電力系統(tǒng)變電運(yùn)行潛在問(wèn)題與防范方法研究

羊大海

（國(guó)網(wǎng)宜興市供電公司）

0 引言

近年來(lái)，電力系統(tǒng)變電運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，在電力企業(yè)部分技術(shù)人員不斷探索下，電力企業(yè)的變電運(yùn)行管理也朝著多元化的方向發(fā)展，但是變電站設(shè)備維護(hù)工作仍然處于初步發(fā)展階段，在實(shí)際的變電運(yùn)行過(guò)程中，還存在著諸多內(nèi)部操作問(wèn)題與外部管理問(wèn)題，變電站這對(duì)變電運(yùn)行的安全穩(wěn)定性造成了一定影響。為此，本文其進(jìn)行全面分析，并從內(nèi)部操作與外部管理分別提出相應(yīng)的管理措施。

1 電力系統(tǒng)變電運(yùn)行潛在問(wèn)題及防范概念

在電力系統(tǒng)變電運(yùn)行過(guò)程中，由于操作失誤，管理不善，從而導(dǎo)致事故發(fā)生的現(xiàn)象，被稱為變電運(yùn)行潛在問(wèn)題。例如變電運(yùn)行中的電力設(shè)備缺陷。在電力系統(tǒng)變電運(yùn)行過(guò)程中，由于設(shè)備本身存在缺陷，而導(dǎo)致故障的現(xiàn)象，稱為設(shè)備缺陷。在電力系統(tǒng)變電運(yùn)行過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備存在缺陷，就需要及時(shí)處理，否則將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果［1］。或是變電站內(nèi)的電氣設(shè)備、線路受到損壞以后，就會(huì)導(dǎo)致變電站內(nèi)的電氣設(shè)備、線路出現(xiàn)問(wèn)題。這些都是電力系統(tǒng)變電運(yùn)行的潛在問(wèn)題。

2 電力系統(tǒng)運(yùn)行管理中的潛在問(wèn)題分析

2.1 內(nèi)部操作問(wèn)題

內(nèi)部操作潛在問(wèn)題易出現(xiàn)在變壓器、母線道閘、直流回路、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)四個(gè)的環(huán)節(jié)。

（1）變壓器

變壓器是一種電力裝置，它把交流電壓變換成另一種頻率和相位的交流電壓，以滿足用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求。變壓器有很多類型，按其繞組結(jié)構(gòu)分，可以分為鐵心式變壓器、繞片式變壓器、互感器式變壓器。變壓器操作是變電運(yùn)行的重要操作之一，操作內(nèi)容復(fù)雜，例如切斷空載變壓器，這是變壓器常見的操作，變壓器需要檢修需將變壓器轉(zhuǎn)成空載運(yùn)行，斷開變壓器的電源，將變壓器從正常的系統(tǒng)中隔離出來(lái)。但是在切斷空載變壓器時(shí)容易出現(xiàn)操作過(guò)電壓的情況，導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)絕緣現(xiàn)象，變壓器空載電壓異常升高，導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)絕緣遭受損壞的潛在隱患。

（2）母線倒閘

母線倒閘是指在倒母線操作之前，為了防止母線電壓互感器二次回路或斷路器不正常而造成繼電保護(hù)或自動(dòng)裝置誤動(dòng)，而必須將其停下來(lái)的一項(xiàng)操作。由于倒母線是在變電站內(nèi)進(jìn)行，操作過(guò)程中涉及到多個(gè)方面，因此必須十分注意安全，做到萬(wàn)無(wú)一失。母線倒閘連接元件較多，操作復(fù)雜，工作量大，是變電運(yùn)行設(shè)備重點(diǎn)場(chǎng)所，母線倒閘操作危險(xiǎn)點(diǎn)容易出現(xiàn)在母線送電，或是母線倒換環(huán)節(jié)，均容易產(chǎn)生安全隱患［2］。例如操作順序顛倒造成母線停電，操作失誤，模擬操作方法錯(cuò)誤，未嚴(yán)格按照程序的操作，導(dǎo)致停電。

（3）直流回路操作

直流回路操作危險(xiǎn)點(diǎn)是指在直流系統(tǒng)的操作中，由于誤操作或誤動(dòng)作而造成人身觸電或設(shè)備損壞等事故。主要體現(xiàn)在直流回路中的事故繼電器誤動(dòng)作，導(dǎo)致保護(hù)或信號(hào)誤動(dòng)作。例如：220 kV線路跳閘后，自動(dòng)重合閘的合閘回路中的合閘觸頭將自動(dòng)跳閘，如果此時(shí)進(jìn)行合閘操作，合閘觸頭將被拉下，造成開關(guān)跳閘，從而引起線路保護(hù)動(dòng)作；直流回路中的絕緣監(jiān)測(cè)裝置誤動(dòng)作。例如：220 kV線路保護(hù)或斷路器跳閘后，自動(dòng)重合閘的合閘觸點(diǎn)將被拉下，造成開關(guān)跳閘。

（4）環(huán)形網(wǎng)絡(luò)并解列操作

環(huán)形網(wǎng)絡(luò)并解列操作是電力系統(tǒng)變電運(yùn)行中的常見操作，圖1為電網(wǎng)絡(luò)的環(huán)形拓?fù)洌@示了變電站的接線方式，針對(duì)變壓器的高壓側(cè)使用多路進(jìn)線方式，保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。所以環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的每一步驟的潮流分布都應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)算，在合理的范圍內(nèi)對(duì)元件實(shí)施安全控制，有利于保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。

圖1 電網(wǎng)絡(luò)的環(huán)形拓?fù)?/p>

（5）電力系統(tǒng)受到諧波干擾

電力系統(tǒng)中諧波對(duì)電力系統(tǒng)的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一、降低系統(tǒng)的功率因數(shù)。諧波電流流過(guò)系統(tǒng)中的某些接在線路上的公共耦合點(diǎn)時(shí)，將產(chǎn)生附加損耗，從而降低功率因數(shù)。尤其是電容器組，對(duì)于輸電線路，諧波頻率高，回引起附件線損。變壓器和電機(jī)會(huì)引起附加銅耗，產(chǎn)生局部過(guò)熱。圖2為銅線損耗與諧波畸變率關(guān)系圖，兩者之間呈現(xiàn)正比。第二、干擾電力電子設(shè)備的正常工作。諧波電流會(huì)產(chǎn)生諧波電壓，這些諧波電壓可能會(huì)導(dǎo)致電力電子設(shè)備的故障。第三、造成繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)［3］。諧波電流在系統(tǒng)中流過(guò)，可能會(huì)使繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)；同時(shí)，諧波電流可能會(huì)對(duì)斷路器、隔離開關(guān)、電壓互感器和電流互感器造成損壞；諧波電流還可能會(huì)對(duì)避雷器、消弧線圈、濾波器等設(shè)備產(chǎn)生不良影響。

圖2 銅線損耗與諧波畸變率關(guān)系圖

2.2 外部管理問(wèn)題

電力系統(tǒng)變電運(yùn)行潛在問(wèn)題表現(xiàn)在內(nèi)部操作的變壓器，母線倒閘等，還表現(xiàn)在外部的規(guī)章制度缺失，管理模式落后及電力系統(tǒng)管理人員綜合素質(zhì)需要提升。

（1）外部規(guī)章制度缺失

電力系統(tǒng)規(guī)章制度是電網(wǎng)變電站安全運(yùn)行，可靠運(yùn)行的保障，落實(shí)安全規(guī)章制度能夠保障電網(wǎng)變電站安全運(yùn)行。但當(dāng)前電網(wǎng)變電站的管理制度與規(guī)章制度尚未健全，變電站細(xì)微運(yùn)行環(huán)節(jié)的管理制度缺失，導(dǎo)致電網(wǎng)變電站運(yùn)行管理存在潛在問(wèn)題。

（2）管理模式落后

電力系統(tǒng)運(yùn)行體制不完善，管理模式落后，但是電力企業(yè)工作人員管理理念落后，安全管理機(jī)制缺失，部分電力企業(yè)仍然采用傳統(tǒng)管理模式導(dǎo)致變電運(yùn)行存在較多問(wèn)題，影響變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行，供電質(zhì)量低。尤其是當(dāng)下我國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行管理水平逐漸提升，大部分變電站已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行，傳統(tǒng)變電站運(yùn)行模式難以適應(yīng)變電管理所需，影響電能管理質(zhì)量，影響電力企業(yè)長(zhǎng)久發(fā)展。

（3）電力系統(tǒng)管理人員素質(zhì)亟需提升

電網(wǎng)變電站運(yùn)行管理的質(zhì)量水平直接影響著電網(wǎng)變電站的安全運(yùn)行，在實(shí)際管理中，管理人員缺乏科學(xué)的管理方法，且其個(gè)人素質(zhì)亟需提升，，因此導(dǎo)致了電網(wǎng)變電站運(yùn)行管理水平低下。此外，員工操作技術(shù)不規(guī)范導(dǎo)致變電設(shè)備運(yùn)行異常，因?yàn)楣╇娮冸娫O(shè)備較多，對(duì)員工操作要求較高，部分變電設(shè)備操作形式單一，員工需要保持良好的工作素質(zhì)，才能嚴(yán)格按照操作規(guī)范完成工作。但是實(shí)際情況是員工容易因?yàn)閷?duì)工作的厭倦感導(dǎo)致工作懈怠，設(shè)備檢查不充分，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生潛在問(wèn)題。

3 電力系統(tǒng)變電運(yùn)行作業(yè)潛在問(wèn)題防范措施

3.1 內(nèi)部操作問(wèn)題防范措施

（1）變壓器潛在問(wèn)題防范措施

操作變壓器時(shí)應(yīng)十分謹(jǐn)慎，為避免變壓器操作過(guò)程中產(chǎn)生電壓需要選擇中性點(diǎn)接地的方式。電網(wǎng)變電站運(yùn)行管理中，變電站中的變壓器中性點(diǎn)接地倒閘，必須遵循以下原則：將變電站的主變壓器中性點(diǎn)接地，必須遵循先切斷接地變壓器側(cè)電容器組的中性點(diǎn)絕緣的原則［4］。同時(shí)，將主變壓器中性點(diǎn)接地線路，以及主變壓器中性點(diǎn)直接接地線路中的其他負(fù)荷線路的中性點(diǎn)絕緣也同時(shí)切斷；對(duì)于110 kV及以上電壓等級(jí)的變電站，為了保證110 kV 及以上電壓等級(jí)變電站的安全運(yùn)行，防止人身觸電事故的發(fā)生，可以對(duì)110 kV及以上變電站的中性點(diǎn)接地裝置實(shí)施有效保護(hù)；選擇熱穩(wěn)定性好的接地材料。如表1所示，電纜、扁鋼、銅排幾種接地材料中，銅排的短時(shí)溫度最高，可以作為首選接地材料；避免絕緣由劣化影響變壓器故障，要注意以下幾點(diǎn)：定期檢測(cè)變壓器的絕緣油，并與運(yùn)行油進(jìn)行比較，判斷其劣化程度。定期檢查變壓器的接線方式，如：接觸電阻是否增大，油溫是否升高，溫升是否超過(guò)允許值等。變壓器的冷卻系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)，必須能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除故障。增強(qiáng)變壓器的巡視工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理變壓器的異常現(xiàn)象。加強(qiáng)對(duì)變壓器油的取樣工作，尤其是對(duì)溶解氣體含量進(jìn)行分析。在進(jìn)行油色譜分析時(shí)，要注意不同牌號(hào)變壓器油的色譜特征及差異。加強(qiáng)對(duì)變壓器油箱的清潔工作，定期檢查油箱內(nèi)部有無(wú)“臟東西”。加強(qiáng)對(duì)新設(shè)備、新工藝的使用管理。

表1 接地材料熱穩(wěn)定系數(shù)

（2）母線倒閘潛在問(wèn)題防范

如果母線出現(xiàn)故障，可以及時(shí)切除母聯(lián)開關(guān)。在母線倒閘時(shí)可以拉開母聯(lián)開關(guān)，避免母聯(lián)開關(guān)出現(xiàn)跳閘。如果需要將一條母線換到另外一條母線上需要遵循首先將某一元件的刀閘合在另外一條母線上，然后再拉開另外一個(gè)刀閘。將所有元器件集合在母線上時(shí)拉開母線的刀閘。如果設(shè)備倒換時(shí)會(huì)導(dǎo)致電壓互感器異常停電，那么繼電保護(hù)需要及時(shí)將電壓回路轉(zhuǎn)換給電壓互感器，同時(shí)要避免電壓回路出現(xiàn)接觸不良或是帶電母線出現(xiàn)反充電的現(xiàn)象。

（3）直流回路操作潛在問(wèn)題防范

在操作過(guò)程中應(yīng)遵循先取正極，后取負(fù)極的操作原則。在直流控制熔斷器時(shí)容易出現(xiàn)寄生回路，所以無(wú)論是裝或是取熔斷器都應(yīng)該果斷迅速。特殊電流回路有220KV母差、110KV母差、主變中性點(diǎn)零序電流及主變中性點(diǎn)間歇零序電流。詳細(xì)如表2所示。在直流回路操作中可以根據(jù)變電系統(tǒng)需求選擇電流回路。

表2 特殊電流回路

（4）環(huán)形網(wǎng)絡(luò)并解列操作

考慮電壓差，電壓差應(yīng)≤20%。而環(huán)網(wǎng)電壓差控制在≤30%。同時(shí)控制電壓。首次閉合應(yīng)保持相位一致。電力系統(tǒng)需要滿足環(huán)網(wǎng)方式。

（5）避免諧波干擾

可以采用電壓變極諧波消除法，或是閉環(huán)控制法，減少或消除的諧波對(duì)電力系統(tǒng)的影響。

3.2 外部管理問(wèn)題防范措施

（1）制定相應(yīng)的規(guī)章管理制度

電網(wǎng)變電站運(yùn)行規(guī)章管理制度是確保電網(wǎng)變電站安全運(yùn)行的重要內(nèi)容，其內(nèi)容包括電網(wǎng)變電站運(yùn)行管理規(guī)定、電網(wǎng)變電站操作規(guī)程、電網(wǎng)變電站事故處理辦法、電網(wǎng)變電站運(yùn)行管理考核制度等，同時(shí)也包括對(duì)電網(wǎng)變電站安全運(yùn)行的監(jiān)督檢查。

（2）更新管理模式

創(chuàng)新變電站運(yùn)行管理模式，引進(jìn)新技術(shù)，新設(shè)備，結(jié)合傳統(tǒng)管理模式與現(xiàn)代管理模式的特點(diǎn)，分析管理中存在的問(wèn)題，實(shí)施遠(yuǎn)程控制，利用信息技術(shù)制作信息管理平臺(tái)，提高管理工作的效率，實(shí)現(xiàn)分級(jí)管理，提高各階段管理效率。

（3）提升電力系統(tǒng)管理人員素質(zhì)

電力系統(tǒng)管理人員必須提高自身的素質(zhì)，根據(jù)不同的工作任務(wù)，有針對(duì)性地學(xué)習(xí)和掌握電力系統(tǒng)運(yùn)行管理的相關(guān)知識(shí)，并且要對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的各個(gè)組成部分以及工作過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)了解和掌握，并且在工作中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，提高自身的素質(zhì)。

4 結(jié)束語(yǔ)

電網(wǎng)變電站運(yùn)行管理中，安全的重要內(nèi)容是“預(yù)防為主”，即通過(guò)加強(qiáng)電網(wǎng)變電站運(yùn)行管理，提高電網(wǎng)變電站的安全運(yùn)行水平。變電站中的運(yùn)行人員在變電運(yùn)行時(shí)，不僅要考慮到變電站內(nèi)的電氣設(shè)備安全運(yùn)行，還必須充分考慮到變電站環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的線路安全運(yùn)行，注意預(yù)防變壓器，母線倒閘等潛在問(wèn)題，加強(qiáng)外部管理，制定規(guī)章制度，更新管理模式，從而達(dá)到有效預(yù)防變電運(yùn)行問(wèn)題的目的。