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(shè)備運行中的常見故障

1.1 大功率設(shè)備引發(fā)負(fù)載短路

由于壓氣站采用的是大功率工業(yè)壓縮機，配套的電氣設(shè)備有隔離變壓器、工業(yè)變頻器等。如果出現(xiàn)負(fù)載短路的情況，那么在短時間內(nèi)，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(yán)重影響正常供氣[1]。另外，由于站內(nèi)設(shè)備多，大量采用絕緣電纜鋪設(shè)，一旦發(fā)生接地故障查找起來非常麻煩，其他絕緣老化導(dǎo)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(dǎo)致空壓機、壓縮機、隔離變、變頻器等大型設(shè)備的損壞，甚至影響正常的生產(chǎn)運行。

1.2 系統(tǒng)過電壓和主變過負(fù)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(jīng)過地區(qū)多，氣候多變，發(fā)生極端天氣的概率較大，避雷設(shè)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(dǎo)致變壓器燒毀，內(nèi)部的結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)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(jīng)常需要倒負(fù)荷，容易發(fā)生誤操作，一旦保護失靈，輕則燒毀設(shè)備，嚴(yán)重的則會影響整個電網(wǎng)安全運行。用氣高峰時期，壓縮機全開，加上站內(nèi)輔助設(shè)備的運行，用電量超過主變?nèi)萘?，變壓器長期過載運行也是引發(fā)電網(wǎng)不穩(wěn)定的重要因素之一[2]。

1.3 環(huán)網(wǎng)運行容易造成電源故障

變電設(shè)備的正常運行需要穩(wěn)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(wǎng)220kV變電所，在實際的工作中，電源雖然不容易出現(xiàn)問題，但是由于各地區(qū)電網(wǎng)運行標(biāo)準(zhǔn)存在差異，電源一旦出現(xiàn)問題，有可能危及供電系統(tǒng)，所以應(yīng)該加強和地方電網(wǎng)的溝通，強化供電電源監(jiān)控和管理，規(guī)范操作流程，特別是在合環(huán)操作時一定要謹(jǐn)慎。

1.4 開關(guān)跳閘現(xiàn)象較為常見，嚴(yán)重影響正常運行

川氣東送變電設(shè)備故障中開關(guān)跳閘現(xiàn)象較為常見，由于站內(nèi)設(shè)備繁雜，采用了多個不同廠家，不同型號的設(shè)備，導(dǎo)致設(shè)備兼容性差，開關(guān)誤動情況也時有發(fā)生。排除開關(guān)誤動現(xiàn)象常見的跳閘故障一般可分為四類：一是誤操作導(dǎo)致站內(nèi)在運行設(shè)備跳閘；二是誤操作導(dǎo)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(fā)跳閘的原因較多，只要認(rèn)真進行具體的檢查或者開展相應(yīng)的表征分析，就能發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生故障的原因及解決辦法。

2 產(chǎn)生故障的原因分析

2.1 電力運行監(jiān)控存在缺陷

川氣東送重要的變電運行設(shè)備都配有遠(yuǎn)程的監(jiān)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(fā)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(shè)備。變電所大部分?jǐn)?shù)據(jù)匯集到監(jiān)主控機，實現(xiàn)了對110kV、10kV母線及各支路電壓、電流、有功、無功、功率因數(shù)等運行參數(shù)的在線監(jiān)測與控制，其目的是使值班人員能夠隨時掌握設(shè)備的運行信息，以便在電氣設(shè)備出現(xiàn)故障時能夠及時發(fā)現(xiàn)，及時處理。然而，就目前的運行方式而言，對其監(jiān)測的設(shè)備仍然不夠全面，故障錄波僅對110kV母線及設(shè)備有效。而110kV以上電網(wǎng)及主要設(shè)備的生產(chǎn)調(diào)度權(quán)屬于所在地區(qū)電力調(diào)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(shè)備檢修不及時，維護技術(shù)不到位

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，天然氣用量的逐年增加導(dǎo)致供電負(fù)荷增大，在運行電氣設(shè)備已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有用電需求。壓縮機經(jīng)常滿負(fù)荷工作，導(dǎo)致主變長期超負(fù)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(yǎng)跟不上，致使電氣設(shè)備和線路長期帶缺陷運行。其次，變電運行設(shè)備維護觀念和技術(shù)落后，運行人員對于一些新型設(shè)備的維護技術(shù)了解甚少，廠家服務(wù)不到位等[3]。當(dāng)變電運行設(shè)備出現(xiàn)問題以后，不能及時拿出對策，導(dǎo)致部分電氣設(shè)備長期處于停滯狀態(tài)，嚴(yán)重影響正常供氣，給當(dāng)?shù)氐木用裆詈凸I(yè)生產(chǎn)造成了較大影響。

2.3 人為因素也是導(dǎo)致事故頻發(fā)的重要原因

據(jù)統(tǒng)計，變電運行過程中有半數(shù)以上的事故都是人為造成的，電力行業(yè)需要具有極高責(zé)任心的專業(yè)技術(shù)人員和操作人員。然而在實際工作當(dāng)中，由于管網(wǎng)公司削減運行費用，導(dǎo)致承包方專業(yè)技術(shù)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(tài)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(shè)備操作與使用不熟練，不能很快適應(yīng)新的工作環(huán)境，對事故的預(yù)判斷能力以及故障處理能力有限。

3 變電運行設(shè)備故障處理及防控措施

天然氣集輸屬于高危行業(yè)，對電力的安全運行要求極高。針對川氣東送跨越地區(qū)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(guī)章制度，為變電運行設(shè)備的安全與可靠提供保障。一是由部門牽頭定期開展預(yù)案分析與應(yīng)急演練，并對效果進行評估，不斷改進預(yù)案，達到目的為止。二是嚴(yán)格落實電力行業(yè)的“兩票一單”制度，倒閘操作前根據(jù)操作票先進行模擬操作，操作過程中做到一人操作一人監(jiān)護，嚴(yán)格按照上級調(diào)度命令及操作票進行，發(fā)現(xiàn)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(jiān)護。四是加強對工作票簽發(fā)人、負(fù)責(zé)人、許可人培訓(xùn)和管理，提高人員素質(zhì)，責(zé)任落實到位。五是組織全體從業(yè)人員定期開展電力運維知識的學(xué)習(xí)與經(jīng)驗交流，提升操作人員技術(shù)水平；專業(yè)技術(shù)人員自己也要多學(xué)習(xí)、多實踐、多積累經(jīng)驗，提升自己的綜合素質(zhì)與組織管理能力，以便更好地開展變電設(shè)備技術(shù)維護工作。

3.2 嚴(yán)格落實安全操作規(guī)程，強化技術(shù)措施

在運行的電氣設(shè)備需要停電作業(yè)的，必須遵守電力行業(yè)安全操作規(guī)程，嚴(yán)格按照停電、驗電、裝設(shè)接地線、懸掛標(biāo)識牌、設(shè)置遮攔的步驟進行。裝設(shè)接地線之前，要對所有被檢修的電氣設(shè)備全部進行驗電，準(zhǔn)確判斷電氣設(shè)備是否帶電，有效預(yù)防觸電事故的發(fā)生，保護人身安全。驗電時，人體應(yīng)與被驗電設(shè)備必須保持足夠的安全距離，并指定專人監(jiān)護。操作人員首先查看驗電器的生產(chǎn)日期在有效期內(nèi)，檢查伸縮桿伸縮良好，蜂鳴器聲音正常，檢查驗電器規(guī)格型號滿足被測電壓等級。驗電前還要先在帶電設(shè)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(shè)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(yán)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(shè)絕緣板等。

川氣東送變電設(shè)備的日常維護中，10kV高壓室開關(guān)柜接地刀閘操作次數(shù)最多，檢修需要合地刀時，手車應(yīng)在試驗位置，確保設(shè)備處于停電狀態(tài)。如果不能合地刀應(yīng)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(shè)備里帶有靜電的情況，防止出現(xiàn)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(yīng)安全防護措施。在安裝與拆卸地線的時候，要嚴(yán)格依照順序進行。安裝地線的時候要先安裝接地端，再接導(dǎo)體端，拆除地線的時候順序剛好相反，必須要嚴(yán)格按照操作規(guī)程規(guī)定順序進行操作。另外，在規(guī)定的點懸掛“嚴(yán)禁止合閘，有人工作”的警告牌，避免突然合閘導(dǎo)致的安全事故。停電檢修期間，在被檢修的設(shè)備與帶電設(shè)備間設(shè)置安全隔離帶或遮攔，這些都是預(yù)防安全事故發(fā)生的有效手段。

3.3 盡量避免不必要的環(huán)網(wǎng)操作

倒負(fù)荷操作時要改變運行方式，由分列運行轉(zhuǎn)為并列運行，以保證站內(nèi)設(shè)備不停電。有時操作人員為了省事，就直接進行合環(huán)操作，如果負(fù)荷大時會對上級電網(wǎng)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(fù)荷，比如對設(shè)備進行升級改造，在高低母聯(lián)上加裝備自投，實現(xiàn)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(fù)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(guān)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(diào)度部門，申請線路停電，并轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)，然后結(jié)合地區(qū)調(diào)度所給數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)區(qū)域的故障線路重點排查，發(fā)現(xiàn)故障點后快速切除，及時恢復(fù)送電。

引起站內(nèi)開關(guān)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(tǒng)發(fā)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(tǒng)的檢查與巡視，發(fā)現(xiàn)問題及時報告及時處理。主變低壓側(cè)開關(guān)跳閘通常包括母線故障、越級跳閘、開關(guān)誤動等三種情況。具體到川氣東送變電所情況更復(fù)雜，不僅要進一步檢查二次側(cè)以及一次側(cè)設(shè)備，還要重點檢查隔離變壓器、變頻器、壓縮機等重要設(shè)備的運行狀態(tài)，以更準(zhǔn)確地確定故障類型。當(dāng)主變發(fā)生低壓側(cè)過流保護動作的時，保護裝置會自動跳開主變高、低側(cè)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(xì)、全面、認(rèn)真做好記錄，檢查二次設(shè)備的同時還應(yīng)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(fā)生后應(yīng)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(nèi)部發(fā)生故障或者二次回路故障。要正確區(qū)分是重瓦斯保護還是輕瓦絲保護動作，一般只有發(fā)生重瓦絲保護動作才會造成主變內(nèi)部故障，此時運行人員應(yīng)該立刻轉(zhuǎn)移負(fù)荷，將故障變壓器退出運行，同時匯報電力調(diào)度門等待進一步處理。故障處理前按照巡檢內(nèi)容重點檢查主變是否發(fā)生噴油、著火、異常聲響等嚴(yán)重情況。同時，還應(yīng)該做油分析化驗和氣體色譜分析，來進一步判斷故障性質(zhì)，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(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)該先停止音響信號，及時匯報值班調(diào)度，恢復(fù)瓦絲保護回路，加強對主變的巡查與監(jiān)視，不必退出運行。

二是如果主變發(fā)生差動保護動作，一次設(shè)備的檢查范圍為主變高低壓CT間及兩側(cè)開關(guān)位置。差動保護能反映主變內(nèi)部線圈匝間、相間短路，常伴有輕瓦絲動作。因此，當(dāng)主變差動保護動作后，應(yīng)對主變做細(xì)致檢查，經(jīng)全面檢查無異常后，報請電力調(diào)度同意。如切除負(fù)荷后，試送跳閘要等待專業(yè)人員進一步處理。

三是保護動作后還應(yīng)重點檢查110kV進線開關(guān)、刀閘的狀態(tài)與位置是否異常。如果進線開關(guān)狀態(tài)位置正確，聲、光、電信顯示正常，可確定為站內(nèi)故障，須停電檢修。如果進線開關(guān)跳閘，運行人員應(yīng)及時向電力調(diào)度部門及站控值班負(fù)責(zé)人匯報，等待進一步處理，同時啟動全站失電應(yīng)急預(yù)案，投入備用電源，確保站內(nèi)主要設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。

變電設(shè)備正常運行和維護對于整個川氣東送系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)至關(guān)重要，加強變電運行設(shè)備的維護確保電網(wǎng)正常運行意義重大。用氣高峰期站內(nèi)在運行高低壓設(shè)備負(fù)荷大，導(dǎo)致變電運行設(shè)備故障增多，運維人員增加巡檢次數(shù)。為確保川氣東送正常輸氣，電力運行維護人員應(yīng)該加強專業(yè)知識學(xué)習(xí)，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(shù)水平，確保變電設(shè)備設(shè)施的正常運行。