变电站一次设备安全运行及故障分析

华电电力科学研究院有限公司山东分院 陈秀斌

1 电气防雷接地和主接线设计

1.1 防雷接地设计

在变电站改建实际开展过程中，防雷接地设计是其中较为关键的方面，当下一些变电站经过改建，采用的模式都是增加一些防雷保护的手段，用这种方式致使变电站改建资金投入较大，为了避免对变电站改建的资金造成浪费，可以在变电站的改建过程中，注意一些问题的处理，最主要的是与主接地线间的有效连接，对变电站的防雷是非常关键的。另外，在变电站接地施工过程中，要注重组织相关人员，检查好接地电阻的参数。对变电站原本的一些防雷接地措施，可以检查这些设备的保护效果，若是在其中发现漏洞，要及时进行改进，在防雷方面要做到尽量完善，防患于未然。

1.2 电气主接线设计

在变电站改建设计过程中，需要保证变电站的改建规划能得到有效落实，并将变电站的主接线展开合理设计，将主接线设计作为重要的基础。在变电站电气系统的实际运行过程中，主接线设计是非常重要的影响因素，要保证主接线设计得到有效落实，这样可以最大限度保证系统运行保持良好的稳定性以及安全性。同时，变电站的主接线设计对工作人员专业素质要求较强，因此在进行主接线设计时，要注重安排专业设计人员，按照规范化以及严谨性的原则，处理好主接线设计的各类细节。同时，结合变电站的电气配置情况以及继电保护情况，对主接线的方案进行充分考虑，选择科学的设计方案，使变电站安全稳定运行。主接线设计需要对各类的运行环境有足够的适应能力，保持良好的灵活性。

2 主变选择方面的问题

变电站的主变选择也是在改建设计中较为关键的部分，直接影响变电设计的实际效果。设计人员在对变电站的主变选择展开设计时，要注重采取科学的方法。通常而言，变电站的主变选择主要涉及以下两个方面。

一是在变电站改建设计过程中，人们总是认为主变选择就是考虑变压器的容量。但其实这样的想法较为片面，在变电站的改建设计过程中，确定主变压器的数量也是非常重要的。一般情况下，结合变电站的客观需求，可以对变压器的数量进行明确，同时主变压器的位置也会影响到其数量。若是变电站本身处于城郊的位置，那么选择一两台主变压器就足够满足需求。若是变电站超过一定的规模，在这种情况下与其他变电站相距非常遥远，一两台变压器是无法满足实际需求的，可以选择三台变压器。在变压器容量进行确定时，要对一些因素展开分析，在对各类因素展开综合性分析之后，进行合理选择[1]。

二是变压器的供应商也是变电站改建过程中重要的影响因素，不同变电站在改建时，对变压器有着不同的要求，因此要保证变压器质量与品质，以满足变电站的客观需求。同时，要保证供应商的生产能力以及供货方面要及时，避免变压器供货不及时对变电站的改建造成影响。

3 电气设备的选择

在变电站改建方面，国家制定了一些原则和政策，尤其对变电站改建的安全、经济等方面，提出了一定的要求，需要在安全、经济以及科学的原则下展开变电设计，并且要在满足一些客观条件的情况下，对电气设备展开选择，最大限度满足电气设备在运行以及维护水平方面的要求。同时，结合以往变电站设计的一些经验，在对电气设备展开选择的时候，要分析以下几方面问题。

3.1 新增电气设备的选择

在变电站改建规划设计过程中，涉及新增加一些电气设备的问题。工作人员可以按照以往变电站设计的经验，以及变电站改建的客观情况，对电气设备展开选择，从一些变电站改建的情况来看，主要是增加一些隔离开关、电流互感器以及断路器，结合这些设备的特点，要满足设备参数方面的要求。如隔离开关方面，通常采用频率为50Hz，进口开关要有频率方面的要求。再比如断路器的选择，在运行中断路器的负荷电流要比额定电流小，额定电压要比系统最高电压高等。结合变电站改建的实际需求，各类设备的参数要达到相关的要求。

3.2 变电站无功补偿装置的选择

一般情况下，变电站采用的是并联电容器的补偿措施，为电网提供可调容性无功，对感性无功进行补偿，从而减少电网的损耗，提升电网的电压。在变电站的改建设计过程中，结合设备的选择情况，对无功补偿提出意见。一般情况下，电容器的额定电压，要能够承受1.1倍的长期工频过电压。另外，在装置分组回路方面，回路的界面需要按照额定电流的1.3倍进行选择。同时，在电抗率方面，要按照电容器进入电网的谐波情况进行适当的选择。

4 配电装置和平面设计途径

变电站在改建过程中，配电装置以及平面方面要按照行业的相关技术要求，对配电装置展开合理的设计。当前，变电站改建工程受到高度重视，国家也在这方面制定出详细的规范，在配电平面设计方面需要遵循相关原则。另外，在原本的技术上，要进行适当的改进以及革新，最大限度对当前的资源展开利用，让设计具备足够的可行性以及科学性。同时，要注重变电站改建的经济效益问题，尽量以最少的资金以及资源得到较好的设计效果。

在对配电装置展开选择时，要分析装置是否能满足设备的相关要求，并对配电装置检修加强考虑和分析，尽量降低检修的技术难度，可以避免对资金造成浪费，并提升设备的安全性以及稳定性，减少维修的次数[2]。最后，要对配电装置的改进设计以及平面设计展开全面评估，各部分要保持良好的协调性。变电站改建是一项较为复杂的工程，在变电站改建过程中，变电一次设计较为关键，并且对专业性有着极高的要求，要站在未来变电站发展需求的角度，对变电站展开合理的设计，满足变电站工作的各方面功能要求。

5 变电站一次设备安全运行及故障分析

5.1 接地故障

从直流电源系统入手，接地故障是常见的故障形式。该故障可以分为三种类型，主要是电阻性接地故障、有缘接地故障以及不科学连接造成的过分支接地故障。产生接地故障的影响因素较多，如果材料质量不符合标准则会发生故障。同时，外界因素也是重要影响之一，包括动物的行为、湿度和人的行为干扰等。将劣质的绝缘材料运用到直流系统设备上，不仅会在一定程度上对绝缘的性能和效果产生影响，也会发生直流接地的现象。而且，当前我国一些变电站是建立偏远山区，这样的条件下动物会影响电路设备的合理运行，由此则出现接地短路问题[3]。另外，环境比较潮湿的情况下，暴露在外面的设备元件会受到损害，加之人工操作不合理都为直流接地故障发生提供了可能。

5.2 环路故障

一般情况下，变电站的直流系统不是唯一的，为了满足供电要求往往配备两个系统。但值得关注的是这两个系统是独立的，而且在接线的形式和供电的形式上存在不同。不合理的接线形式就会对设备的运用产生影响，如发生环路故障。倘若两个系统都出现了环路问题，那么就严重降低了蓄电池的使用性能，影响其使用年限。而且，在一定程度上会牵连其他设备的正常使用，严重时会出现火灾，对人们的生命安全造成威胁。

5.3 充电问题

充电机在变电站直流系统当中充当着较为重要的地位，然而变电站在运行的过程中，因为工作人员未重视充电机运行维护工作，则发生了充电机电压不够稳定的现象。在此基础上，相控电源的温度逐渐升高，这严重损害了充电机的性能，一般情况下会对充电机使用时间产生影响，严重时则会对直流系统的安全运转产生很大影响，甚至出现安全问题。

5.4 蓄电池问题

蓄电池的种类比较多，在运行参数和性能上也会存在不同。变电站直流系统运行时，在不能进行全面的不同类型蓄电池维护情况下，影响了蓄电池的性能，使用时间受到严重影响。而且，在这样的背景下增加了蓄电池故障发生概率，这从根本上影响了变电站的安全稳定运转。

以上则是变电站直流系统运行维护过程中存在的问题，应引起工作人员的关注，做好维护和运行工作。

6 变电站一次设备安全运行及故障的解决措施

6.1 运用直流接地故障定位技术

变电站直流系统是以单母线分段作为根基，然后借助双电双充的模式开展工作，通常以阀控铅酸蓄电池为主。这一系统组成主要涵盖了蓄电池组、危机绝缘监测设备，还设置了开关电源整流模式。这一环节当中，通过模块化的管理模式，对不同阶段的运行数值进行控制和监督，然后借助自行控制系统的运营体系，以此实现科学管理的目标。结合现阶段的实际情况，我国变电站所涉及的直流系统，都是以高科技为支持。通过电源开关充电设备的运营，彰显出具有个性鲜明的电源装置，让直流电源更加稳定和可靠。

从根本上来说，直流接地故障定位技术实际运用的过程中，应以接地故障定位装置为依靠。该项技术在应用时以带电检测为主，不需要拉回路的情况下就可以有效实施定位，最终会让直流系统更加安全和可靠。另外，倘若已经知道一个直流电源出现了问题，在这个前提下就可以发挥直流接地故障定位装置的作用，通过信号注入的方式，对接地故障进行十分准确的位置定位。如果变电站系统当中涵盖了较多直流电源，在出现接地故障时，依旧处于带电状态之下，则可以正常母线作为切换馈线支路，然后进行位置的确定。这一环节当中实施合理的支路接地异常问题检测，提升了检测工作的效果和质量。

6.2 做好充电设备运行维护工作

变电站直流系统实际运转的过程中，蓄电池的设置工作较为关键。无论蓄电池充电多少，都会发生波纹参数不准确的现象。这一过程中对充电设备电压也形成了极大的影响。为了防止出现与其相类似的问题，应以合理的形式进行规避。如要加大检测力度，以更加详细和真实可靠的检测为主。然后，完成检测之后要认真做好电流和保护信号数值的记录，让其具有准确性，实现母线输出具备合理稳定电压值的目标。如果变电站直流系统是以正常的工作状态为主，充电机就可以为变电站提供相应的直流电源。如果出现浮充的情况，交流电源在实际运行过程中发生了问题，直流系统运行时就可以获得蓄电池的供电电能。在此情况下，因加强充电机维护工作。之后，以责任机制有效完善为根基，分析故障发生的责任人，并对其进行严肃处理和改进。相关工作人员在后续开展工作过程中要格外注意，防止出现类似的问题，最终也会保证变电站直流系统安全稳定的运转[4]。

6.3 完善蓄电池的有效维护工作

通常情况下，蓄电池如果在设计过程中发生了一定问题和不足，这就会严重影响蓄电池的使用时间，从根本上来说也会对容量产生极大的影响。为了防止这些问题的发生，必须要求工作人员从多个角度上实施蓄电池的检查工作，让电压和绝缘体都能够正常稳定运行。然后，针对蓄电池开展维护工作时，以定期检查为主，并实行充放电[5]。总之，对蓄电池的合理维护工作开展需要工作人员更加细心，加强每一个维护环节的实施和运转，真正的保证维护工作更加有力和高效。

6.4 升级机电设备合理运行维护

从变电站实际运行环境入手，其中要关注充电设备充电情况，因为会发生充电不足或者超出充电范围等问题，也可以出现直流系统当中所展现出的波纹参数不符合标准的现象。同时，关注以上数值之外，还要关注逆变电源谐波会对充电设备所形成的影响，注重其对电压形成的干扰。在此基础上，创设科学和完善的监控系统参数模式，工作人员开展直流系统运行维护工作时，为了让蓄电池获得安全保障，要做好交流输入电压和直流输出电压的稳定保证工作，这就要从充电设备入手，进行有效用电设备的检测，并开创强有力的核查模式。另外，这一过程当中以规范为操作为基础，倘若蓄电池在交流电源当中出现了故障，则也能够供系统的平稳供电。因此，电力企业应对机电设备的有力运行和维护进行完善。

综上所述，近年来国内城市化的建设不断加速，各地的用电趋势在不断递增，导致变电站要承受的工作负荷不断增加。这在一点程度上，对供电的稳定性以及安全性提出要求，另外也需要变电站内各类的设备达到更加完善的功能。从当下发展情况看，一些变电站管理模式均存在问题。在变电站改建过程中，要保持超前的意识，对变电站中的各类设备进行合理选择，并开展合理的变电设计，让变电站可以在新时期下实现稳定运行，满足当地社会的实际用电需求。