变电站一次设备安全运行及故障解决措施

内蒙古电力（集团）有限责任公司锡林郭勒供电分公司 周鹏飞

现代社会的快速发展和电网系统性能不断升级优化，变电站内的各类基础设备都在向智能化、自动化等方向迅速发展。在这一过程中，变电站一次设备的长期正常与稳定可靠运行直接与整个电网设备的正常可靠运行息息相关。在此基础上，下文中简要介绍了变电站的主要设备，分析了常见故障，提出了变电站安全稳定运行的几种解决方案。

1 设备以及故障

电流和电压互感器。由于变电站在一次装置运行工作时施加的最大电流幅度和输出电压变化都相对很大，因此需要增设一些设备来降低变电站一次设备运行时最大的输入电流强度和输入电压强度。变电站运行维护期间使用的各类电能测控计量装置，充分保障着变电站系统的可靠正常高效运行和线路供电的安全稳定。同时还通过电流互感器等将电流信号或输出电压直接转换成相对较小的较次级输出电流或电压，以快速满足整个供电线路网络系统的供电设备需求[1]。

高低压开关。高压柜和中低压开关柜均由至少两个独立主开关柜座组成：隔离式开关柜和断路器开关。隔离保护开关设备保护的主要功能是保护员工基本人身安全，保护变电站人员或维护人员等在设备日常维护使用过程工作中人身安全和电气功能使用安全。断路器开关一般按其工作环境的最大容许电压范围进一步分为低压断路器和超高压断路器。高压断路器开关功能和一般低压断路器开关装置的基本功能相同，只是开关电路两端的输出电压强度大小不同，断路器开关功能是正常运行的电路前提下的切断、承载动作和保护闭合电流、电源的安全和供电，它切断任何可能出现的异常电流，以确保稳定性。

变压器。通常由线圈绕组中初级部分的绕组线圈、次级线圈绕组部分和线圈绕组铁芯部分组成，利用变压器电磁感应谐振技术原理可做到自动谐振，达到自动补偿线圈绕组中交流电压范围的技术目的。变压器组既是构成变电站稳定运行的变电所各种基本电气辅助供电设备装置结构之一，也是电网内供电安全性能的电气传输系统设备重要配置环节之一，要切实做到保证各变电站中的电气一次设备变压器系统的可靠有效安全运行，尽量优先选择与使用质量好的设备，变压器的质量问题会造成明显隐患，影响电力的可靠正常传输[2]。

随着自动化供电及网络建设应用技术不断成熟，智能变压器系统已实现电网中自动化供电系统条件环境下对传统变压器的替代。智能变压器可通过网络的连接传输，通过网络来与系统其他应用设备或通信系统等实现各种数据通讯共享和实时数据交互。新型的智能变压器一般由各种测量电流设备和多种电压传感器装置组成，智能变压器实现了集成多种智能设备，实时监控和调整设备正常的运行。智能变压器确保了变电站内全部的自动控制设备处于良好运转状态，一直在其可靠、稳定、安全高效的使用条件下运行。

智能变压器控制系统的工作监控模式，主要是指借助数字传感器直接采集智能变压器的工作过程出现的一些实时信息，通过计算机数字分析智能变压器设备当前阶段的运行情况，进一步可实现系统自动报警。一般来说，智能变压器产品出厂调试前，厂家应该将功能特性信息和产品结构信息中的各种参数全部记录入到智能变压器功能模块中，从而达到最大限度减少外界因素对系统的各种干扰。

2 研究现状及故障解决措施

变电站智能监控感知系统是一种近年来迅速兴起的一种的新型变电站技术，通过智能监控设备等现代化技术，弥补以往人工值守监控变电站的一些不足，同时能避免变电站安全隐患发生。在现代变电站实际生产管理中，使用智能一次设备能提高电网整体运转效率，保证生产状态的持续稳定性。同时可提高处理电力运行监控和设备数据的效率，保证各项数据及时得到研究分析。

我国目前变电站智能化监测工作起步仍较晚，现有智能变电站技术仍无法处于技术主流，监测的效率低，无法真正进行智能实时远程检测。在新时代，国家对变电站安全管理更加重视，对智能变电站监控的研究亦获得了一定的发展，取得许多重大技术突破，新型智能化监控设备将逐步被应用于变电站。目前，我国有自动监控和处理设备以及手动检测和诊断设备作为维持变电站一次设备运行的测试设备。与老旧的设备功能相比提升幅度很大，但一些智能设备实际应用功能过于单一，不能真正地解决应急、不能真正预防问题。因此，为了显著提高智能化变电站工作人员的生产工作质量和运营效率，需要着力研究智能行为感知策略和智能故障检测技术。

2.1 互感器

互感器故障主要包括互感器的故障，互感器故障是变电站一次设备的一种常见维护问题，互感器故障的原因包括互感器本身的质量问题、安装环境以及长期运行造成的绝缘损坏和破裂[3]。电流互感器故障的主要原因是互感器上的负载过大而导致故障。此外，如果互感器的内部零件变得松动和绝缘，需要立即进行处理。如有漏电击穿等，则提示电流互感器信号异常。当互感器系统发生电压故障时，立即采取措施停止使用互感器设备，及时分析查找引起互感器故障原因，将互感器故障造成的损失降到最低。

解决方法：由于电压/电流互感器结构和特性复杂，误差类型较多，可以分为多种因素，在故障排除过程中，应以实际工况作为解决目标问题的依据。例如，如果高压熔断器反复熔断，则必须检查内部元件的绝缘性能，同时检查层间和匝间缺陷。如果是变压器，必须及时停止供电并采取负载切换等措施。

2.2 高压开关设备

高压开关故障的一个较常见的缺陷是开关接触不良，如果变电站内部运行工作中发现接触臂或开关接头等接触不良，可能会因此导致开关接触面温度持续升高，同时也可能会因而导致断路器合闸操作受阻。高压开关存在的一些故障可能是由于电力施工操作人员整体的设备安装工艺水平并不十分高，以及电气设备安装工作过程中绝缘隔离开关材料本身造成的质量问题。

解决方法：如果发现变压器和高压开关内部有金属触点被卡住或发生接触性能不良故障的异常情况，首先检查其隔离开关外壳内部材料是否已生锈，并定期清理已经腐蚀及生锈变质的结构件。另一方面，要重点检查开关系统的生产安装作业过程是否符合电气绝缘开关设备的现场安装质量标准，测量绝缘开关各部位安装的尺寸，对不准确现象或发生松动问题的部位需进行检查和适当加固。

2.3 变压器

变压器故障类型主要有分为变压器漏油、烧毁、异响和引线故障[4]。漏油问题是变压器故障的一大问题，出现的第一时间并不会导致变压器出现故障，但是会减少使用时间并增加安全风险。如果在变压器绕组外部附着一些黑色液体，通常可判断变压器为已经损坏的变压器，但也要排除人工操作遗留的可能性。因此，在实际维修工作中必须定期仔细地检查各种变压器。同时由于部分零件或连接螺栓松动或连接断裂，变压器本身在工作运行的过程中剧烈的摩擦振动变形和各种设备故障也都可能导致绕组油温骤然升高，导致变压器故障。

变压器温度升高的异常现象，通常表现为变压器工作温度的上升程度显著高于该变压器的正常额定最高工作介质温度，即认为是一种高温异常。变压器为什么发生温度异常的原因有好多种，一是有可能因变压器系统长期处于高温和过载和超负荷下运行时导致的变压器温度高异常，还有可能由变压器结构缺陷老化等问题、导致引起的系统长期高过负荷运行，导致变压器自身的器件温度不断升高。变压器设备的在运行工作过程中可能会或多或少出现其中的发热问题，维修操作人员如果在现场工作中只是检查了功能、没有对深入的原因进行分析，草率解决了表面问题，使得变压器出现发热的原因没有解决，导致了一次设备变压器系统的散热保护功能长期受阻，设备的使用寿命下降。

此外，变压器漏磁等的技术缺陷也同样会间接造成涡流使一次变压器绕组设备本体上的金属箱体发热，导致一次变压器线圈整体温度波动过高；最后，变压器系统中出现的变压器绕组异常和放电介质温度变高也是一样会引起绕组内绝缘材料性能劣化，会造成变压器线圈内壁上的股线以及变压器绕组材料发生老化变形现象或内部严重高温，进一步导致了变压器线圈性能劣化。

变压器漏油的外部迹象要么是出现在变压器结构部件外部的黑色明亮粘性液体，要么是出现在变压器内部结构坑中的油。变压器出现的异响表现为与正常工作的有规律声音不同，变成了无规律的异响，这样表示变压器的工作电压不稳定、或者内部零件出现异常，需要进行有关的检查。同时还有变压器的引线故障，这种故障虽然出现的频率不高，但是也需要对引线的性能和接触方式进行检测。总之，变压器本身结构密封不合格、焊接接头质量不合格、变压器本身可能有外部负载或过载运行，都容易导致变压器的故障出现，造成变压器设备本身的质量下降，出现前文所述的各种故障类型。

解决方法：对于变压器因工作温度值异常等引起的变压器故障，可适当采用油浸试验、电路绝缘电气特性试验等一些实测检查方法，在很短时间范围内即可掌握整个变压器绝缘的基本运行变化情况并可进行各种综合分析。需要对整个系统分析，判断变压器是否应该处于高负载状态运行，并判断这种运行持续的时间，否则变压器有可能会发生短路的危险情况。

对于变压器发生漏电，首先需要检查该变压器结构部分间的绝缘焊接与可靠性，并应测试绕组各接地部分之间的可靠性和连接稳定性，检查变压器线圈本身之间的机械气密性能。如果检查中零件性能不能满足要求，必须及时更换；其次，还应调查变压器过载运行的原因，进一步优化工作模式。另外，如果出现漏油问题必须及时清理泄漏的油体，以免漏油造成其他设备故障或燃烧等严重事故。

2.4 断路器

断路器故障又分为断路器动作拒绝故障和断路器错误故障。断路器拒动意味着还需要信号、而该信号由合闸时发出，断路器出现拒动报警的主要原因多种多样，主要是有线路电压输出不稳、线圈绕组接反、熔断器外壳接触电阻不良、装置错误安装位置等[5]。

断路器错误动作是指断路器的本身引起的跳闸动作和误分闸的操作，造成断路器错误动作的一般原因包括断路器长期使用后导致的接线条件劣化、绝缘部件损坏、接线故障过多、操作误差、负载侧错误接地等。万一系统出现了断路器故障，设备与测试检验人员必须要慎重的选择断路器，延时型和冲击电压不动作断路器这两种是比较可靠的产品。

3 结语

变电站系统一次设备自身的电力安全生产运行环境，主要包括由互感器电气安全稳定运行、高压开关柜件的电器安全生产运行过程和变压器绕组的设备安全平稳运行全过程组成。本文详细分析讨论了目前变电站的一次设备电气运行环境监控中的常见故障类型及其成因，并逐一针对其中各类电气故障提出详细方案。变电站一次设备系统的电气安全及运行故障包括广泛多样的内容，在实际管理过程中，管理人员必须认真负责地对电气设备各个主要部分及时进行安全维护管理和预防性检查，尽量做到减少变电站一次设备故障发生，进一步改善变电站工作效果。