趨勢(shì)。并可以引入紅外線測(cè)溫儀，檢查電力高低壓裝置的溫度狀況。

3.2 加強(qiáng)高低壓配電設(shè)備的定期維護(hù)

高低壓配電設(shè)備的定期維護(hù)尤其重要。要引入預(yù)防性維護(hù)的理念和方法，采用先進(jìn)技術(shù)和系統(tǒng)，加強(qiáng)高低壓配電設(shè)備的定期維護(hù)和管理。以高低壓配電柜裝置為例，要定期做好高低壓配電柜裝置的預(yù)防運(yùn)行維護(hù)，采用高純度的酒精擦拭高低壓配電柜的瓷瓶和端子等絕緣部位，并適當(dāng)添加潤(rùn)滑油。在對(duì)高低壓配電設(shè)備電力變壓器裝置的定期預(yù)防維護(hù)過(guò)程中，要仔細(xì)檢查電力變壓器裝置的電氣連接部位，確保其穩(wěn)固連接。并注重電力變壓器裝置觸頭的檢查，確保觸頭定位準(zhǔn)確性和轉(zhuǎn)動(dòng)的靈活性。另外，還要檢查電力變壓器裝置的接地問(wèn)題，確保接地系統(tǒng)安全可靠。斷路器(自動(dòng)空氣開關(guān))的定期預(yù)防性維修要做好清潔、潤(rùn)滑等工作，包括清潔工作表面、潤(rùn)滑各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、清除滅弧罩內(nèi)的碳化物或金屬顆粒等，測(cè)量斷路器(自動(dòng)空氣開關(guān))絕緣電阻，使之在10MΩ以上。要檢查手動(dòng)、電動(dòng)閉合與斷開是否可靠，異常情況要對(duì)其進(jìn)行修復(fù)處理，并檢查接頭部位是否出現(xiàn)過(guò)熱或灼傷的現(xiàn)象，要將其擰緊并進(jìn)行修復(fù)處理。

3.3 母線運(yùn)行維護(hù)

電氣系統(tǒng)中不同電壓配電裝置的母線在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)因?yàn)槎喾N因素產(chǎn)生機(jī)械故障，因此為了能夠有效保證母線的安全運(yùn)行，值班人員應(yīng)當(dāng)制定嚴(yán)格的巡檢規(guī)定，通過(guò)多次的檢查，確保母線不會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱、松動(dòng)等其他現(xiàn)象。尤其對(duì)于搭接的母線要進(jìn)行特殊觀察，避免出現(xiàn)由于溫度過(guò)高等原因發(fā)生的母線故障損失。過(guò)程中可以通過(guò)觀察涂漆變色或運(yùn)用專業(yè)儀器測(cè)試等方式對(duì)母線進(jìn)行特殊檢驗(yàn)，確保其安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

3.4 隔離開關(guān)的維護(hù)

電力系統(tǒng)中的隔離開關(guān)是為了能夠在高壓電停產(chǎn)之后迅速形成絕緣間隙，從而保證在電器維修時(shí)能夠有效隔離電路，保證檢驗(yàn)人員的人身安全。此相關(guān)維修人員在對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)隔離開關(guān)進(jìn)行定期與不定期結(jié)合的檢查，一旦發(fā)現(xiàn)電流過(guò)大，應(yīng)當(dāng)立即檢查合閘狀態(tài)，確保其接觸嚴(yán)密，無(wú)發(fā)熱現(xiàn)象。若出現(xiàn)發(fā)熱等異常現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)采取有效的措施進(jìn)行處理，立即進(jìn)行檢修，確保隔離開關(guān)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

3.5 電抗器運(yùn)行

用電量較大的發(fā)電廠或電力系統(tǒng)在進(jìn)行電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)，由于短路電流的數(shù)值較大，從而選取較為輕便的電抗器進(jìn)行使用。在確保安全的狀態(tài)下，對(duì)電抗器進(jìn)行有效的維護(hù)，確保電抗器周圍的清潔，保證其安裝牢固，各部位接頭等均無(wú)發(fā)熱現(xiàn)象，進(jìn)行及時(shí)檢修，確保運(yùn)行狀態(tài)。

3.6 電力電容的維護(hù)

為了能在電力系統(tǒng)運(yùn)行中有效減少線路的損耗，改善電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量，提升電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)在電力系統(tǒng)中配備一定的電力電容。值班人員在對(duì)高壓配電設(shè)備進(jìn)行檢修時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意電容器箱的運(yùn)行狀態(tài)，確保不會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱破損、噴油等現(xiàn)象，確保接地線的牢固性，才能保證電力電容的安全穩(wěn)定運(yùn)行，從而推進(jìn)電網(wǎng)整體的供電穩(wěn)定。

3.7 高壓斷路器維護(hù)

為了能夠有效解決電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中電流節(jié)流的問(wèn)題，通過(guò)安裝熔斷器能夠高壓配電設(shè)備無(wú)限流。在對(duì)高壓斷路器進(jìn)行維護(hù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)檢查高壓斷路器的油桶及套筒、瓦斯排氣管、傳動(dòng)裝置、分閘位置、指示器、小車式斷路器等不同位置的裝置能夠保持正常運(yùn)行，完好無(wú)損，沒(méi)有出現(xiàn)其他異常情況，數(shù)值在規(guī)定范圍內(nèi)。

3.8 提升維護(hù)人員專業(yè)素養(yǎng)

隨著社會(huì)大眾對(duì)電力的依靠程度越來(lái)越高，人們對(duì)于電能的安全性能也提出了更高的要求，因此對(duì)高低壓配電設(shè)備進(jìn)行有效的檢查，能夠保證整體電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)正常。其進(jìn)行檢修維護(hù)時(shí)，需要對(duì)相應(yīng)的工作人員進(jìn)行有效的培訓(xùn)，不斷增長(zhǎng)其專業(yè)知識(shí)，使其能夠在安全條件下進(jìn)行配電設(shè)施的維修與養(yǎng)護(hù)。通過(guò)定期展開培訓(xùn)等方式，工作人員對(duì)電力系統(tǒng)中運(yùn)行的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行準(zhǔn)確把握，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并迅速解決問(wèn)題。由于高低壓配電設(shè)備包含的機(jī)械設(shè)備及相關(guān)內(nèi)容十分廣泛，因此，在進(jìn)行維護(hù)過(guò)程中，需要嚴(yán)格按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查，并通過(guò)不定期的維護(hù)保證整體設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)其關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確把控，迅速發(fā)現(xiàn)存在安全隱患，及時(shí)處理解決，提升專業(yè)人員素養(yǎng)，才能保證電能的持續(xù)穩(wěn)定輸送。高低壓設(shè)備的相關(guān)操作要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的培訓(xùn)，由專業(yè)人員獲得相應(yīng)的證件后，才能進(jìn)入對(duì)應(yīng)的崗位中。電力人員在進(jìn)行配電操作時(shí)，不可按照自身意愿隨意處置，要嚴(yán)格按照配電設(shè)備的規(guī)范進(jìn)行處理，對(duì)相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面深入的了解。嚴(yán)格按照說(shuō)明進(jìn)行詳細(xì)的檢查，結(jié)合相應(yīng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)等，增強(qiáng)對(duì)配電設(shè)施的檢測(cè)效率，了解設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，才能有效減少運(yùn)行當(dāng)中故障的產(chǎn)生。

結(jié)語(yǔ)

總之，電力系統(tǒng)中高低壓配電設(shè)備安全可靠運(yùn)行是關(guān)注焦點(diǎn)，要重點(diǎn)分析高低壓配電設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)，對(duì)常見故障進(jìn)行針對(duì)性的分析，并加強(qiáng)對(duì)高低壓配電設(shè)備的日常維護(hù)和定期預(yù)防性維護(hù)，減少高低壓配電設(shè)備故障發(fā)生的概率。