变电一次设备故障检测及检修的探讨

孙文选

（国网兰州供电公司，甘肃 兰州 730060）

变电一次设备主要指电力系统中发电、输电、配电的主系统设备，例如变压器、断路器、隔离开关等。一次设备在运行中存在的各类隐患是导致变电站非计划性停电的主要原因之一，易给企业造成重大损失。变电一次设备的状态检修是电力系统中作用最为重要的工作之一，可以较为高效的对电力系统的隐患加以排除。

1 变电一次设备的概述

在科学技术快速发展的影响下，电网智能化的发展迅速，并且智能变电站各类检修技术也随之出现。要将变电站变电一次设备的高效运维管理作用发挥出来，不但需要全面地对智能变电站运行情况稳定的把控，还需要定期对变电一次设备的运行状态进行评价。

变电一次设备的检测与检修属于运检管理中的一项重要工作，主要作用是针对一次设备进行全面的监督和管控，并针对设备带电检测发现的故障加以排除，按照规定及要求开展定期的检测维护工作。主要涉及到下列几项工作：首先是全面监测工作，利用最前沿的设备以及专业技术对一次设备的运行工况进行全面监控、分析和观察；其次，故障的分析主要是结合监控工作获得相关信息数据，并且将所有的数据与相关标准及参数进行综合对比分析，这样就可以更加高效准确地对故障进行判断；最后，结合设备实际运行情况编制出切实可行的检修方案，并且对故障问题制定针对性的预防和解决方案，确保设备能够始终维持在稳定的状态[1]。

2 电力系统变电一次设备状态检测及检修

在实际针对变电一次设备实施检修工作的时候，务必要重视设备运行状态的检测，并且制定完善的维修工作方案，或者专门设立工作平台。例如设备运维部门可以设置状态评价中心，状态检测人员与设备检修人员同时开展工作，充分结合设备各方面运行情况来落实检修方案，确定检修工作的内容和规范标准，利用各类带电检测手段来提升设备运维的整体水平，形成设备检测检修高效联动体系。检修工作的开展还应当充分结合设备各方面情况来对制定后续各项工作的方案，并对工作中可能遇到的问题制定针对性的预防和解决措施，对于设备当前运行状况加以综合评估，预测设备可能存在的隐患，从而制定检修工作方案。在实施上述工作的时候，应当重视各类成本控制，尽可能地确保各项工作能够按照计划有序地开展。

3 变电一次设备故障的常见原因

变电一次设备接地异常会直接导致一次设备故障，变电站的所有设备都要接地，变压器的中性点接地称为工作接地，主要作用是加强低压系统电位的稳定性，减轻由于一相接地，高低压短接等原因产生过电压的危险性，例如在中性点接地电阻阻值过大时会导致三相负载不平衡，接地点电位偏移，相电压升高烧毁用电设备。设备接地的原则是使设备与大地之间的电阻尽量小，实际中接地主要为就地接地、大面积接地方式。就地是指在变电站设置接地网，一般在变电站设计的时候提前规划好接地网。大面积接地是指设备与接地线之间的连接处要大面积接触，为了保证与大地之间的电阻足够小，避免产生过高的电压，需要根据可能产生的漏电流的大小选择合适的接地线[2]。根据规范《交流电气装置的接地》DL/T621-1997，有各种高压场所的接地电阻的要求和计算110kV以上变电站均为大接地短路电流系统，在一般的电阻率地区工频接地电阻允许值不大于2000/I欧，I为计算用的流经接地装置的入地短路电流，或者不大于0.5欧。变电一次设备投运的时候，外界各类不良因素往往会对系统电流和电压造成诸多的影响，并且导致变电设备发生短路，从而损害设备。如果设备出现了短路，如果不能快速消除短路电流，绕组就会随之出现形变的情况，最终降低设备状况以及使用寿命。又由于一次设备的周边不会安设保护结构，所以易受到雷雨天气等外界不良因素的影响而导致变电一次设备出现故障，会对整个电力系统的运行造成巨大的影响。

4 故障检测与检修

本部分针对变电站内部分主要一次设备探讨了设备运行中产生的主要故障、产生原因及故障的检测与检修。

4.1 变压器

变压器可以说是变电系统中较为重要的一个部分，其运行情况往往会对变电站的运行情况造成诸多的影响。在针对变压器故障进行检修的时候，工作人员需要秉承严谨认真的工作态度，对变压器运行过程中需要承担的载荷等各方面情况加以全面地了解，在变压器运行出现各种故障的时候，第一时间加以解决。

经过调查分析，导致变压器故障的主要原因是受到外部以及内部故障共同作用所导致的。变压器内部故障通常发生概率较高的是变压器绕组出现短路的问题，在绕组层间和匝间短路时，电流增大，油面增高，变压器内部发出“咕嘟”声，电压不稳定，导致瓦斯保护或差动保护动作，产生阀门喷油现象。

变压器铁芯也是故障高发处，当变压器铁芯的接地电流检测数值明显呈上升趋势时，应该加以重视，可以认为主变铁芯存在局部过热故障，通常是由于铁芯或其金属构件有两点以上接地时，接地点间形成了闭合回路。在铁芯的接地电流较高时，此时变压器油色谱分析判断通常为“高温范围的过热性故障”，并同时伴有铁芯对地电阻降低、接地回路产生环流等特征，应急措施一般是在变压器铁芯接地回路串接限流电阻。变压器外部故障主要涉及运行中故障，一般是因为变压器所处外部环境因素而造成的。如果出现上述问题必然会对变压器的运行造成一定的损害，在变压器检修的时候，检修人员务必要对变压器的情况加以全面了解，并且应当对检修工作中可能遇到的问题加以防范。绝缘劣化也是变压器易发的故障，主要为内部局部放电导致，可以借助超声波探头来对变压器放电点进行检测，包括GIS组合电器在内，这些一次设备内部的局部放电会伴随声波发射，利用多个探头组合的阵列检测声源到探头的传播时间，可以有效定位局部放电部位[3]。

4.2 断路器

在整个电力系统之中，断路器故障发生的概率相对较高，最为突出的故障是断路器拒动。导致拒动故障主要是机械与电气故障两方面。若跳闸回路检查正常，一般是发生了机械故障，机械故障主要为传动操作系统故障，例如机构卡涩或传动连杆松动。当跳闸回路电源电压过低也会导致断路器拒动。高压断路器拒动的首要原因是电气控制与辅助回路发生了故障，例如分合闸线圈烧毁导致拒动发生。为预防断路器拒动，主要防范措施有以下几种：一是利用预防性试验检修期间，进行低电压分合检测，同时对机构全面检查。当断路器开断故障电流后，主要检查分合闸线圈位置是否正常、是否有烧毁迹象，以防断路器下次拒动；二是使用独立的出口回路分别启动主、副双跳闸线圈提高断路器动作可靠性；三是采用失灵保护用来保护主变等重要设备[4]。如果不能严格按照规定标准来对设备进行操作，那么也会给整个电力系统的运行埋下诸多的危险隐患。要彻底解决断路器中所存在的问题，还需要对导致问题的根源进行综合分析和判断。检修人员需要对变电系统中所涉及到的故障问题进行全面排查，并对变电系统的断路器进行检测。变电一次设备断路器都会设置自动保护系统，在出现系统故障的时候，保护系统启动断路器动作出口，在断路器分合的时候，往往会因为信号的延时或者是传递效果较差而造成设备不能正常运作，这个时候检修人员可以结合各方面实际情况分析。针对高压开关柜，由于断路器在柜体内部，可以考虑加装温度感应装置对运行中的断路器进行隐患监测，如果发现运行中的断路器温升过高，此时运行人员可采取减小负荷的措施，温升如果继续增高，在允许停电的情况下，应使断路器退出运行，采取安全措施后，对其接触部位进行检查和处理。

4.3 避雷器

为了对电力系统运行安全性加以保证，必须在各个变电站内安装避雷器。避雷器的作用就是将雷电流引入到大池，避免雷电对设备造成任何的损害。避雷器的安设应当对环境因素加以综合考虑，多发雷电的地区应当选择使用高强度的避雷设备，同时在设备周边设置绝缘结构。一般来说，避雷器故障往往都是因为灰尘污染或者是含有杂质的雨水污染所造成的。一些避雷器也会在长时间的使用中出现老化的问题。由于避雷针通常都是安设在露天的环境之中，所以恶劣的环境往往会对避雷器的使用效果以及使用寿命造成一定的损害。安装有在线监测装置的避雷器可以实时监测避雷器泄漏电流，泄露电流指的是避雷器接入系统后流过避雷器阀片芯体内的电流。避雷器通常情况下可看作绝缘体，在没有过电压时泄露电流是极小的。如果泄露电流增大，可认为避雷器芯体内阀片性能下降。一个完整的氧化性避雷器的泄露电流（全电流）可以分为三部分：氧化锌阀片（柱）产生的电容性电流、氧化锌阀片（柱）产生的非线性阻性电流和避雷器绝缘结构产生的电流。如果绝缘结构产生的泄露电流增大，则全电流的峰值也会随之变大，下雨天污秽严重时电流偏大较为明显。同时应注意，当系统接地电阻过大时，避雷器将不能正常对地放电，可能导致避雷器或主变等设备烧毁。

4.4 隔离开关

就实际情况来说，隔离开关的日常操作概率较高，在实际进行隔离开关安装工作时，如果没有提高铜铝接触面的接触效果，或者安装过程没有有效进行打磨，就会造成隔离开关发生接触不良的问题。一旦发生接触不良的问题，接线座的温度就会提升，从而会对设备的正常运转造成一定的限制。隔离开关温升的原因主要有以下几点：一是刀闸长时间处于合闸状态，经过多次分合闸，弹簧弹性降低，最后导致接触电阻增大；二是受户外环境影响，接触面的脏污对防氧化层造成破坏；三是接触面温度升高时金属电阻率也升高，加速材料老化；四是刀闸的螺丝在运行中受热胀冷缩影响导致接触电阻增大。隔离开关常用的温度监测方法为红外测温，利用红外图谱的变化监控温度。由于变电站设备较多，设备实际巡检难度较大，部分变电站通常会安装温度监测系统，此类监测装置可以实现实时监测刀闸接头是否处于合位及其发热温度。合理安排负荷也可以降低刀闸发热隐患，隔离开关工作电流超过额定电流的70%时通常会产生过热，可以对承担大负荷的隔离开关进行增容改造工作，加大刀闸负载能力，减少发热故障[5]。

5 强化检修的策略

5.1 分级检测、定期检修与维护

检测人员在检测工作过程中做好变电一次设备的记录，在检测检修内容方面，按照相关规定对其开展状态评价，并根据变电一次设备的结构和整体工况将整个变电一次设备划分为不同的等级结构。根据不同等级中设备出现的故障，对其进行周期性的检测。而对于故障发生可能较大的一些设备，相关检测人员需要使用多种的检测方法进行检测。在检测过程中，需要制定一个合理的检测周期。通过定期检查找到存在隐患的设备，在很大程度上能够降低变电一次设备发生故障的整体可能性[6]。

在实际组织实施设备的定期检修和维护工作的时候，应当将工作的重点放在各个主要一次设备的运行工况上。虽然变电一次设备中最为关键的部分变压器与断路器都设有密度继电器、温度计、压力表以及其他辅助管理设备，但根据实际的工作情况，仅使用这些辅助设备进行监测，无法满足工作需求，为了使故障检修效率进一步提高，可以采用全面检修、定期维护以及其他带电检修等多种方法。

5.2 健全变电运行安全管理制度

变电运行故障会受到管理制度的影响，没有健全的管理制度来约束员工工作行为习惯则无法调动员工工作积极性。此外，没有管理制度来提高员工的安全防范意识，也会导致变电运行设备的故障率大大增加。同时企业要深入对事故进行研究和分析，对于已经出现的安全管理问题制定可行的解决方案。

6 结束语

在电网系统中，变电站是非常重要的组织与枢纽，本文分析了变电一次设备运行产生的问题及检测检修的方法，旨在说明电力系统中，变电一次设备故障引起的负面影响。在变电站中，变电一次设备是非常重要的部分，站内设备的良好工况，可以有效提高变电站电能质量。如果出现故障，会影响到变电站整体运行效率，此外还会加剧企业经济负担，正因如此平时必须做好变电一次设备检修工作，这具有十分重要的意义。