分析變電站設(shè)備運(yùn)行常見故障的成因及防策

何晶

摘 ?要：變電站作為電網(wǎng)系統(tǒng)中的一個(gè)重要構(gòu)成部分，囊括了大量設(shè)備，由于一些客觀因素的存在，設(shè)備在運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)一些故障。常見故障包括設(shè)備的自身故障、氣候環(huán)境影響、管理制度問(wèn)題等，導(dǎo)致重要設(shè)備的故障率上升?；趯?duì)當(dāng)前常見故障原因的分析，該文提出了針對(duì)這些故障的防治策略，提高變電站的運(yùn)行穩(wěn)定性，讓其能夠在電網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。

關(guān)鍵詞：變電站 ?設(shè)備運(yùn)行故障 ?故障防治策略

中圖分類號(hào)：TM73 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1672-3791（2019）06（a）-0049-02

變電站中最核心的設(shè)備為變壓器，同時(shí)還具備大量的線纜、控制設(shè)備、絕緣子設(shè)備，由于變電站通常為露天運(yùn)行，在自然環(huán)境的作用下容易出現(xiàn)運(yùn)行故障。在變電站的運(yùn)行中，需要根據(jù)故障的引發(fā)原因，制定相應(yīng)的故障防治策略，提高整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性及對(duì)電網(wǎng)的控制質(zhì)量。

1 ?變電站設(shè)備運(yùn)行常見故障

在變電站運(yùn)行中，由于參與運(yùn)行的設(shè)備數(shù)量多，所以發(fā)生設(shè)備運(yùn)行故障的幾率較高，當(dāng)前常見的故障類型如下。

1.1 變壓器故障

變壓器作為變電站中最精密的設(shè)備，很多因素會(huì)導(dǎo)致變壓器的運(yùn)行穩(wěn)定性下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致變壓器無(wú)法運(yùn)行，導(dǎo)致整個(gè)變電站中的設(shè)備無(wú)法穩(wěn)定工作。

變壓器系統(tǒng)的常見故障首先為變壓器溫度不正常升高，導(dǎo)致變壓器的銅損與鐵損提高，輸出點(diǎn)的功率與設(shè)計(jì)參數(shù)不同，降低了供配電效率。在變壓器中，含有散熱油，當(dāng)這類油料的品質(zhì)下降時(shí)，散熱效率會(huì)大幅下降，導(dǎo)致變壓器中的散熱均勻性較差，當(dāng)這種現(xiàn)象長(zhǎng)期存在時(shí)，會(huì)導(dǎo)致變壓器無(wú)法運(yùn)行[1]。

其次為變壓器的斷路和短路問(wèn)題，這類故障會(huì)導(dǎo)致變壓器被燒壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)變電站無(wú)法運(yùn)行。故障成因?yàn)榫€路在運(yùn)行中被外界環(huán)境腐蝕，常見的腐蝕性因素為水分，意味著變壓器系統(tǒng)中的空氣干燥設(shè)施損壞。

最后為變壓器的綜合性故障，包括變壓器滲漏、外接線短路和斷路等，對(duì)于這類問(wèn)題，引發(fā)因素很多，通常意味著需要完成對(duì)變壓器的全面拆卸和檢查，才能夠發(fā)現(xiàn)故障引發(fā)原因。

1.2 線路故障

變電站中含有大量線路，運(yùn)行中會(huì)由于一些原因出現(xiàn)故障。常見故障包括線路短路、線路斷路等，同時(shí)一些輔助設(shè)施也會(huì)在一定環(huán)境下出現(xiàn)故障。

針對(duì)線路的短路故障來(lái)說(shuō)，常見引發(fā)因素為自然環(huán)境侵蝕，尤其是對(duì)于接地短路故障來(lái)說(shuō)，在自然條件的作用下，變電站中線纜的絕緣層失效，當(dāng)空氣的絕緣性下降時(shí)，線纜中的電壓會(huì)擊穿線路的絕緣層和空氣，出現(xiàn)短路故障。

對(duì)于線路中的斷路故障來(lái)說(shuō)，通常情況下發(fā)生幾率低于短路故障。斷路故障的常見引發(fā)原因?yàn)榫€纜自身質(zhì)量問(wèn)題，當(dāng)線纜的直徑均勻性不足，或者線芯的緊密度較低時(shí)，該區(qū)域的溫度持續(xù)升高，會(huì)熔斷線路。另外在大風(fēng)等惡劣天氣作用下，懸掛性線纜的受力增加，容易導(dǎo)致線纜內(nèi)部的線纜芯斷裂。

1.3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)故障

在變電站運(yùn)行中，會(huì)設(shè)置多種監(jiān)控設(shè)備來(lái)提高變電站的運(yùn)行安全性，常用設(shè)備有兩種，其中一種為針對(duì)線路、變壓器和配電箱柜等設(shè)施的傳感器，能夠?qū)⒃O(shè)備的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，將獲取的信息提交到信號(hào)分析和控制系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的比較，分析被測(cè)對(duì)象是否存在問(wèn)題[2]。

由于這類傳感器長(zhǎng)期運(yùn)行，在自然環(huán)境的作用下，傳感器的故障發(fā)生幾率大幅提高，出現(xiàn)這種現(xiàn)象時(shí)，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)無(wú)法獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，無(wú)法及時(shí)找到變電站的運(yùn)行隱患。

對(duì)于數(shù)據(jù)分析中樞系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，通常不會(huì)發(fā)生損壞問(wèn)題，但是從最終的作用效果來(lái)看，通信系統(tǒng)內(nèi)的故障較多，包括通信線纜斷裂、通信設(shè)備損壞及電磁干擾等問(wèn)題。

1.4 絕緣子故障

絕緣子為變電站中必不可少的設(shè)備，其包括陶瓷絕緣子、玻璃絕緣子和橡膠絕緣子，絕緣子發(fā)生的故障，除了由于自身參數(shù)引起外，其他因素也會(huì)降低絕緣子的運(yùn)行穩(wěn)定性。

自然因素對(duì)橡膠絕緣子的損壞效果最為嚴(yán)重，而自身重量及整體結(jié)構(gòu)方面也會(huì)引起故障，陶瓷絕緣子受到這兩個(gè)因素的影響效果最大。從實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，玻璃絕緣子的性能最佳，同時(shí)由于多為透明結(jié)構(gòu)，容易落實(shí)故障檢測(cè)工作。但是很多變電站整體應(yīng)用陶瓷絕緣子，在自然環(huán)境的作用下就容易出現(xiàn)故障。

2 ?變電站設(shè)備運(yùn)行常見故障的防治方法

2.1 巡檢規(guī)則制定

在變電站運(yùn)行中，需要工作人員完成日常巡檢工作，雖然當(dāng)前電力企業(yè)已經(jīng)針對(duì)變電站建成了相關(guān)的巡檢規(guī)定，但是該項(xiàng)工作指導(dǎo)體系，更多的是應(yīng)用綜述性方法實(shí)現(xiàn)對(duì)工作人員的監(jiān)管，取得的巡檢效果自然無(wú)法滿足工作需求。

在今后的規(guī)則制定和優(yōu)化中，一方面，要對(duì)現(xiàn)有的工作體系進(jìn)行細(xì)化，例如，對(duì)于變壓器檢查項(xiàng)目?jī)?nèi)容，要求工作人員首先通過(guò)控制系統(tǒng)讀取變壓器的各類運(yùn)行參數(shù)，再到安全區(qū)域內(nèi)，通過(guò)聽聲的方式進(jìn)一步分析變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)確定變壓器無(wú)運(yùn)行故障隱患時(shí)，記錄巡檢結(jié)果，并將數(shù)據(jù)上傳到管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。

另一方面，我國(guó)當(dāng)前正在推進(jìn)電力系統(tǒng)的設(shè)備優(yōu)化和革新工作，變電站中的新型設(shè)備比重逐漸升高，在巡檢規(guī)則制定中，需要注明這類新型設(shè)備的巡檢工作落實(shí)方法。

2.2 新型設(shè)備替換

在電力系統(tǒng)中，已經(jīng)開發(fā)出了大量的新型設(shè)備，并取得了很好的應(yīng)用效果，在今后變電站的運(yùn)行和發(fā)展中，需要重視對(duì)這類新型設(shè)備的應(yīng)用。

在設(shè)備替換中，要完全按照設(shè)備的相關(guān)要求完成安裝，例如，對(duì)于新型變壓器免維護(hù)呼吸器來(lái)說(shuō)，我國(guó)當(dāng)前對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)處于國(guó)際領(lǐng)先地位。在安裝中，需要將呼吸器的出氣孔與變壓器的進(jìn)氣口有效對(duì)接，同時(shí)為了防止出現(xiàn)漏氣問(wèn)題，在這兩個(gè)接口中需要設(shè)置橡膠墊圈，提高變壓器和呼吸器之間的氣密性。另外由于新的呼吸中設(shè)置了加熱裝置、自動(dòng)控制系統(tǒng)、稱重裝置[3]、內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)等內(nèi)容，導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備的重量和結(jié)構(gòu)復(fù)雜度提高，所以在設(shè)備的吊裝中，需要保證吊裝速度的穩(wěn)定性，防止由于加減速運(yùn)動(dòng)破壞了該設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

另外，還需要分析對(duì)這類新型設(shè)備的替換必要性，可以通過(guò)建成模型、描述模型的方法，完成具體的分析工作。例如，對(duì)于線纜短路問(wèn)題來(lái)說(shuō)，建模中需要分析該故障的引發(fā)因素，包括線纜自身質(zhì)量、當(dāng)?shù)乜諝鉁囟?、空氣濕度、風(fēng)力情況及絕緣子類型等，完成故障因素分析后，應(yīng)用專家評(píng)測(cè)法，完成對(duì)這類因素的評(píng)分工作，建成影響因素的權(quán)重分析，最終發(fā)現(xiàn)絕緣子類型的權(quán)重較高，該變電站通過(guò)對(duì)當(dāng)前該設(shè)備的檢查，發(fā)現(xiàn)陶瓷絕緣子的應(yīng)用數(shù)量占絕緣子總量80%以上，所以需要立即落實(shí)絕緣子替換工作。

2.3 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)

在變電站各類設(shè)備運(yùn)行中，出現(xiàn)故障時(shí)運(yùn)行參數(shù)會(huì)發(fā)生變化，為了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各類設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的精確檢測(cè)，可以通過(guò)建成檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)的方式達(dá)成這一目的。

檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，首先需要完成對(duì)各類傳感器的選型工作，要根據(jù)線路發(fā)揮的功能選擇正確的傳感器，例如對(duì)于配電箱柜來(lái)說(shuō)，選用的傳感器包括溫度傳感器、煙霧傳感器及核心設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)傳感器;對(duì)于變壓器的配電端，應(yīng)用傳感器為電壓傳感器，這類傳感器將信號(hào)傳回到數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。

其次為通信系統(tǒng)的建設(shè)，考慮到變電站中的電磁干擾效果較為明顯，所以可以應(yīng)用光纖通信技術(shù)完成通信，防止電磁干擾對(duì)通信系統(tǒng)帶來(lái)的負(fù)面影響。

最后為控制系統(tǒng)的構(gòu)建，控制系統(tǒng)可發(fā)揮兩項(xiàng)功能，其一為對(duì)系統(tǒng)中各類參數(shù)的比較和分析，當(dāng)發(fā)現(xiàn)測(cè)量的參數(shù)與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值差距過(guò)大時(shí)，可確定相關(guān)線路出現(xiàn)故障，一方面該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)相關(guān)開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)的控制，隔離故障電路，另一方面在控制系統(tǒng)中顯示故障信息，及時(shí)發(fā)出警報(bào)。

3 ?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在變電站運(yùn)行中，常見的設(shè)備故障包括變壓器故障、線路故障、監(jiān)控系統(tǒng)故障和絕緣子故障，這些故障類型會(huì)降低整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)變電站無(wú)法運(yùn)行。要落實(shí)設(shè)備故障的防治工作，可以通過(guò)建設(shè)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)、制定巡檢規(guī)則和替換新型設(shè)備等措施達(dá)成目的。

參考文獻(xiàn)

[1] 曾志.變電站設(shè)備的日常維修技術(shù)與故障預(yù)防措施[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2018，26（25）：46，48.

[2] 王秦城.35kV變電站設(shè)備常見故障及維護(hù)[J].硅谷，2015，8（3）：236，259.

[3] 李英.變電站設(shè)備狀態(tài)評(píng)估與檢修管理模式研究[D].華北電力大學(xué)，2014.