國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司宿遷供電分公司 吉 煜 馬亞楠

1 引言

一次設(shè)備主要指用于一次電力系統(tǒng)設(shè)施中所有的發(fā)電、輸電、配電各環(huán)節(jié)所用的各種變電設(shè)備，常見的變電設(shè)備有變壓器、隔離式開關(guān)等。如果一次供電設(shè)備出現(xiàn)了故障，那么就會(huì)導(dǎo)致變電站的正常運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)問題，不僅會(huì)出現(xiàn)非計(jì)劃性的停電，還有可能會(huì)連續(xù)停電。因此，對(duì)于一次變電設(shè)備的維修和應(yīng)急管理工作，在電力的正常運(yùn)行中起著至關(guān)重要的作用。

2 概述

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能化和自動(dòng)化的應(yīng)用在電網(wǎng)的建設(shè)中也越來越廣泛，并且出現(xiàn)了各種各樣的智能變電站相關(guān)的檢測(cè)和維修技術(shù)。如何將智能變電站的優(yōu)勢(shì)運(yùn)用起來，將其對(duì)于一次性變電設(shè)備的管理作用進(jìn)行有效地發(fā)揮，就需要在實(shí)際上能夠充分掌握設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，及時(shí)跟蹤設(shè)備的運(yùn)行情況，并且要對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期的評(píng)估，以找到最合適的運(yùn)行狀態(tài)。

設(shè)備的定期檢測(cè)保養(yǎng)是設(shè)備運(yùn)檢和管理活動(dòng)中重要的業(yè)務(wù)工作，主要針對(duì)供電系統(tǒng)一次配電設(shè)備進(jìn)行較為全面的技術(shù)分析，對(duì)用電設(shè)備的帶電檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)的故障逐一排除，按照規(guī)定流程及標(biāo)準(zhǔn)開展定期的日常檢測(cè)保養(yǎng)工作[1]。主要的工作內(nèi)容：一是利用國(guó)際上比較先進(jìn)的各種檢測(cè)和維修技術(shù)，對(duì)一次變電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)，并且要利用一定的模型進(jìn)行計(jì)算；二是通過第一步的監(jiān)控獲得數(shù)據(jù)，要對(duì)故障源進(jìn)行分析檢測(cè)，以便進(jìn)行及時(shí)的處理；三是通過實(shí)時(shí)獲取的數(shù)據(jù)，還可以了解到設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，從而可以提出最可靠的應(yīng)急方案，確保設(shè)備故障能夠快速解決。

3 設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)及檢修

在進(jìn)行對(duì)一次變電設(shè)備預(yù)防性檢修保養(yǎng)工作時(shí)，務(wù)必要格外重視設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的跟蹤檢測(cè)，制定完善的檢測(cè)維修方案[2]。如設(shè)置專門的監(jiān)管部門，采用先進(jìn)的檢測(cè)維修手段提升運(yùn)維管理工作的整體水平，采用先進(jìn)的故障檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行具體的實(shí)施，詳見圖1。檢修保養(yǎng)工作的開展，還須在實(shí)踐中充分結(jié)合設(shè)備各方面情況來制定后續(xù)保養(yǎng)的方案。對(duì)于當(dāng)前正常運(yùn)行的設(shè)備要及時(shí)檢查評(píng)估，預(yù)測(cè)設(shè)備隨時(shí)可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)和隱患，工作人員要熟悉現(xiàn)有故障檢測(cè)系統(tǒng)中各個(gè)模塊（見圖2）的使用方法，制定完善檢修工作方案。

圖1 某原裝進(jìn)口電子設(shè)備斷路器

圖2 平臺(tái)的配網(wǎng)故障信息發(fā)送方法及系統(tǒng)與流程

4 故障的常見原因

變電一次設(shè)備接地異?？赡軙?huì)導(dǎo)致二次觸電，或者導(dǎo)致另起一次設(shè)備故障。變電站線路里面所有的設(shè)備必須進(jìn)行接地，變壓器內(nèi)部設(shè)備的二次高壓中性點(diǎn)必須進(jìn)行二次接地。主要作用就是要加強(qiáng)變壓器中低壓系統(tǒng)電位信號(hào)的二次電壓穩(wěn)定性，減輕設(shè)備由于二次高低壓一相接地，高低壓短相間接并聯(lián)供電等技術(shù)原因會(huì)使得接地設(shè)備可能產(chǎn)生故障，導(dǎo)致危險(xiǎn)的發(fā)生。因此，設(shè)備進(jìn)行安全接地保護(hù)處理的首要原則必須使弱電設(shè)備接地電壓，與實(shí)際供電時(shí)大地電阻值之間的最大短路電阻值盡量設(shè)最小。

實(shí)際運(yùn)行中采用電氣設(shè)備安全接地處理形式主要為就地式接地、大面積式接地兩類。通常就地式接地具體指在進(jìn)行變電站的建設(shè)時(shí)，首先要在其周圍設(shè)置好一個(gè)接地網(wǎng)；而大面積電阻接地法，其核心就是對(duì)在實(shí)際場(chǎng)地中運(yùn)行的一次變電設(shè)備之前進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，使得各個(gè)設(shè)備之間不會(huì)產(chǎn)生大面積上的電阻接觸。為確?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與接地設(shè)備之間所產(chǎn)生的電阻的阻值盡可能地小，因此在進(jìn)行設(shè)備接地線的選擇時(shí)必須慎重。在進(jìn)行設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)接地線的選擇前，要先測(cè)定地漏電流的具體數(shù)值，再根據(jù)對(duì)地漏電流的大小，選擇合適的接地線。變電設(shè)備處于正常狀態(tài)時(shí)候，外界環(huán)境往往都還會(huì)對(duì)變電站整個(gè)系統(tǒng)電流的輸出特性和線路電壓性能等造成多方面的影響，并且導(dǎo)致變電操作時(shí)設(shè)備二次電流短路，損害整個(gè)用電設(shè)備。

當(dāng)一次變電設(shè)備回路突然出現(xiàn)了一次電流短路，如果設(shè)備繞組本身不能保證可以快速可靠地通過接地來消除一次的短路電流，繞組材料本身就有可能隨之氧化，從而導(dǎo)致出現(xiàn)設(shè)備二次短路形變破壞繞組的極端危險(xiǎn)的情況，最終可能直接導(dǎo)致設(shè)備壽命值受到較大程度的損害。一般情況下，變電所中的一次保護(hù)供電回路設(shè)備正在安裝之前就會(huì)接地導(dǎo)線，甚至周邊區(qū)域也會(huì)安裝接地設(shè)備，因此不會(huì)再另外安設(shè)一個(gè)二次保護(hù)接地隔離結(jié)構(gòu)。當(dāng)受到雷電暴雨等惡劣的環(huán)境影響時(shí)，可能直接導(dǎo)致同一時(shí)間出現(xiàn)大面積的短路故障，對(duì)變電站長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行造成惡劣的影響[3]。

5 故障檢測(cè)與檢修

以下主要針對(duì)變電站廠房?jī)?nèi)部的一次設(shè)備在正常運(yùn)行狀態(tài)中產(chǎn)生的主要機(jī)械故障、產(chǎn)生原因及相關(guān)故障點(diǎn)進(jìn)行分析檢測(cè)與停機(jī)檢修。

5.1 變壓器

變壓器是高壓變電系統(tǒng)中重要的組成部分，其運(yùn)行變化情況往往會(huì)對(duì)變電站整體的運(yùn)行造成諸多影響。在日常對(duì)變壓器故障進(jìn)行檢修時(shí)，工作人員要嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致地對(duì)配電變壓器運(yùn)行過程中的相關(guān)參數(shù)全面了解，在變壓器出現(xiàn)以下常見故障的時(shí)，要在第一時(shí)間加以排除。變壓器的故障還有可能是由于外部因素和內(nèi)部因素共同導(dǎo)致的。在變壓器的內(nèi)部，如果三相變壓器的繞組層出現(xiàn)了短路的現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致一次變電設(shè)備中的運(yùn)行電流會(huì)突然增大，隨之便會(huì)影響設(shè)備中的電壓，導(dǎo)致開關(guān)自動(dòng)報(bào)警保護(hù)失效，從而使得變電設(shè)備故障異常。除此以外，變壓器易發(fā)生故障的位置還有變壓器的鐵芯。當(dāng)鐵芯的接地電流進(jìn)行檢測(cè)后，若發(fā)現(xiàn)電流異常，那么就要考慮是否鐵芯出現(xiàn)了局部短路的現(xiàn)象。這種故障通常主要是由于變壓器鐵芯或周圍金屬構(gòu)件有兩點(diǎn)及其以上接地電壓，接地點(diǎn)匝間形成了閉合回路[4]。

5.2 斷路器

通過對(duì)國(guó)內(nèi)大量的變電設(shè)備維修案例可以發(fā)現(xiàn)，大部分故障原因都是因?yàn)閿嗦菲鞒霈F(xiàn)故障所引起的。當(dāng)斷路器故障產(chǎn)生拒動(dòng)現(xiàn)象的時(shí)候，如果設(shè)備中相應(yīng)的具體參數(shù)仍然是顯示的正常狀態(tài)，那么可以初步判定為斷路器發(fā)生了機(jī)械故障。一般情況下，機(jī)械故障分為以下兩種。一種是由于機(jī)械傳動(dòng)裝置引起的故障，另一種是由于操作系統(tǒng)發(fā)生問題引起的。斷路器的拒動(dòng)故障主要是因?yàn)檩o助控制閘的位置發(fā)生了短路的現(xiàn)象。

因此，在進(jìn)行斷路器故障處理的時(shí)候，如何去預(yù)防斷路器的電氣拒動(dòng)現(xiàn)象的產(chǎn)生，也是非常值得重視的。一般情況下，采取以下措施：一是對(duì)斷路器開關(guān)分合閘做好監(jiān)測(cè)工作，定期對(duì)設(shè)備全面檢查；二是設(shè)計(jì)一個(gè)可獨(dú)立閉鎖裝置的設(shè)備回路，該回路的主要目的就是用于對(duì)斷路器雙跳閘線圈的啟動(dòng)；三是對(duì)斷路器的主要變電箱進(jìn)行保護(hù)，可以采取臨時(shí)短路設(shè)備或者自動(dòng)失靈技術(shù)等來實(shí)現(xiàn)。如果檢修人員未嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定對(duì)各種設(shè)備進(jìn)行正確操作，那么會(huì)給電力系統(tǒng)今后的運(yùn)行埋下未知的隱患。

要徹底解決斷路器實(shí)際存在的問題，需要對(duì)上述問題的根源進(jìn)行綜合分析。檢修人員首先要對(duì)在變電檢修中所涉及各類故障一一排查，斷路器通常都采用預(yù)先設(shè)置的自動(dòng)切斷保護(hù)功能，一旦故障發(fā)生，保護(hù)設(shè)備直接啟動(dòng)。如果說在設(shè)備運(yùn)行的過程中，出現(xiàn)了信號(hào)傳輸問題或者是信號(hào)不好，傳輸效果較差，無法通過斷路器對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)保護(hù)的時(shí)候，就要考慮檢測(cè)人員自己來分析故障的原因。如果采用了高壓的開關(guān)柜，那么就需要在開關(guān)柜的內(nèi)部設(shè)置好斷路器，利用溫度感應(yīng)器檢測(cè)火災(zāi)隱患，在保證人身安全的情況下進(jìn)行對(duì)故障的處理。

5.3 避雷器

為了確保高壓電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，變電站墻內(nèi)必須安裝避雷器。避雷器主要的作用就是將外界雷電直接引入到防雷大池，避免外界雷電對(duì)設(shè)備所造成的任何潛在的電氣損害。避雷器電氣設(shè)備的合理安設(shè)應(yīng)當(dāng)對(duì)周圍環(huán)境等加以全面考慮，雷電襲擊的高發(fā)地區(qū)應(yīng)當(dāng)優(yōu)先安裝高強(qiáng)度絕緣的避雷設(shè)備，應(yīng)當(dāng)在這些設(shè)備及周邊單獨(dú)設(shè)置安全絕緣接地結(jié)構(gòu)。一般來說，避雷器故障往往是因?yàn)殚L(zhǎng)期受外界灰塵空氣等污染，或是因?yàn)殚L(zhǎng)年受含有腐蝕性的雨水產(chǎn)生的。同時(shí)，避雷器在長(zhǎng)期使用過程中導(dǎo)致產(chǎn)品老化或者損壞。由于避雷器長(zhǎng)期固定在露天潮濕的環(huán)境中，空氣中的水分和氧氣充足，避雷器容易受損，從而影響避雷器保護(hù)功能的正常發(fā)揮。如果在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中也接入了避雷設(shè)備，那就能夠?qū)Ρ芾灼髦械膶?duì)地漏電流進(jìn)行檢測(cè)。

5.4 隔離開關(guān)

隔離開關(guān)在變電設(shè)備中的使用，主要是為了防止接觸性的傷害，避免一些需要接觸的操作因?yàn)椴僮鞑划?dāng)而對(duì)設(shè)備產(chǎn)生影響。在設(shè)備安裝的過程中，要能夠提前進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，并且要注意開關(guān)表面過熱的問題，要選取接觸性能良好的材料，避免后續(xù)設(shè)備內(nèi)部溫度過高而出現(xiàn)故障。從目前發(fā)生的故障情況來看，隔離開關(guān)發(fā)生故障的原因主要有：一是反復(fù)開合閘導(dǎo)致彈簧彈性降低，電阻變大；二是防氧化層被外界環(huán)境因素破壞；三是接觸面溫度的突然升高，使絕緣材料發(fā)生熱裂解或碳化；四是刀閘上的螺絲受熱脹冷縮因素影響，導(dǎo)致其接觸的電阻逐漸增大。隔離型溫度開關(guān)是最常用的室內(nèi)溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)，利用紅外頻譜屏幕上出現(xiàn)的紅外線波長(zhǎng)來監(jiān)控室內(nèi)環(huán)境溫度。由于國(guó)內(nèi)大型變電站設(shè)備數(shù)量較多，設(shè)備實(shí)際檢查維修難度相對(duì)較大，部分變電站設(shè)備通常聯(lián)網(wǎng)安裝溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。此類智能自動(dòng)溫度監(jiān)測(cè)設(shè)備可以通過聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)刀閘接頭內(nèi)部溫度。

6 強(qiáng)化檢修的策略

6.1 分級(jí)檢測(cè)、定期檢修與維護(hù)

檢測(cè)人員負(fù)責(zé)在一次設(shè)備檢測(cè)過程的具體工作，要在檢修中詳細(xì)做好所有的檢修記錄，在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，要按照現(xiàn)行國(guó)家法律法規(guī)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)開展綜合檢查和評(píng)價(jià)，根據(jù)變電系統(tǒng)自身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和變電站工況的要求，將設(shè)備狀況劃分為若干個(gè)不同故障等級(jí)。根據(jù)不同故障等級(jí)的設(shè)備發(fā)生過的主要機(jī)械故障，對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。針對(duì)目前一些可能存在隱患的大型重要工程設(shè)備，專業(yè)的檢測(cè)人員需要能夠使用多種故障的檢測(cè)方法和先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障的排查。在具體的實(shí)施過程中，對(duì)故障的檢測(cè)要能夠采取多種方法進(jìn)行綜合檢測(cè)。除此以外，要建立定期檢查制度，這樣才能在一定程度上對(duì)故障的發(fā)生及早發(fā)現(xiàn)及早檢修，起到一定的預(yù)防作用。

6.2 健全變電運(yùn)行安全管理制度

變電設(shè)施運(yùn)行故障通常會(huì)受到安全管理制度和檢修人員技術(shù)不專業(yè)的影響，如果沒有健全的運(yùn)行管理制度體系來規(guī)范員工日常工作行為，沒有相關(guān)培訓(xùn)措施來提高變電所員工的安全防范意識(shí)，那么在變電站的實(shí)際運(yùn)行過程中，必然會(huì)導(dǎo)致變電系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)備故障的概率增加。因此，這就要求企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)要重視對(duì)變電管理體系的建設(shè)和對(duì)專業(yè)變電工作人員的培養(yǎng)，要求專業(yè)人員在實(shí)際工作操作中，要深入對(duì)事故情況進(jìn)行分析，制定解決方案。

電力在傳輸過程中，變電站是供電系統(tǒng)不可缺少的組成部分。因此，對(duì)于變電站一次變電設(shè)備的故障進(jìn)行分析研究非常有必要。通過對(duì)各類故障的分析，能夠在發(fā)生故障時(shí)盡快提出檢修方案，這對(duì)保障變電站的正常運(yùn)行具有重要意義，保障了輸電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。