电气工程中变电运行事故分析及处理

中国联合工程有限公司 李思达 杨 坤

1 电气工程中变电运行的常见事故

1.1 一般故障

在电力系统运行中，常见的故障类型可以归纳为接地、断线、保险丝熔断和谐振四类。这些故障在变电站发生时，均会触发相应的故障信号，以提示值班人员注意。然而，这些信号本身往往不能直接揭示故障的具体性质，值班人员须进一步对接地信号进行分析，并结合保护装置的动作、开关的状态等信息来识别具体的故障类型。一旦确定故障类型，工作人员必须对故障进行详细分析，查明原因，并采取恰当的修复措施以尽快恢复电力供应。

1.2 开关误动故障

在变电运行过程中，开关误动属于常见的技术障碍，主要涉及主变低压侧开关、线路故障以及主变三侧的误动。在这些问题中，线路故障误动较为频繁，因此维护人员应关注电力线路的状况。当发生线路开关误动时，工作人员需要深入分析故障原因，并检查开关的电磁和弹簧机构是否正常，确保故障排除后才能重新供电，以防开关再次发生误动。对于主变低压侧的开关误动，主要的情况包括母线故障、开关越级操作故障以及开关本身的误动[1]。特别是主变三侧开关误动，这通常意味着变压器的三侧开关保护区域或内部可能出现问题，此时应优先检测这一区域，迅速诊断并解决问题，保证电力供应的恢复与稳定。

2 造成变电运行事故的原因分析

2.1 电网结构

随着社会用电需求的显著增长，电力系统面临着严峻的负荷挑战。尽管我国正积极推进电力网络的改进工作，但现有措施仍难以完全满足不断增长的用电需要。该情况加剧了电力供应与需求之间的冲突，可能导致电力系统承受超出设计负荷的运行压力。在遇到较为严重的超载情况时，限制电力供应或采取断电措施成为不得已而为之的解决方案。然而，这样的做法难以保障电网的稳定运行，甚至可能引发电网系统的严重故障。

2.2 设备老化

随着变电站运行时长的增加，其内部组件的磨损及设备功能的衰退成为不可逆避免的现象，这些因素增加了发生严重操作事故的风险。同时，当设备未按照规定正常使用时，容易出现功能故障，严重影响设备的有效运行期，如变压器的预期使用年限会因绝缘材料温度异常升高而受到负面效应。

2.3 设备制造和设计问题

设备的生产与设计缺陷对变电站运行事故的发生构成了关键因素。产品质量的不达标直接危及电力设备的运行安全性，而已并网的电力设施如若携带制作或设计上的缺陷，则可能潜藏着重大安全风险。通常，这类问题涵盖了制造过程中的质量缺陷、设计上的不足以及设备选型的误差等方面。依据相关研究，新近启用不足3年以及服务期超过20年的设备易发生故障。尤其是新推出的设备，可能因为设计和制造工艺未完全成熟，技术参数未经充分验证，导致在实际应用中易出现问题。

3 常见的变电运行事故及处理措施

3.1 变电站主变事故及处理措施

主变是变电所的核心设备，其起着电力系统正常运行的关键作用。然而，在各种因素的共同作用下，主变容易发生各种故障，如变压器内部故障以及套筒损坏、雷击、过载运行和油箱漏油等现象。

变压器内部故障一般分为电气故障和机械故障两种。电气故障包括绕组短路、接地、绝缘老化等，机械故障包括变压器油泄漏、铁芯变形、套筒损坏等。这些故障一旦发生，会导致变压器内部温度升高、油位下降、油质变差等，严重时会引起爆炸。除了变压器内部故障，主变还容易发生套筒损坏和放电现象[2]。套筒损坏一般是由于变压器内部温度过高或油质不良造成的，而放电现象则是由于绝缘老化或电场强度过大造成的。这些问题一旦发生，会导致变压器内部电气性能下降，进而影响电力系统的正常运行。

针对这些故障，变电站操作人员应该密切关注设备运行情况，定期进行检查和维护，及时发现和处理故障。一旦发生故障，应立即切断开关，切实保证电力系统的安全。同时，要加强对操作人员的培训和安全管理工作，增强操作人员的安全意识和技能水平。此外，还应注意周围环境的安全，及时清理油污和杂物，确保设备周围环境的整洁和安全。只有这样，才能保证主变电所的安全运行，为电力系统的稳定供电提供坚实的保障。

3.2 电压互感器高压熔丝熔断事故及处理措施

在电力系统中，电压互感器（VT）起着至关重要的作用，用于电压测量和保护。然而，当高压熔丝发生熔断事故时，系统稳定性和安全性便面临较大挑战。这类事故会导致互感器一相或多相电压趋近于零，进而影响系统的正常运行。根据研究，电压互感器发生故障时，未熔断相位电压的变化与系统的接地方式密切相关。例如，在接地系统中，故障相的电压可能降至接近零，而在非接地系统中，这一现象可能不那么明显。处理这类事故的首要任务是准确地定位故障点。

目前，故障点定位技术已有了较大发展，包括故障录波分析技术和电压相位分析法。对于电压相位分析法，比如利用故障后各相电压和电流的波形特征，通过相量比较，可以初步判断故障类型及位置。据IEEE 标准，电压互感器的电压变化率通常不应超过其额定电压的±1.2%，以确保测量和保护的准确性。

在实际操作中，一旦检测到高压熔丝熔断，应立即遵循以下步骤进行处理：一是使用合适工具检测各相电压，确定是否有熔丝熔断现象；二是对电压互感器隔离开关进行操作，隔离故障设备，防止事故扩展；三是检查并记录电压互感器周围的环境条件（如温度、湿度等），这些数据有助于后续分析故障原因；四是对电压互感器进行绝缘电阻测试，检查其内部绝缘状况。根据IEC 60044-2标准，电压互感器的绝缘电阻应大于1000MΩ。若初步诊断结果表明故障源于变压器内部，应立即通报工作组采取进一步措施，如对变压器进行详细的内部检查和必要的维修工作。同时，要记录详细的故障分析报告，包括故障发生时的所有相关条件和测试结果，为未来防止类似故障提供参考[3]。

3.3 开关误动故障及处理措施

在变电站运行中，开关误动故障对系统的可靠性和安全性构成威胁。开关误动不仅会导致不必要的停电，还可能引发保护设备误动作，加剧事故的严重程度。其中，线路故障误动、主变低压侧开关误动和主变三侧故障误动是最常见的类型。对于这些故障类型，有必要采取严格的分析和处理措施以确保电力系统的稳定性和可靠性。

一是针对线路故障误动，此类故障的处理策略应包括对保护继电器和控制回路的细致检查。据报告，继电器误动作的概率可达0.02次/台·年，明确指出电线连接出错是主要原因之一。为此，系统应采用多种保护方案如距离保护和方向保护，其整定值应根据线路的实际参数（如线路长度、阻抗等）精确计算，确保保护装置能在故障条件下正确动作。

二是对于主变三侧故障误动问题，其特点是在主变三侧开关的差动保护区域发生误动，此时需要关注开关的差动保护设置是否准确。IEC 标准建议，差动保护的启动电流设置应保证在最大负载电流的基础上有足够的保护裕度，一般为1.2～1.5倍的最大负载电流，以避免误动。同时，需检查CT（电流互感器）比例是否匹配、差动电流回路的连线是否正确，避免因失配或接线错误引发误动。在主变低压侧开关误动情形下，应仔细分析主变低压侧的保护设置，如过电流保护和过电压保护，确保其整定值适应系统运行条件。针对过电压故障，按照IEEE C57.12.00标准，变压器的过电压保护动作值通常设置在系统标称电压的110%～120%，以应对短时过电压而不至于误动[4]。

3.4 电缆故障及处理措施

在电气系统中，电缆故障是常见的技术问题，影响系统的可靠性和效率。电缆问题常见的类型包括断线、接触不良、绝缘老化和绝缘击穿。为高效地处理和预防这些问题，采用精确的诊断和维护策略是必要的。电缆断线或接触不良往往通过视觉检查、电气测试（例如连续性测试）或使用热像仪检测过热点来诊断。对于断线，通常的处理方法是替换受影响的电缆段。接触不良的电缆接头则需要重新连接或使用适当的机械工具进行紧固，以确保良好的电气连接。

电缆绝缘老化也是常见问题，通常是由环境因素（如温度、湿度和化学腐蚀）造成的。老化电缆的标准检测方法包括电缆的绝缘电阻测试和介电常数测量。根据IEEE 标准，电缆所需的最低绝缘电阻通常为1MΩ•km。如果电缆未达到此标准，则可能需要更换。对于绝缘击穿，这是电缆绝缘完全失效，导致电气短路的严重问题。经验表明，绝缘击穿常常是由于电缆超过其电压等级或物理损伤造成的。处理击穿故障的第一步是立即切断电源，然后进行故障定位。一种常用的故障定位技术是使用时间域反射仪（TDR），这种设备能够精确地识别电缆中的故障点位置。

4 预防和处理变电运行事故的措施

4.1 加强人员培训和安全管理工作

变电运行事故是电气工程中的常见问题，对人身安全和设备运行都会造成不可估量的损失。因此，预防和处理变电运行事故是电气工程中重要的工作。

变电运行事故的发生往往与人员操作不当有关，因此加强人员的培训和管理是预防变电运行事故的重要措施。培训和管理内容包括变电运行事故的原因和分类、安全操作规程、应急处理措施等。

安全管理制度是预防和处理变电运行事故的重要手段之一。安全管理制度包括安全操作规程、应急预案、事故处理流程、安全检查制度等。制定安全管理制度需要充分考虑实际情况，与实际工作相结合，确保切实可行。执行安全管理制度需要加强对变电运行人员的监督和管理，以确保变电运行人员的安全和设备的正常运行。

4.2 设备维护和检查

变电运行事故是电气工程中常见的问题，因此需要采取一系列预防和处理措施来确保变电站的安全运行。其中，设备维护和检查是较为重要的一环。

一是定期检查和维护是确保变电站设备正常运行的关键。变电站设备经常处于高压和高温的环境中，长期使用后容易出现故障。如果不及时发现和处理这些故障，会导致设备的严重损坏，甚至引发变电运行事故。因此，定期检查和维护变电站设备较为重要。在定期检查和维护中，需要对变电站的各种设备进行全面的检查，包括变压器、开关设备、电缆、绝缘子等。

二是紧急维修措施也是设备维护和检查的重要组成部分。虽然定期检查和维护可以减少设备故障的发生率，但是在实际运行中，仍然会出现一些突发故障，需要及时进行紧急维修。这时，需要有专业的技术人员和设备来进行维修。在紧急维修中，需要尽快找到故障原因，并采取相应的措施进行修复。如果故障比较严重，需要及时停电进行修复。同时，需要制定详细的紧急维修计划和记录，以便于后续的检查和维护[5]。

5 结语

变电站在日常运行中，电气设备的检修及维护对整个变电所的安全稳定运行起着至关重要的作用。在国内比较常见的变电站运行事故中，例如变电站主变压器漏油事故、蓄电池燃烧事故、SF6气体泄漏事故、电压互感器熔断器熔断事故、电缆接地事故等，均要按照变电站运行事故处理技术的原则和程序，对变电站运行事故产生的原因进行深入分析，并采取有针对性的措施就行控制，以便降低变电站运行事故造成的影响，以及安全有效地保障人民的生命安全。