变电开关设备故障成因及检修对策

2023-12-19丁倩

科学与信息化 2023年23期

关键词：开关设备合闸配电网

丁倩

国网江苏省电力有限公司如皋市供电分公司江苏南通 226500

引言

随着智能技术的不断发展和进步，智能系统的可靠性和科学性也受到了广泛关注，要想发挥智能技术状态监测、调试等的作用，就要保证开关设备技术处理环节的规范效果，满足系统工程发展要求。

1 变电开关设备的优势

新型智能高压开关作为智能电网的重要电力设备，其最主要的特点就是能更好地完成电网状态的感知以及评估，并且能结合评估结果以及智能电网互动体系，建立优化控制模式，并为电网控制和支撑运行效能的优化予以管理。①新型智能高压开关设备的设计集成度较高，这就能大大减少资源的损耗，配合变电站智能化管理的基本需求，可最大程度上实现环保节能的目标。②新型智能高压开关设备对外采取的是IEC61850光纤以太网接口处理模式，无论是设计内容、现场调试工作量还是维护工作量，都会大大减少。③新型智能高压开关设备还具备较为合理的感知机制和评估机制，配合自身优化控制模块，就能为自身可靠性的优化予以支持。④新型智能高压开关设备在传统高压开关设备基础上进行了升级和改良，减少设备占地面积的同时，还能匹配智能化技术应用方案，维持良好的设备控制效能。

2 变电开关设备故障因素

2.1 过热故障

高压隔离开关的过热故障主要分为开关过热和导电回路过热两个方面。其中开关过热常见于高压隔离开关运行过程中，主要原因与其材质有关，也就是镀锌钢制销轴和黄铜轴套会在室外长期工作环境下遭受腐蚀，促使开关触头接触面积发生变化，接触电阻也会持续增加，此时，高压隔离开关的发热量也会不断提升。或者，夹紧弹簧夹后也会因接触面积变化而引发过热问题。至于引发导电回路过热的原因不仅与上述内容息息相关，也与接触面、合闸位置存在紧密联系，也就是接触面含有大量污垢时，极易减少触头接触面积，导致电流发生变化。或者，高压隔离开关未能完全执行合闸动作时，也会出现因负荷增加产生导电回路过热问题。

2.2 环境问题

配电网线路大多都裸露在室外，经常会因为不可抗的自然环境原因造成设备损害。一般经常出现的原因有风力原因、降水原因、闪电原因等。其中，由于夏季气候特殊，经常出现雷电情况，若设备遭受雷击，必然会导致设备损坏以及绝缘网络的情况。雷击故障一般有两种形式，直击雷和感应雷。直击雷就是指直接遭受雷击，通常情况较为严重，可能导致整条配电线路无法正常运行；而感应雷则相对受影响后果较小，但是发生的频率较高。若经常出现此情况，基本是由于避雷器绝缘子质量不佳，或是由于配电网线路没有采取有效的避雷措施，或自动化开关区域内避雷装置不达标，导致遇到特殊情况避雷装置没有发挥其应有价值。

2.3 分合闸故障

分合闸故障属于高压隔离开关故障中比较常见的类型之一，主要分为分合闸不到位和拒动2种类型。其中，分合闸不到位表现为分合过大或动作未能达到分合闸要求。这种情况下，分合闸后会导致接触面积发生变化，产生持续过热问题，若未能及时处理，极易诱发严重故障[1]。引起此类故障的原因比较多，例如，触头表面存在大量油污、灰尘等，促使高压隔离开关因长时间遭受腐蚀，转动摩擦力明显增加，合闸时很难达到相应位置。或者，连接螺栓松动也会引起此类故障，即用于连接机构连杆的螺栓位置发生变化，改变合闸位置。底座因腐蚀问题引起线夹形变，促使合闸位置发生变化，同样是引发故障的原因。拒动故障是高压隔离开关无法执行分合闸动作，难以完成分配电能和电压操作。产生拒动故障的原因也比较复杂，包含多个方面，比如，受到外部环境的影响，也就是室外温度过低，冰冻机构转动轴销，此时转动轴销无法执行分闸动作。静触头接触部分被高温烧坏而无法正常工作，也会产生拒动问题。如果存在传动轴销脱落的情况，传动机构与闸刀相互分离，同样无法执行合闸动作。

3 变电开关设备故障处理措施

3.1 过热故障处理

高压隔离开关过热检修可以从不同方面入手，例如，从材料质量角度出发，长期于室外条件下使用，高压隔离开关遭受腐蚀问题是引起过热的主要源头。因此，可以将隔离开关的材质进行合理调整，降低该方面影响，也就是选择导电性能、强度等均能更具优势的材料作为开关的主要材料，并将螺栓材质更换为不锈钢。此时，高压隔离开关的性能便能够得到大幅提升[2]。如果从结构来看，需要对隔离开关的不同结构进行检修，比如，检查极易发生接触不良的触头等部分，明确具体腐蚀区域及时清除表面腐蚀和氧化部分，并更换老化部件，然后将螺栓及时压实、拧紧，确保不会再次出现接触不良问题。也可以根据过热程度，在压紧螺栓前向接触部分涂抹导电膏，提升导电性能的同时，也能增强抗腐蚀能力。对导电回路过热故障进行检修时，需要先从引起过热的根源入手，具体方法为先检查高压隔离开关是否存在接触不良的情况，特别是动、静触头弹簧夹、螺栓等问题，一旦符合标准，需要及时清除腐蚀或氧化部分，防止接触面积变化增大电阻。然后，及时对回路的温度进行监测，可以利用红外线测温仪来实现。监测指标主要包括升温速度、发热温度等，确保可以实时掌握温度变化情况。如果短时间内回路温度变化明显，表明导电回路过热严重，需要采取不同策略，比如调整变电站运行方式，或者采取负荷转移，确保不会持续产生过热的情况。

3.2 替换处理

在配电网自动化系统试运行期间，为减少自动化开关对其造成的影响，工作人员在操作过程中，要及时将产生问题的部件进行调整，而设备的维修工作可以从以下几方面入手。首先，检查开关内部故障情况，分析故障出现原因以及发展程度，若在检查过程中发现已无法进行修复，则立即更换该部件。其次，检修人员还需要仔细将电气内所有开关内部的线圈检查清楚，其他具体接触点的运行情况则按时监督即可，若检查发现电器与开关不匹配，就需要更换该部件。最后，在检测过程中，工作人员要想提升检测工作的精准性，也可通过运用高科技产品进行辅助，保证最大化发挥配电自动化开关的作用。

3.3 智能监控系统

摄像机是视频监控的核心设备，通过合理布点，监视重要设备的位置标志、六氟化硫表、油温表、油位表等。采用云台枪型摄像机，具备20倍变焦镜头，图像分辨率为1920×1080像素，可以实现100m内的高清监控。操作时，摄像机正对设备状态指示器。为了克服光照的影响，现场为设备配有补光灯。为了达到现场要求，施工时摄像机均具备可靠接地和一定防磁抗干扰能力。图像信息采集完成后，接入视频处理单元[3]。视频处理单元能够进行数模转换，将视频模拟信号转换为数字信号，采集速度为30帧/s，能实时、动态采集视频信号。数字信号通过光纤传输至视频监控主站。视频监控主站与智能运检监控系统之间使用传输控制协议／网际协议传输方式，核心工作是对视频信息进行处理。视频监控设备设置于现场，对视频图像进行采集。视频监控主站设置于主控室，具有对图像进行分析处理等一系列功能。状态识别对象主要是气体绝缘金属封闭开关设备。这种开关设备由断路器、隔离开关、接地刀闸等部分组成。在巡检过程中，巡检人员通过观察设备状态指示器的开合指示器来判断开关设备的状态。这种指示器特征对图像识别技术而言较为明显，相比开关设备刀闸的开合闸特征，更容易观察，并且这种指示器对环境变化的适应性更加稳定与可靠。由此，可采用检测分合状态指示器的方法来识别开关设备的状态。

3.4 二次设备功能升级

在智能主机应用体系中，各个模块要借助背板总线完成通信处理，并实现相应功能单元的实时性集成。主要包括测控保护单元、智能终端、合并单元、局放监测单元等，配合二次设备的应用功能，就能建立智能高压开关的实时性监督控制体系，从而真正意义上打造站控层设备和开关本体交互处理目标，并且维持应用效能的最优化。在二次设备功能升级的过程中，支持智能高压开关前沿技术要求，能建立相匹配的技术模块[4]。①状态评估和故障诊断技术，主要是对智能设备进行实时性数据的评估和分析，汇总相关信息内容的同时，保证能落实相关情况的评估和分析，并制定初步的诊断方案，以保证操作人员能依据诊断信息开展后续的工作内容。②智能控制技术，主要是借助智能控制单元，建立可控规范的调控模式，并针对智能高压开关设备的运行状态完成数字化指令的处理，保证控制效果最优化。③声学指纹技术，在实现应用扩展目标的基础上，确保智能高压开关核心设备应用运行的规范性，最大程度上简化智能高压开关系统的复杂度，维持应用水平。二次设备升级处理就是在原有技术体系基础上，建立有效的模块化设计单元和集成化控制机制，以便于能有效减少设备的投资，为设备集成化管理和信息资源化控制提供支持，维持新型智能高压开关设备应用技术体系的科学性。

3.5 日常运维措施[5]

①落实维护管理制度，加强管理。配电网线路运行管理制度必须立足于保障其安全性能。因此，在配电网管理制度中需建立岗位安全责任制度。所有运行操作过程中，工作人员必须以保证安全为前提，进行维护工作，将安全工作的生产原则落实到每位员工，强化其安全生产的宣传教育力度，切实维护好设备运行中可能存在的安全问题，根据不同地域特点，制定相关的维护方案。根据当地情况，建立适合的管理制度，规范流程，完善各类操作记录，将每个环节的安全管理都检查到位，若发现设备有安全隐患，要及时进行分析以及处理，避免影响配电网自动化开关的安全运行。②明确员工管理职责。在进行配电网线路运行管理以及维护管理工作过程中，对其相关工作人员的职责进行明确规定，分工协作。并且分配调度人员对继电器、断路器等设施进行专业的监督以及抄表记录工作；维护人员也要接受定期的能力考核；建立专业小组将设备巡视、系统检查、运行维护、隔离开关等措施进行细心检查，更高效地实行运营维护管理机制。同时在工作过程中做好安全防护以及处理事故的准备。另外，强化配电网线路运行中管理较为薄弱环节的监管工作，保证设备能够有效运行。③提升运维人员职业素养。相关企业对于工作人员可依据配电网自动化开关的相关运维要求进行培训工作，将理论知识与实际经验相互结合，增加配电网自动化开关运行内容的吸引力，帮助员工在吸收更多运维知识的同时还能提起员工学习的积极性。另外，企业还可以建立激励制度，达到某一水平可对员工进行奖励。通过多种方式拓宽员工的知识水平，提升员工操作的规范性，保证配电网络的正常运行。