变电站一次设备及其故障问题分析

沈 飞

（凤阳供电公司，安徽 滁州233100）

1 变电站一次设备介绍

变电站一次设备（又称主设备）是指发、输、配电的主系统上所使用的设备，主要包括电力变压器，GIS设备中的电流互感器和电压互感器、高低压控制设备及其他设备等。而二次设备则是对一次设备的工作进行控制、保护、监察和测量的设备。由此可见，一次设备在电力系统中占主体地位，起基础性作用。

1．1 电力变压器

在整个变电系统中，电力变压器的作用不容小觑。它是整个变电站正常运行的可靠保证，是利用电磁感应原理来改变交流电压的一种开关装置，能实现电网的电压等级变换。也就是说，它既可以在同一数值中转换不同频率的交变电压，也可以改变交流电数值，改变相位、变换阻抗等。电力变压器绕组的绝缘和冷却方式是影响变压器使用的主要因素，因此以这一因素为划分标准，变压器可以分为油浸式变压器和干式变压器。而按功能其又可以分成很多种，比如隔离开关、高压熔断器或者断路器等。在众多种类中，想要了解它们的原理并不难，因为它们大致都有相近的构成，在此不再赘述。

1．2 GIS设备

在电力工业中，GIS设备包含除了变压器之外的大多数设备，即高低压控制设备、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线等，它们经优化设计有机组合为GIS设备。

1．2．1 高低压控制设备

高低压控制设备主要包括断路器和隔离开关。断路器是一种开关设备，在电力系统中常见并且不可或缺。开关的作用是关合、承载开断电流，能够在系统发生故障时防止故障扩大。

隔离开关并不具备分断负载电流的作用，但它却是变电站中必不可少的设备，能够在检修人员工作时有效地将待检修设备和带电设备隔离起来，保证检修人员的安全。需要注意的是，高压控制设备和低压控制设备的功能是有区别的，但基本工作原理一致。

1．2．2 电流互感器

电流互感器的作用是将一次回路的大电流变换成二次回路的小电流（通常额定电流为5A），而变换的目的是减小监视、检测、计量系统工作状态的二次回路的电流，这样可以提高电路的安全性能，降低二次回路的设备成本。其基本工作原理仍然是电磁感应原理。

1．2．3 电压互感器

电压互感器与电流互感器的基本工作原理一样，是把一次回路的高电压按一定的变比转换为100V或更低等级标准的二次回路低电压。变换的目的是降低监视、检测、计量系统工作状态的二次回路的工作电压，以提高电路的安全性能，降低二次回路的设备成本。

2 一次设备主要故障问题

2．1 电力变压器故障

（1）首先是听声音。正常运转时，设备发出的声音是有节律的，不会令人感到杂乱无章。如果声音是杂乱无章的，那就要考虑变压器设备是否出现了问题。而出现异常的原因有：多个大型动力设备同时运行，造成变压器超负荷运转，直接导致变压器声音异常；变压器的内部零件出现松动或者是低压线路发生接地、短路等；变压器引线间连接处焊接不均匀而造成设备产生大量热量，或者是焊接处断开，三相电压的平衡受到破坏，导致用电设备受损。

（2）渗漏油。变压器运行过程中经常出现的一个问题就是渗漏油。当渗油严重时就会从设备的破损处不断溢出，这时若已经看不到油位线就要立即停止运行，待检修人员检修。但如果是在规定的油位线以内，设备就可以正常运转。变压器中的油不足时，会导致套管引线和分接开关处在油面之上，与空气接触，这样它们的绝缘性能就会降低，从而造成电流通路也就是击穿放电现象。引起变压器渗漏油的原因有：焊缝开裂或密封件失效，运行中受到振动，外力冲撞，油箱锈蚀严重而破损等。

（3）引线故障。如果出现引线问题，变压器将不能正常运转，严重的话可能会造成变压器着火。因此在出现这个问题后，要仔细检查检修，尤其要注意接线柱是否松动。另外，细节上也要特别注意，比如变压器的运行环境必须处于干燥状态，还要按时对变压器进行绝缘性能的检测试验，定时检查变压器的磨损和老化状况。

2．2 高低压控制设备故障

2．2．1 断路器故障

断路器故障主要表现是断路器拒动和断路器误动，简单来说，就是该运转的时候它不运转，不该运转的时候它却在自动运转。

（1）断路器拒动。断路器拒动指当保护器发出跳闸或合闸信号时，断路器发生故障，没有按照信号要求的指示发生动作。而导致这种故障的原因有很多，比如直流电压不稳定、二次接线发生错误、蓄电池没有电等。除此之外，大轴发生窜动、销子脱落和操动机构出现问题也有可能导致这种故障出现。

（2）断路器误动。断路器误动指保护器没有发出跳闸或者合闸信号，断路器却进行了跳闸或者合闸动作。造成断路器误动的原因主要有以下几种：

1）断路器跳闸线圈所接的负极电源接地，使电源的工作电流分流到地上。

2）电路器的跳合闸线路出现老化，其外层包裹的绝缘皮受风化而破损，导致它的绝缘性能降低，引发断路器误动。

3）当合闸接触器的动作电压达到其最低限度时，也会引起断路器误动。这时检修人员需要慎重选择断路器型号。

2．2．2 隔离开关故障

隔离开关是变电站中必不可少的一次设备，其发生故障的几率十分高。隔离开关出现的问题主要是载流接触面过热或者是接触不良。隔离开关的触头和接线座是隔离开关最容易发生故障的地方，再加上隔离开关自身设计缺陷的原因，会导致隔离开关在使用过程中载流接触面过小，从而造成单位面积内所承受的热量过高。隔离开关接触不良的原因主要有2方面，一方面是因为制作工艺不精、产品不合格导致的，如现在有些制造厂家制作工艺落后，隔离开关产品本身质量不过关；另一方面是由于施工过程中没有规范操作，比如在安装的过程中，安装人员没有安装到位，导致接线与触头没有很好地结合在一起，进而出现松动。

2．3 电流互感器故障

电流互感器发生故障的主要表现是在设备运行过程中经常会出现声音紊乱与设备发烫等现象。出现此情况的原因总结起来有以下几点：

（1）电流互感器外面都会包裹一层绝缘体，当绝缘体包裹物的包裹松紧不一时会导致击穿现象。绝缘出现问题还可能是因为电容屏错位或者绝缘干燥等。

（2）安装时，安装人员不熟悉安装工艺，导致安装错误，检修人员不细心检修造成错误，这些都可能导致接线头发生松动、局部过热或者放电等情况。出现上述问题时切忌继续使用，要及时停止运行进行检修。

2．4 电压互感器故障

电压互感器发生故障的原因有以下几点：

（1）如果电压互感器散热效果不佳，有可能直接导致回路断线。

（2）如果长时间不间断工作，流过电压互感器的零序电流会不断积累变大，最终导致电压互感器压力过大，发生炸裂。

（3）电压互感器内部线路有可能会出现短路，这时电流迅速增大，互感器或者熔丝可能会被烧坏。

（4）检修和安装人员的原因。

3 结语

随着科学技术的快速发展与进步，将偏远地区的电能通过长距离、大功率输电线路输送到大中城市已经变为现实。而要保证电能在输送过程中的安全，变电站的设备安全运行至关重要。检修工作的完善要求工作人员在具体操作中细心观察，遇到问题及时解决，这是整个变电系统处于稳定和安全状态的可靠保障。

［1］姚莉．变电站一次设备安全运行及故障分析［J］．民营科技，2014（1）

［2］郭猛．变电站一次设备安全运行的重要性与故障原因分析［J］．企业技术开发，2013（1）