川氣東送變電運行常見故障分析與處理

中石化河南石油勘探局有限公司水電廠 郭士平

1 川氣東送變電設備運行中的常見故障

1.1 大功率設備引發負載短路

由于壓氣站采用的是大功率工業壓縮機，配套的電氣設備有隔離變壓器、工業變頻器等。如果出現負載短路的情況，那么在短時間內，巨大的電流會直接沖擊隔離變壓器，甚至燒毀繼電器，威脅到主變器，造成變壓器繞組短路，使變壓器無法正常工作，停電會造成壓縮機停機，嚴重影響正常供氣[1]。另外，由于站內設備多，大量采用絕緣電纜鋪設，一旦發生接地故障查找起來非常麻煩，其他絕緣老化導致的短路故障如果不及時處理，長期帶故障運行，頻繁跳閘會導致空壓機、壓縮機、隔離變、變頻器等大型設備的損壞，甚至影響正常的生產運行。

1.2 系統過電壓和主變過負載

川氣東送西起四川達州普光氣田，跨越四川、重慶等6省2市，管道總長2170千米。線路經過地區多，氣候多變，發生極端天氣的概率較大，避雷設備的作用有所減弱。如果避雷器被擊穿，變壓器就會因為雷擊等因素瞬間接受超高壓，導致變壓器燒毀，內部的結構發生不可逆轉的損壞。此外，由于川氣東送變電運行多采用的是雙回路供電，經常需要倒負荷，容易發生誤操作，一旦保護失靈，輕則燒毀設備，嚴重的則會影響整個電網安全運行。用氣高峰時期，壓縮機全開，加上站內輔助設備的運行，用電量超過主變容量，變壓器長期過載運行也是引發電網不穩定的重要因素之一[2]。

1.3 環網運行容易造成電源故障

變電設備的正常運行需要穩定的供電電源，川氣東送110kV變電所，上一級電源直接來至地方電網220kV變電所，在實際的工作中，電源雖然不容易出現問題，但是由于各地區電網運行標準存在差異，電源一旦出現問題，有可能危及供電系統，所以應該加強和地方電網的溝通，強化供電電源監控和管理，規范操作流程，特別是在合環操作時一定要謹慎。

1.4 開關跳閘現象較為常見，嚴重影響正常運行

川氣東送變電設備故障中開關跳閘現象較為常見，由于站內設備繁雜，采用了多個不同廠家，不同型號的設備，導致設備兼容性差，開關誤動情況也時有發生。排除開關誤動現象常見的跳閘故障一般可分為四類：一是誤操作導致站內在運行設備跳閘；二是誤操作導致越級跳閘；三是中壓10kV母線跳閘；四是高壓110kV母線跳閘。雖然引發跳閘的原因較多，只要認真進行具體的檢查或者開展相應的表征分析，就能發現產生故障的原因及解決辦法。

2 產生故障的原因分析

2.1 電力運行監控存在缺陷

川氣東送重要的變電運行設備都配有遠程的監控裝置和保護模塊，及時把CT（電流互感器）和PT（電壓互感器）采樣信息反饋到測量與保護模塊，發生故障時保護的控制裝置會及時動作，快速切斷短路電流，保護運行設備。變電所大部分數據匯集到監主控機，實現了對110kV、10kV母線及各支路電壓、電流、有功、無功、功率因數等運行參數的在線監測與控制，其目的是使值班人員能夠隨時掌握設備的運行信息，以便在電氣設備出現故障時能夠及時發現，及時處理。然而，就目前的運行方式而言，對其監測的設備仍然不夠全面，故障錄波僅對110kV母線及設備有效。而110kV以上電網及主要設備的生產調度權屬于所在地區電力調度部門，處理故障需要層層上報，存在溝通不暢，命令下達不及時，處理滯后的情況。

2.2 設備檢修不及時，維護技術不到位

隨著社會經濟的發展，天然氣用量的逐年增加導致供電負荷增大，在運行電氣設備已經不能滿足現有用電需求。壓縮機經常滿負荷工作，導致主變長期超負荷運行，以至于問題頻出。由于公司出于成本因素考慮，檢修不及時，維護保養跟不上，致使電氣設備和線路長期帶缺陷運行。其次，變電運行設備維護觀念和技術落后，運行人員對于一些新型設備的維護技術了解甚少，廠家服務不到位等[3]。當變電運行設備出現問題以后，不能及時拿出對策，導致部分電氣設備長期處于停滯狀態，嚴重影響正常供氣，給當地的居民生活和工業生產造成了較大影響。

2.3 人為因素也是導致事故頻發的重要原因

據統計，變電運行過程中有半數以上的事故都是人為造成的，電力行業需要具有極高責任心的專業技術人員和操作人員。然而在實際工作當中，由于管網公司削減運行費用，導致承包方專業技術人員和運行人員配備不足。員工長期超時工作，致使有些人員的工作態度不積極，在巡檢的過程流于形式。同時，人員的頻繁更換，新人對電氣設備操作與使用不熟練，不能很快適應新的工作環境，對事故的預判斷能力以及故障處理能力有限。

3 變電運行設備故障處理及防控措施

天然氣集輸屬于高危行業，對電力的安全運行要求極高。針對川氣東送跨越地區多、站多、線路長的特點，提出以下幾點防控措施。

3.1 要強化組織措施，落實制度和人員管理

首先要有完善的組織措施和規章制度，為變電運行設備的安全與可靠提供保障。一是由部門牽頭定期開展預案分析與應急演練，并對效果進行評估，不斷改進預案，達到目的為止。二是嚴格落實電力行業的“兩票一單”制度，倒閘操作前根據操作票先進行模擬操作，操作過程中做到一人操作一人監護，嚴格按照上級調度命令及操作票進行，發現疑問立即停止操作，及時溝通，杜絕誤操作。三是工作票制度落實到位，對進入變電場所的工作人員及時進行安全告知，憑票施工，全程監護。四是加強對工作票簽發人、負責人、許可人培訓和管理，提高人員素質，責任落實到位。五是組織全體從業人員定期開展電力運維知識的學習與經驗交流，提升操作人員技術水平；專業技術人員自己也要多學習、多實踐、多積累經驗，提升自己的綜合素質與組織管理能力，以便更好地開展變電設備技術維護工作。

3.2 嚴格落實安全操作規程，強化技術措施

在運行的電氣設備需要停電作業的，必須遵守電力行業安全操作規程，嚴格按照停電、驗電、裝設接地線、懸掛標識牌、設置遮攔的步驟進行。裝設接地線之前，要對所有被檢修的電氣設備全部進行驗電，準確判斷電氣設備是否帶電，有效預防觸電事故的發生，保護人身安全。驗電時，人體應與被驗電設備必須保持足夠的安全距離，并指定專人監護。操作人員首先查看驗電器的生產日期在有效期內，檢查伸縮桿伸縮良好，蜂鳴器聲音正常，檢查驗電器規格型號滿足被測電壓等級。驗電前還要先在帶電設備上進行測試以驗明驗電器良好，最后使用符合電壓等級的驗電器對所有檢修的電氣設備進行逐一驗電，要分級、分層、分開進行，避免多人同時進行驗電。工作期間嚴格勞保穿戴，操作人員必須配戴絕緣手套和護目鏡、穿靜電防護服及絕緣鞋，特殊工作場所驗電時還要鋪設絕緣板等。

川氣東送變電設備的日常維護中，10kV高壓室開關柜接地刀閘操作次數最多，檢修需要合地刀時，手車應在試驗位置，確保設備處于停電狀態。如果不能合地刀應該安裝一組地線是，是為了避免檢修過程中突然來電或是變電設備里帶有靜電的情況，防止出現安全事故。地線的安裝過程需要有兩名工作人員同時操作，落實相應安全防護措施。在安裝與拆卸地線的時候，要嚴格依照順序進行。安裝地線的時候要先安裝接地端，再接導體端，拆除地線的時候順序剛好相反，必須要嚴格按照操作規程規定順序進行操作。另外，在規定的點懸掛“嚴禁止合閘，有人工作”的警告牌，避免突然合閘導致的安全事故。停電檢修期間，在被檢修的設備與帶電設備間設置安全隔離帶或遮攔，這些都是預防安全事故發生的有效手段。

3.3 盡量避免不必要的環網操作

倒負荷操作時要改變運行方式，由分列運行轉為并列運行，以保證站內設備不停電。有時操作人員為了省事，就直接進行合環操作，如果負荷大時會對上級電網造成巨大沖擊，甚至造成超級跳閘，盡量避免類似操作。研究如何在不合理的情況下倒負荷，比如對設備進行升級改造，在高低母聯上加裝備自投，實現主要電氣回路間自動切換，盡量減少人為操作，這是一個較好的解決方案。

3.4 開展跳閘故障的分析，及時恢復送電

如果是線路跳閘故障，首先要判斷引起跳閘的原因。接地故障引起的開關跳閘最為常見，川氣東送110kV進線采用的是中性點直接接地方式，單相接地故障占到了80%。在處理該故障時，首先要匯報電力調度部門，申請線路停電，并轉換運行方式，先將故障線路停電，查看故障錄波距離保護所報的數據，然后結合地區調度所給數據，對數據區域的故障線路重點排查，發現故障點后快速切除，及時恢復送電。

引起站內開關跳閘的短路接地故障，可分為交流接地和直流接地兩種，交流接地故障較為常見，比較容易處理。直流系統發生接地故障危害較大，處理起來非常麻煩，因此運行人員平時加強對直流屏、蓄電池組、逆變器、直流控制系統的檢查與巡視，發現問題及時報告及時處理。主變低壓側開關跳閘通常包括母線故障、越級跳閘、開關誤動等三種情況。具體到川氣東送變電所情況更復雜，不僅要進一步檢查二次側以及一次側設備，還要重點檢查隔離變壓器、變頻器、壓縮機等重要設備的運行狀態，以更準確地確定故障類型。當主變發生低壓側過流保護動作的時，保護裝置會自動跳開主變高、低側斷路器，一般不會引起越級跳閘。參與故障巡檢人員必須詳細、全面、認真做好記錄，檢查二次設備的同時還應檢查保護壓板投切是否正確，最后還要重點檢查主變高后備保護與低后備保護動作情況等。

川氣東送變電站主變多采用的是大型油侵式自冷變壓器，主保護采用了差動和瓦斯兩種，跳閘故障發生后應重點檢查主保護裝置是否動作。

一是如果僅是瓦斯保護動作，并不能完全斷定是變壓器內部發生故障或者二次回路故障。要正確區分是重瓦斯保護還是輕瓦絲保護動作，一般只有發生重瓦絲保護動作才會造成主變內部故障，此時運行人員應該立刻轉移負荷，將故障變壓器退出運行，同時匯報電力調度門等待進一步處理。故障處理前按照巡檢內容重點檢查主變是否發生噴油、著火、異常聲響等嚴重情況。同時，還應該做油分析化驗和氣體色譜分析，來進一步判斷故障性質，故障未消除前不得投運。如是輕瓦絲動作，運行人員做好巡檢，如沒有發現異常，應該先停止音響信號，及時匯報值班調度，恢復瓦絲保護回路，加強對主變的巡查與監視，不必退出運行。

二是如果主變發生差動保護動作，一次設備的檢查范圍為主變高低壓CT間及兩側開關位置。差動保護能反映主變內部線圈匝間、相間短路，常伴有輕瓦絲動作。因此，當主變差動保護動作后，應對主變做細致檢查，經全面檢查無異常后，報請電力調度同意。如切除負荷后，試送跳閘要等待專業人員進一步處理。

三是保護動作后還應重點檢查110kV進線開關、刀閘的狀態與位置是否異常。如果進線開關狀態位置正確，聲、光、電信顯示正常，可確定為站內故障，須停電檢修。如果進線開關跳閘，運行人員應及時向電力調度部門及站控值班負責人匯報，等待進一步處理，同時啟動全站失電應急預案，投入備用電源，確保站內主要設備正常運轉。

變電設備正常運行和維護對于整個川氣東送系統的正常運轉至關重要，加強變電運行設備的維護確保電網正常運行意義重大。用氣高峰期站內在運行高低壓設備負荷大，導致變電運行設備故障增多，運維人員增加巡檢次數。為確保川氣東送正常輸氣，電力運行維護人員應該加強專業知識學習，每日開展崗位練兵，增強自己解決日常故障的能力，提高維護技術水平，確保變電設備設施的正常運行。