試析電力系統變電一次設備狀態檢修技術

中煤鄂爾多斯能源化工有限公司 吳 文

近年來，隨著人們生活質量不斷提高，對電力系統提出了更高的要求，且對變電一次設備運行穩定性也提出了更高的要求。以變電一次設備總體運行狀態為依據，展開檢修技術分析，有助于提升變電一次設備的運行效率和水平。為此，需要加強對變電一次設備的重視程度，深入挖掘多元化的檢修技術，確保在第一時間發現故障，并展開系統性分析，最終選擇合適的檢修技術予以解決。

1 電力輸電網與變電設備概況

1.1 變電設備規模

以某省電網輸變電為例，該省電網變電設備規模呈現穩步上漲的態勢。2021年，該省電網35kV和以上架空輸電線發生跳閘故障次數為1255次，110kV 和110kV 以上高壓電纜線路跳閘次數為1次，與上年保持持平狀態。500kV 及以上輸電線路跳閘次數為15次，故障停運次數為5次。從最近年來的數據中可以看出，該省電力企業220kV 線路跳閘次數明顯減少。針對跳閘原因展開分析，一次設備故障引發的跳閘次數較多，主要為開關柜跳閘事故。

1.2 配電網

該省城市配電電網中，10kV 線路有8425條，架空絕緣化率為100%，配電變壓器共有214309臺。縣域配電網10kV 線路共有7250臺。全口徑配電網設備見表1。

表1 全口徑配電網設備概況

2 電力設備故障

通過調研與分析，發現該省發生故障的電力設備主要有變壓器、斷路器、開關柜以及GIS 設備等。具體如下。

2.1 變壓器

較為常見的變壓器故障有滲漏油、接頭過熱以及鐵芯發生故障等。當發生滲漏油故障時，將影響變壓器的穩定運行，對環境造成污染，甚至出現電力系統停運問題。而產生故障的原因包括焊接不規范、焊縫處理不嚴謹等。接頭過熱極易引發安全事故，影響變壓器運行效率的同時，導致變壓器兩端位置出現電位差，導電密封頭連接不緊密。產生鐵芯故障的原因是使用不當，運輸、生產出現雜質，以及檢修過程中發生接地問題。

2.2 斷路器

當缺少設備定期檢測、維修時，斷路器發生故障的風險將不斷提升。斷路器的故障有動作失靈、絕緣件損壞，以及滅弧件故障等。斷路器的動作失靈是指斷路器產生拒動，直至產生越級跳閘的后果。絕緣件質量對電力系統的安全性有著較大的影響，人為操作不當容易出現短路，電流絕緣件因此發生損壞。滅弧件故障是指觸頭燒損、滅弧介質質變[1]。

2.3 開關柜

開關柜故障主要是指開斷和關合故障問題，當斷路器本體出現開合問題時，少油斷路器將發生噴油短路及滅弧室燒損，一旦開斷能力較差，甚至在關合過程中發生爆炸。真空斷路器出現此類故障主要表現為滅弧室漏氣或真空度降低，電容器組發生自燃現象。

2.4 GIS 設備

斷路器、隔離開關、電壓互感器等電氣元件共同組成了GIS 設備。GIS 設備在電力系統中應用較為廣泛，其原因在于抗干擾能力較強、安全性較高且占地面積較小。GIS 設備的故障發生在安裝、解體檢修時。其中，安裝過程中故障體現在觸頭打磨不光滑、雜物殘留和裝配工藝問題，最終造成電阻增大。為此，作為安裝人員需要嚴格依據安裝標準、安裝流程進行，將GIS 設備發生故障的概率降至最低，盡可能減免因故障問題的出現，而使局部不合規放電等不良現象影響范圍進一步擴大。

3 電力系統中變電一次設備檢修技術要點

作為影響電力系統持續穩定運行的關鍵變電，一次設備狀態檢修想要切實發揮應用成效，快速且全方位地對設備運行期間存在的各類質量隱患問題及異常狀況實現排除，積極以電力系統主體運作需求為前提，強化對變電一次設備檢修工藝落實要點的分析十分關鍵。基于此，筆者將結合上文所提到的電力企業實際，以優化保障本省電力企業電力系統變電站一次設備能夠穩定、長期運行為前提，自覺從設備檢修技術要點出發，深入分析檢修技術的優勢和特點，旨在為后續的電力系統穩定運行奠定良好的基礎。

3.1 檢修步驟

在變電一次設備檢修前需要對設備的歷史維修記錄及具體運行情況有明確、全面了解，并依據所收集到的數據信息展開分析，制定具有針對性的設備檢測計劃。計劃的制定主要包括以下幾個方面的內容：第一，明確狀態檢修模型參數信息。通常情況下，變電一次設備狀態檢修要根據采集的設備運行狀態數據計算精確的參數。第二，收集待檢測設備的具體狀態數據。該類數據主要包括歷史維修記錄、當前運行參數，以及試驗數據的特征值。第三，對所有的數據采取實時分析和預測的方式，并以此為依據展開設備故障的判斷。第四，對檢測出的故障問題與以往的故障問題相結合，及時總結經驗，并記錄相關損失數據帶入變電一次設備狀態檢修模型中[2]。

3.2 技術要點

3.2.1 故障診斷

電力系統的變電一次設備故障診斷分為噪聲診斷、振動診斷和專家系統診斷。該省電力企業較為常用的故障診斷技術為振動診斷和專家系統診斷。其中，專家系統故障診斷包括神經網絡診斷及信息診斷。神經網絡診斷分為分形理論與分形神經網絡診斷。振動診斷主要應用在設備診斷技術中，以速度位移、加速度和頻譜相位的方式準確識別信息，從而得出待檢設備的運行狀況。在實際的應用過程中，65%以上的設備故障問題都能夠以振動診斷的方式得出。

3.2.2 狀態監測

定期解體點監測、離線監測，以及在線監測都是狀態監測的主要形式。定期解體點檢測是對停運、低估消耗，以及維修期的設備檢測，依據待檢設備的出產信息和作業標準得出變電一次設備可能出現損壞的部位，除此之外還能夠精確預測身邊可能發生故障的概率。離線監測是利用油質分析儀、紅外成像儀，以及超聲波檢漏儀等進行設備的定期分解檢測，及時了解設備各部分的運行狀態。在線監測需要信息管理系統、數字調節器，以及分布式控制系統相互配合，從而達到在線實時信息監測的目的。但是，在線監測系統也存在一定的問題，為此，在技術選擇上要注重與實際相結合，保證檢修技術能夠有效應用于變電一次設備檢修中。狀態檢修的檢測評估方式見表2。

4 電力系統變電一次設備檢修技術應用

基于全周期運作視角，電力系統變電一次設備檢測工藝在變壓器、斷路器、隔離開關，以及GIS狀態檢修方面都有著十分廣闊的應用前景，具體如下。

4.1 變壓器檢修

變壓器由油箱和鐵芯等構件組成，如果變電器出現故障，整個電力系統都將受到極大的影響，電能的消耗量也隨之提升。因此，可以依據變壓器的使用材料選擇檢修技術。例如，對于油性絕緣變壓器來說，在選擇檢修技術時，應做好油溫、繞組溫度的全面檢測，將溫度控制在正常范圍內。除此之外，還要做好變壓器油中氣體狀況的分析與檢測工作，以局部放電分析、氣體狀態分析為主。如圖1所示。其中，氣體狀態分析主要是對變壓器發生故障前和故障后內部氣體成分展開檢測和分析；局部放電分析則是指根據變壓器局部放電特性合理分析變壓器內部的老化程度。通過上述檢測方式，有利于變壓器長期處于穩定狀態[3]。

4.2 斷路器檢修

由于斷路器對電力企業的安全運行有著積極的作用，因此，不僅需要全面掌握斷路器設計原理，還應認識到斷路器在保護電源線路上的重要價值，當出現短路故障時，將會主動堵截電路，嚴重的話甚至會出現拒動等異常狀態，使整體的變電系統健康運行受到嚴重阻礙。因此，當斷路器在運行過程中發現電路異常時，要第一時間切斷電流，將故障控制在一定的范圍內，避免故障范圍擴大，影響整個電力系統的運行。所以，還需要做好斷路器狀態的檢測工作，為電力系統運行奠定基礎。

4.3 隔離開關檢修

變電一次設備在實際的運行過程中，隔離開關檢修容易因自身原因導致觸頭接觸面接觸不良及局部過熱問題。為此，在隔離開關檢測過程中應充分了解和掌握隔離開關觸頭接觸出現問題的主要因素，排除開關質量、制作不規范導致的接觸不良影響，確保其能夠在電力系統運行中穩定、持續運行[4]。

4.4 GIS 狀態檢修

GIS 是變電一次設備中重要的組成部分，為此，做好GIS 設備的維修與保護工作尤為必要。檢測人員在此過程中應根據GIS 出現故障的具體原因選擇科學的檢修技術，使GIS 故障問題能夠快速、有效解決。通常情況下，電力系統的運行對GIS 系統的可靠性有著較高的要求，因此，在檢測過程中一般要做好氣壓、濕度和泄漏因素的全面檢測工作，為保證檢測過程的嚴密性、科學性，應在檢測中融入六氟化硫氣體，使其在放電時分解出更多的特定物質，其物理性質見表3。從而判斷GIS 內部發生局部放電、火花異常的可能性，放電下的六氟化硫氣體分解公式為：SOF4→CFn,Mfn。及時預測GIS的運行狀態，當出現故障時，將采用科學、可靠的檢修技術予以解決。

表3 六氟化硫主要物理性質

5 結論

總而言之，對于電力系統來說，變電一次設備的安全、穩定運行尤為重要，是提高電力企業經濟效益、社會效益的基礎。但在實際運行過程中，變電一次設備容易出現各種故障，作為企業的設備檢修人員，需要認識到自身工作的重要性，定期對設備運行情況開展檢修工作，提高檢修效率。針對設備可能出現的安全隱患及異常狀況展開分析，確保變電一次設備能夠穩定、安全運行。除此之外，還應重視技術、經驗的總結，為電力系統的安全、穩定發展奠定良好的基礎。