电源技术在变电检修中的改进与优化研究

2024-04-07侯士涛

通信电源技术 2024年2期

侯士涛

（国网保定供电公司，河北保定 071000）

0 引言

现阶段，电力行业作为现代社会的重要基石，持续推动着全球经济的发展与繁荣。在这个过程中，变电检修工作对于确保电力系统的安全稳定运行具有不可替代的作用。特别是随着电网规模的扩大和电力设备的复杂化，传统的变电检修方法逐渐暴露出效率低、成本高、准确性不足等问题，难以满足现代电力系统的运行和维护需求。为此，针对电源技术在变电检修方面的技术优化尤为重要。

1 电源技术概述

1.1 电源技术原理

电源技术中最基本的2 个参数是电压和电流[1]。电压是电场中两点之间的电势差，电流则是电荷的流动。在电源设计和应用中，需要精确控制这2 个参数以满足设备的需求。电源技术原理如图1 所示。

图1 电源技术原理

欧姆定律是电路分析的基本定律，表明在一个线性电阻元件中电压和电流之间的关系是线性的，并且比例常数为电阻。欧姆定律的公式为

式中：U为电压，kV；I为电流，A；R为电阻，Ω。式（1）表明，在给定电阻的情况下，电压和电流是成正比的，如果电压增加，电流也会相应增加。在电源设计和应用中，通过控制电压和电阻，可以精确控制电流的大小，从而满足设备的需求。

1.2 电源技术设计要求

电源技术的设计要求是电子设备和系统设计中至关重要的一环，涉及设备的能源供应、稳定性及效率。电源设计应确保在各种工作条件下提供稳定、可靠的输出电压和电流。这意味着电源应具有良好的电压调整和负载调整特性，以及在输入电压和负载变化时能快速响应。电源应能适应不同的输入电压和频率，以满足正常范围内的使用需求，对于便携式设备，电源设计还应考虑选用低功耗且具有电源管理的中央处理器。电源技术的设计要求如表1 所示。

表1 电源技术的设计要求

2 变电检修现状分析

2.1 变压器绝缘老化

变压器作为电力系统中不可或缺的设备，主要是利用电磁感应现象，在输入端和输出端形成磁场，通过改变磁通量的比例来实现电压的转换[2]。然而，随着变压器运行时间的增加，变压器的绝缘材料长时间下受到高温、湿度、紫外线、污染及电气应力等因素的影响出现老化现象，导致绝缘性能下降，给电力系统的运行带来隐患。

2.2 断路器运行不正常

断路器是保护电力系统安全运行的关键设备之一，在电力系统中承担着打开和关闭电路的重要任务。但是，断路器在长期运行过程中，由于电弧击穿、触头弹簧失效等，可能出现运行不正常的问题，如无法打开或关闭、无法正常分断电路等。

2.3 变电检修人员操作不当

在电力系统运行过程中，检修人员在未完全了解设备状态或未遵循标准操作流程的情况下进行检修。忽视了一些关键步骤，如未正确隔离电源或未使用适当的个人防护装备。在操作过程中用力过猛，导致设备损坏或引发火花。这种情况在处理高压设备时尤其危险，即使是很小的失误也可能导致严重的后果。

3 改进与优化策略

3.1 定期检测与评估并控制运行环境

为确保变压器的稳定运行，采用了先进的电源技术进行定期的绝缘性能检测。利用KST-221 介质损耗测试仪，根据《电力设备预防性试验规程》（DL/T 596—1996）的规定，试验过程，需要严格按照规程要求执行各项试验程序，并确保试验设备满足试验条件[3]。针对工作电压超过10 kV 的绕组，其试验电压应设定为10 kV。对于工作电压等于或低于10 kV的绕组，试验电压应采用额定电压。在使用M 型试验器的情况下，试验电压通常设定为2 500 V。变压器平衡电桥测量如表2 所示。

表2 变压器平衡电桥测量

在测量变压器温度时，为了确保数据的精准度，应当在室内温度不低于50 ℃的条件下进行温度测量。介质损耗测定的公式为

式中：tanδ为介质损耗因数；Ir为流经绝缘材料的电阻性电流分量（有损分量）；Ic为流经绝缘材料的电容性电流分量（无损分量）；C0为标准电容器的电容值，通常用于校准测量设备；Cx为被测绝缘材料的电容值。式（2）用于根据第一次测量的介质损耗角正切值和温度变化来估算第二次测量的介质损耗角正切值。

变压器绝缘性能检测数据如表3 所示。在变压器制造或维修时，选择耐高温、耐老化的优质绝缘材料，提高变压器的绝缘等级。确保变压器运行在一个适宜的环境中，避免过高的温度和湿度对绝缘材料造成损害。

表3 变压器绝缘性能检测数据

3.2 加强技术维保与监控

为确保断路器的稳定运行，必须制定一套严格的维护方案，包括定期检查触头、弹簧等核心部件的磨损情况，一旦发现有损坏，必须立即更换[4]。在变电检修环节中，电源线路和设备的检查也是必不可少的，要确保它们没有出现松动、老化或损坏的现象。同时，采用高标准的电源滤波器和稳压器，能够实时监测电源的各项参数，确保其符合断路器的正常工作需求。一旦电源参数出现异常，监测设备应立即发出警报，以便维修人员能够迅速作出反应，及时处理问题。断路器维护与保养记录如表4 所示。

表4 断路器维护与保养记录

通过这一维护保养过程的实施，系统可以及时发现异常情况，如过载、短路等，并在第一时间内发出警报，提醒相关人员采取处理措施。这大幅度降低了电力系统发生故障的风险，提高了系统的安全性和稳定性。

3.3 规范变电检修人员操作

电源技术明确了各项检修工作的操作流程和注意事项，确保检修人员能够按照规范进行操作。在使用Cadence 的软件、硬件和半导体IP 时，能够及时发现并纠正不恰当的操作行为[5]。为了保障检修工作的顺利进行，还须建立健全的检修管理制度。

电力供应技术变电站检修体系包括设备接入层、网络传输层、分析服务层以及应用展现层等多个方面。在设备接入层，利用单兵作业装备、视频监控摄像头、移动式布控球及变电站巡检机器人等设备，实时收集变电站的视频数据，为后续的智能分析提供技术支持。网络传输层负责将设备接入层采集的视频数据高效传输到分析服务层。为了确保智能分析的顺利进行，使用无线接入点，结合移动运营商的4G/5G 网络，配置了站内网线和光纤设备。