變電一次設備中的故障檢測與維護探討

龔石磊

（國網(wǎng)江西省電力有限公司九江供電公司，江西 九江 332000）

0 引言

變電站一次設備在電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電與配電的過程中，一次設備運行過程中所存在的各類安全隱患作為導致變電站非計劃性停電的一類主要原因，而為保證變電站一次設備的使用效果，需要對運用過程中所存在的問題加以分析，明確電力系統(tǒng)的工作要求，優(yōu)化變電站一次設備的使用效果。

1 變電站一次設備概述

現(xiàn)階段的工作實施過程中，需要對智能變電站運行情況加以穩(wěn)定把控，并定期對變電站一次設備的運行情況進行精準把控。變電站一次設備的檢測與維修均作為重要工作內容，但針對一次設備進行全面監(jiān)督管控的過程中，需要針對變電站檢測設備存在的故障加以解決，按照規(guī)定要求開展定期檢測維護。首先開展全面檢測工作，利用前沿的設備與專業(yè)技術對具體的運行工況進行全面管理，分析故障情況，通過故障分析的方式，運用信息數(shù)據(jù)，將各類數(shù)據(jù)標準與參數(shù)進行綜合對比分析，保證可以快速且高效地對故障進行判斷，根據(jù)設備的具體運用情況制定出可行的檢修方案，根據(jù)故障問題制定出針對性的預防解決措施，保證設備可以始終在穩(wěn)定運轉狀態(tài)[1]。

2 變電站一次設備的主要內容及故障案例分析

2.1 變壓器

變壓器是變電所的核心設備之一，其主要作用是改變電壓大小和傳輸電能。變壓器常見的故障包括過熱、漏油、短路等。過熱故障主要是由于散熱不良、負荷過大等原因導致；漏油故障主要是由于密封件損壞、油箱變形等原因導致；短路故障主要是由于絕緣損壞、導體短路等原因導致。2013 年7 月，某單位主變發(fā)生故障，導致變電站全站失電，對當?shù)仉娋W(wǎng)的穩(wěn)定運行造成了嚴重影響。變型號為SSZ9-240000/220，額定容量為240000kVA，電壓組合為（220±8）×1.25%/115/10.5kV。故障發(fā)生時，該主變負荷約為180000kVA。經(jīng)過現(xiàn)場檢查和初步分析，發(fā)現(xiàn)該事故的原因是#2 主變低壓側B相繞組出現(xiàn)故障。該故障導致B 相繞組燒毀，并波及到A、C 相繞組。同時，由于變壓器內部油路堵塞，導致部分繞組過熱，進而引發(fā)絕緣材料燃燒，釋放大量有害氣體，造成變壓器內部壓力急劇升高，最終導致變壓器爆炸。通過對故障變壓器的解體檢查，發(fā)現(xiàn)B 相繞組在制造過程中存在一定的缺陷，如線匝排列不整齊、線匝之間絕緣層不夠均勻等。這些缺陷導致繞組在運行過程中容易產(chǎn)生電場不均勻、局部過熱等問題，最終引發(fā)故障。對故障變壓器進行更換后，恢復正常運行狀態(tài)。并且優(yōu)化了變壓器的運行環(huán)境，采取措施降低外部環(huán)境因素對變壓器的影響。

2.2 斷路器

斷路器是變電所的重要設備之一，其主要作用是控制電路的通斷狀態(tài)。斷路器常見的故障包括拒動、誤動、漏氣等。拒動故障主要是由于操作機構故障、控制回路故障等原因導致，誤動故障主要是由于控制信號錯誤、保護裝置誤動等原因導致。漏氣故障則是由于密封件損壞、氣管破裂等原因導致。某單位變電站#1 斷路器發(fā)生故障，導致變電站兩條220kV 母線被迫停電，某單位的穩(wěn)定運行造成了嚴重影響。該變電站#1 斷路器型號為LW25-252，額定電壓為252kV，額定電流為3150A。故障發(fā)生時，該斷路器負荷約為18000kVA。經(jīng)過現(xiàn)場檢查和初步分析，發(fā)現(xiàn)該事故的原因是#1 斷路器內部機構故障。該故障導致斷路器無法正常分合閘，無法將故障線路從電網(wǎng)中切除，進而導致故障擴大，造成嚴重后果。設備本身的質量問題。通過對故障斷路器的解體檢查，發(fā)現(xiàn)其內部機構在制造過程中存在一定的缺陷，如部分零部件加工精度不夠、材料質量不達標等。這些缺陷導致斷路器在運行過程中容易產(chǎn)生卡澀、誤動等問題，最終引發(fā)故障。根據(jù)對相關人員的詢問和現(xiàn)場勘察結果，發(fā)現(xiàn)該斷路器在運行過程中存在一定的維護不當問題。例如，沒有定期對斷路器進行巡視和檢查，沒有及時發(fā)現(xiàn)和處理斷路器存在的缺陷；同時，在操作過程中沒有嚴格按照操作規(guī)程進行，導致斷路器受到過大的沖擊力而損壞。這些因素都加速了斷路器的故障發(fā)生。在更換斷路器后，制定了預防性試驗驗檢修工作制度，使用獨立的出口回路，以此降低斷路器故障帶來的負面影響。

2.3 隔離開關

隔離開關是變電所的重要設備之一，其主要作用是在電路中形成明顯的斷開點，保證檢修人員的安全。隔離開關常見的故障包括卡澀、接觸不良等。卡澀故障主要是由于操作機構不良、接觸部分變形等原因導致，而接觸不良故障主要是由于接觸部分氧化、接觸部分松動等原因導致。以某公司220kV 變電站252kV GIS為例，在2023 年9 月1 日凌晨，在控副母對榮天2256帶負荷試驗后，恢復正常接線后，發(fā)現(xiàn)1 號母聯(lián)三相電流不平衡，其中A、C 相為74A，B 相為14A。后經(jīng)檢查，母聯(lián)電流二次回路未發(fā)現(xiàn)異常。通過自動化系統(tǒng)回看1號母聯(lián)電流歷史曲線，發(fā)現(xiàn)在8 月31 日晚，在正一母/副一母母差保護改造以后的回路鏡像試驗后，出現(xiàn)了母聯(lián)三相電流不平衡的現(xiàn)象。經(jīng)現(xiàn)場分析及X 射線檢測，確認故障位置為榮仁2B58 間隔正母刀閘B 相（9#間隔DS91-B 隔離開關）內部。故障原因為DS91 隔離開關接到分閘命令后，DS91-B 相隔離開關未分閘。核查現(xiàn)場隔離開關配用電動彈簧操動機構，隔離開關為快動型隔離開關。在后續(xù)處理過程中，進一步檢查發(fā)現(xiàn)絕緣拉桿和拐臂處于半脫落狀態(tài)，拐臂緊固螺釘緊固標識發(fā)生位移，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，現(xiàn)場對故障隔離開關進行了整相更換，后正常運行。在事后原因分析中，發(fā)現(xiàn)個別裝配人員未嚴格按照裝配工藝要求緊固力矩，在長期操作過程中，造成拐臂緊固螺釘松動，進而導致拐臂與絕緣拉桿之間傳動失效。某單位開關配電動彈簧操動機構，為快動型隔離開關，相比于配電動機構的隔離開關其操作過程機械沖擊較大，加劇了緊固力矩不到位螺釘?shù)乃蓜覽2]。

3 變電站一次設備故障檢測和維護措施

3.1 運行數(shù)據(jù)監(jiān)測

運用變電站一次設備進行故障檢測的過程中，需要在供電系統(tǒng)當中適當引入在線檢測技術，將智能檢測設備與檢測傳感器按照預期的規(guī)范性要求，集成安裝在變電站一次設備的輸出端，根據(jù)變電站的運行需求、將斷路器等一次設備進行整合連接，通過檢測設備與反饋裝置收集設備的運行數(shù)據(jù)，并及時對運行檢測數(shù)據(jù)的準確性進行判斷，保證所獲取的數(shù)據(jù)可以滿足設備的故障預測需求，將以此設備的終端位置安裝，可以對其主站與子站的各區(qū)域進行綜合檢測，并及時將相關數(shù)據(jù)反饋到計算機設備當中，根據(jù)數(shù)據(jù)存儲的標準格式，將設備運行效果進一步提高。需要借助推理算法的運用。對所獲取到的數(shù)據(jù)進行集中處理。而后按照不確定性要求判斷帶有關聯(lián)性的數(shù)據(jù)變化情況[3]。

在線檢測技術可以快速獲取一次設備運行數(shù)據(jù)，為提高變電一次設備運行故障判斷的精準性，需要在電力供電系統(tǒng)的作用下，同時對變壓器、斷路器與其他一次設備進行管理。通過在線監(jiān)測設備對計算機與設備運行信息數(shù)據(jù)進行分析，判斷設備自身的運轉狀態(tài)。在電力供電系統(tǒng)的運行過程中，一次設備可以通過起到接入電源、分配電流、均衡電壓與保護繼電設備的作用，在一次設備的運行過程中，較易受到來自作業(yè)環(huán)境、現(xiàn)場操作與負載量等方面因素的影響，而為避免此類故障反復出現(xiàn)的情況產(chǎn)生，要保障變電站電能輸送的穩(wěn)定性。并將變電一次設備的研究成果進行推廣，保障變電一次設備的使用可以滿足安全、持續(xù)與穩(wěn)定等方面的工作要求，接貨組相對完善的方案制定，實現(xiàn)人工與自動化技術相聯(lián)動的技術運用模式，降低產(chǎn)生設備故障的可能性，提高其建設工作的規(guī)模化運用效果[4]。

3.2 變壓器與斷路器的故障檢測和維護

變壓器本身在變電一次設備中便屬于一類關鍵性的組成部分，其自身的運行狀態(tài)會直接對變電站的運行情況造成影響，因此在進行變壓器故障檢修的過程中，工作人員需要秉持嚴謹認真的工作態(tài)度開展相關工作，并保證可以對各類故障問題進行快速解決，目前發(fā)現(xiàn)變壓器使用過程中所產(chǎn)生的故障主要由內外部故障共同作用造成，因此在具體的工作開展過程中，需要保證電壓的穩(wěn)定性，并避免因電壓穩(wěn)定性較差而導致瓦斯保護工作無法順利完成的情況出現(xiàn)。變壓器鐵芯在變電站中也屬于故障高發(fā)區(qū)域，在變壓器鐵芯接地電流檢測數(shù)值上升過程中，需要給予變壓器使用情況一定的重視。分析其鐵芯是否存在局部過熱等故障，并在不同的接地點之間形成閉合回路，若鐵芯的接地電流過高，則可以通過變壓器的油色譜分析其是否存在高溫范圍過熱性故障，并檢查是否存在接地回路環(huán)流等特征。應急措施在變壓器鐵芯接地回路中串接限流電阻，可以將運行中故障等問題加以解決，并分析其外部環(huán)境干擾因素，若其使用過程中存在此類問題，將導致變壓器的運行環(huán)境受到嚴重損害，在變壓器檢修工作的實施過程中，需要保證檢修人員對變壓器的使用情況擁有全面了解，而后需要針對檢修工作實施過程中可能存在的問題加以防范，避免因絕緣劣化等原因而導致設備故障頻發(fā)的情況出現(xiàn)。此外其使用過程中也可以對局部放電的部位進行定位，進而達到提高使用效果目標[5]。

在電力系統(tǒng)中，斷路器故障始終作為一項關鍵性的運用內容而存在，目前看來斷路器出現(xiàn)故障的可能性仍相對較高，斷路器的常規(guī)運轉過程中，起動故障屬于一種主要的故障類型，機械與電氣故障作為導致此故障產(chǎn)生的一類主要原因而存在。相比之下，產(chǎn)生機械故障的可能性相對較高，通常狀態(tài)下設備的使用過程中出現(xiàn)機械故障主要因操作系統(tǒng)在跳閘回路電源電壓較低的情況下出現(xiàn)啟動問題而造成，而為預防此類故障出現(xiàn)，首先需要保證預防性試驗檢修工作可以合理開展，分析斷路器的分合線圈位置始終處于合理狀態(tài)下，預防斷路器出現(xiàn)漏洞現(xiàn)象，在對其結構進行檢查的過程中，需要對分合閘線圈的位置情況進行檢查，避免出現(xiàn)斷路器拒動等問題，使用獨立的出口回路對切斷器動作的可靠情況進行判斷，提高斷路器使用的可靠性。最后需要通過失靈保護等方式，保證各類重要設備均可以得到良好的使用，減少對電力系統(tǒng)運行造成影響的設備使用。工作人員在發(fā)現(xiàn)問題后也需要對產(chǎn)生問題的原因以及問題的種類進行判斷，確保后續(xù)的工作開展可以擁有良好的基礎保障。在對其加以優(yōu)化控制的同時，需要分析故障處理的要求，通過合理的保護措施避免氣體跳閘線圈出現(xiàn)損壞的問題出現(xiàn)。

3.3 定期進行檢修與維護

檢測人員在檢測工作的開展過程中，需要對變電一次設備進行登記標注，并按照相關規(guī)定開展狀態(tài)評價工作，根據(jù)變電一次設備的結構與實際的工況對變電一次設備的使用情況進行調整，將其等級結構進行清晰地劃分，明確不同等級設備使用過程中可能出現(xiàn)的問題內容，保證檢測工作可以在合理的周期狀態(tài)下維持穩(wěn)定的運轉，在組織實施設備定期檢修維護的過程中，需要保證各階段的工作重點均可以在一次設備運行工況上有所體現(xiàn)，目前變電一次設備中關鍵的變壓器與斷路器均設有相關的密度繼電器與溫度計，并借助壓力表對設備的運行狀態(tài)進行檢測，保證變電一次設備的工作情況可以滿足設備的使用需求，若僅使用此類輔助設備將導致其使用效果無法滿足預期的工作要求。因此為保證檢修與維護等工作可以快速完成，需要辨別變電運行故障是否會受到管理制度方面因素的影響，而后通過完善的管理工作制度對員工的工作行為加以引導，并對事故產(chǎn)生的原因進行深入判斷與分析，提高管理工作的實施效果。

3.4 部分問題解決措施

隔離開關在變電站的運行過程中會分別出現(xiàn)接觸不良與接觸面過熱等問題，此類問題的出現(xiàn)會導致隔離開關在使用后發(fā)生磨損等問題，導致與原有的接觸距離不足，并導致隔離開關在大電流環(huán)境的作用下出現(xiàn)損壞的可能性進一步提高，因此為保證變電站運行的穩(wěn)定性，需要對此類問題加以解決。供電企業(yè)工作人員需要對各類設備的運行狀態(tài)實時監(jiān)測，并明確設備狀態(tài)檢修工作開展對于電網(wǎng)系統(tǒng)使用所可能造成的影響，在檢修工作開展的過程中，需要對檢修的效果進行定期評價，評價工作可以實時完成，在一年的周期內，對檢修工作的運行效果進行判斷，確保狀態(tài)檢修工作可以維持穩(wěn)定且高效開展，變電站在電網(wǎng)系統(tǒng)中作為重要組成部分而存在。因此變電站一次設備的運行過程中，會對電力系統(tǒng)的運行效果造成直接影響，為保證變電站工作開展的合理性與變電站一次設備運行的穩(wěn)定性，需要通過對運行情況的判斷，提高變電站一次設備運轉的穩(wěn)定性與變電站一次設備的工作效率，提高電力企業(yè)的電力供給質量，保證我國電力事業(yè)可以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在后續(xù)階段的工作開展過程中，需要分析其溫度值是否超過隔離開關的運行溫度，并根據(jù)此方面問題產(chǎn)生的原因探索所需要采用的處理方案。在變電站一次設備的使用過程中，需要對其輸電、配電等情況加以分析，了解具體的設備使用要求，優(yōu)化設備控制效果。

4 結語

綜上所述，現(xiàn)階段我國為滿足我國電力系統(tǒng)的運行要求，需要將變電站一次設備故障檢測維護工作作為重點內容，提高運行數(shù)據(jù)監(jiān)測效果。明確變壓器與斷路器的運用要求，開展定期檢修維護工作，在分析隔離開關使用的情況后，將隔離開關加以優(yōu)化，保證變電站一次設備的使用要求。