關(guān)于500kV變電設(shè)備運行故障及解決對策探討

林建雄

摘 要 作為區(qū)域電網(wǎng)的主干網(wǎng)架，500kV電網(wǎng)的安全運行對于電網(wǎng)公司的正常生產(chǎn)和經(jīng)營具有重要作用，本文主要對500kV變電設(shè)備在運行過程中常發(fā)故障進行了分析，并對此進行分類總結(jié)，提出了相應(yīng)的處理措施以及具體可行的檢修方案。

關(guān)鍵詞 500kV變電設(shè)備;運行故障;處理措施

在當(dāng)前形勢下，我國的電力工業(yè)已經(jīng)形成了大規(guī)模的區(qū)域性電網(wǎng)，各電網(wǎng)之間的電力輸送聯(lián)系密切，輸電量也越來越高，但是一旦發(fā)送系統(tǒng)故障，將會給國民經(jīng)濟造成巨大損失，同時還會波及社會穩(wěn)定。隨著國民經(jīng)濟以及電力行業(yè)的發(fā)展，500kV超高壓電網(wǎng)需要保證正常運行，尤其是電網(wǎng)中的500kV變電設(shè)備需要保持正常運行，因此本文針對500kV變電設(shè)備在運行過程中常發(fā)的故障進行了總結(jié)，并從管理層面分析其原因，進而從管理角度和技術(shù)角度提出了相應(yīng)的解決措施。

1超高壓電網(wǎng)中500kV變電設(shè)備常見故障及故障分析

通常情況下，500kV變電設(shè)備的故障分為外部故障和內(nèi)部故障，內(nèi)部故障主要是發(fā)生在變電設(shè)備內(nèi)部的故障，主要表現(xiàn)為技術(shù)性故障，比如常見的變壓器分接開關(guān)故障、繞組故障、鐵芯故障、電流互感器運行故障、高壓斷路器運行故障等，變壓器內(nèi)部故障會影響變電器運行的穩(wěn)定性。變壓器的外部故障主要是變壓器油箱套管故障，外部故障的關(guān)鍵影響因素是變壓器外部設(shè)備的熱穩(wěn)定性。

1.1 變壓器繞組故障

繞組故障是變壓器常見故障之一，一旦發(fā)生繞組故障，可能引起連鎖反應(yīng)，從而造成整個變壓器設(shè)備的運行障礙，給電網(wǎng)的正常運行造成障礙。繞組故障主要分為匝間短路故障、繞組相間短路故障以及斷線故障，主要由繞組線路的絕緣老化和絕緣損壞引起。導(dǎo)致繞組線路出現(xiàn)絕緣老化以及絕緣損壞的原因多種多樣，主要分為以下幾點：其一，變壓器設(shè)備制造或者設(shè)備檢修過程中可能出現(xiàn)設(shè)備局部的絕緣損壞，從而給設(shè)備運行埋下風(fēng)險;其二，由于密封程度不夠，變壓器設(shè)備在運行過程中有異常物體落入，可能導(dǎo)致繞組線路在運行過程中的熱量不能散發(fā)出去，從而導(dǎo)致繞組線路溫度過高，引發(fā)線路絕緣層老化現(xiàn)象;其三，變壓器設(shè)備在制造過程中出現(xiàn)技術(shù)失誤，導(dǎo)致設(shè)備的強度和剛度無法滿足短路沖擊的需求，使得繞組發(fā)生形變，進而造成絕緣損壞;其四，繞組運行過程中，設(shè)備管理人員疏于管理，導(dǎo)致繞組受潮，絕緣發(fā)生膨脹形變，堵塞油道，從而引起絕緣老化，此外，絕緣油一旦因為受潮而摻入水分，也會影響絕緣油的質(zhì)量，導(dǎo)致繞組暴露。

500kV變壓器的繞組一旦發(fā)生上述故障，將會導(dǎo)致絕緣擊穿問題，從而導(dǎo)致繞組出現(xiàn)匝間短路、接地短路。出現(xiàn)繞組匝間短路時，絕緣油的油溫會升高，同時電流增大，伴隨著冒泡聲產(chǎn)生氣體，其直接后果就是導(dǎo)致瓦斯保護動作出現(xiàn)，從而造成故障引發(fā)運行暫停。出現(xiàn)繞組匝間短路之后，負(fù)責(zé)檢修的技術(shù)人員應(yīng)該及時處理來排除匝間短路，避免引發(fā)單相接地故障。

1.2 分接開關(guān)

變壓器產(chǎn)生分接開關(guān)故障主要表現(xiàn)為接頭放電及表面灼傷，導(dǎo)致變壓器發(fā)生分接開關(guān)故障的原因主要是連接裝置出現(xiàn)松動、絕緣板出現(xiàn)絕緣障礙、分接開關(guān)長期運行誘發(fā)壓緊彈簧疲勞、分接開關(guān)觸頭接觸面積減小、滾輪壓力分布不均勻、接觸電阻增大，此外，分接開關(guān)的接頭制造技術(shù)以及分接開關(guān)的管理也會導(dǎo)致分接開關(guān)出現(xiàn)故障問題。

1.3 鐵芯故障

500kV變壓器的鐵芯故障也是變壓器的常見故障之一，主要有鐵芯夾緊螺桿的絕緣損壞引起，從而造成鐵芯內(nèi)部出現(xiàn)兩點連接，形成環(huán)流，使得鐵芯內(nèi)部出現(xiàn)局部發(fā)熱，甚至導(dǎo)致鐵芯溫度過高從而燒壞鐵芯，使得變壓器處于空載運行的狀態(tài)。因此，在500kV變壓器運行過程中一旦發(fā)現(xiàn)鐵芯故障問題，就應(yīng)該對鐵芯夾緊螺桿進行檢驗，然后采取合適措施加以解決，確保變電設(shè)備的正常運行。

1.4 電流互感器運行故障

該故障一般是由于安裝操作問題與組件本身質(zhì)量問題所致。雖然組件本身質(zhì)量不過關(guān)誘發(fā)電流互感器運行故障的概率比較小，但也有可能因為安裝操作不規(guī)范，而出現(xiàn)比較大的安全隱患，長時間這樣下去將會誘發(fā)運行故障。如果未按照規(guī)范能和標(biāo)準(zhǔn)進行安裝操作，將有可能導(dǎo)致密封性不好，很容易出現(xiàn)元器件滲水、漏水情況，誘發(fā)電流互感器發(fā)生運行故障。

1.5 高壓斷路器運行故障

在變電設(shè)備中，為了確保SF6 斷路器可以順利的工作，通常會選擇SF6氣體作為良性介質(zhì)，并將其填充于絕緣層與SF6斷路器滅弧中。通常情況下，SF6氣體的純度將會直接決定其絕緣性能的好壞，此時一旦SF6純度降低將會降低高壓斷路器滅弧性能，進而對變電設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)產(chǎn)生不利影響。

1.6 管理問題導(dǎo)致的障礙

在500kV變電設(shè)備運行的過程中，由于管理上的疏忽，也會導(dǎo)致變電設(shè)備出現(xiàn)故障問題。比如在日常設(shè)備檢修過程中，檢修人員對于存在的隱患沒有加以重視，可能導(dǎo)致隱患發(fā)展成為威脅設(shè)備正常運行的風(fēng)險。此外，設(shè)備在運行過程中，如果疏于對設(shè)備的維護和檢修，也會導(dǎo)致變電設(shè)備在運行過程中出現(xiàn)隱患，比如遇到強降水天氣，空氣濕度會上升，并且空氣中的水分也會大幅度增加，因此必須采取相應(yīng)措施保持變電設(shè)備運行環(huán)境的干燥程度，確保變電設(shè)備不會出現(xiàn)繞組故障。

在電網(wǎng)公司發(fā)展過程中，電網(wǎng)公司需要對自身員工進行技術(shù)培訓(xùn)和安全教育，但是部分電網(wǎng)公司并沒有意識到這一點的重要性，導(dǎo)致員工發(fā)現(xiàn)問題不能及時上報，或者沒有建立完善的信息傳遞機制，導(dǎo)致故障信息不能及時匯報到控制中心，從而延誤故障搶救的最佳時機。由于部分電網(wǎng)公司缺少對員工的安全教育，員工在工作中可能出現(xiàn)違規(guī)操作現(xiàn)象，給電網(wǎng)的變電設(shè)備運行增添風(fēng)險，此外，由于缺乏專業(yè)技能培訓(xùn)，員工在進行設(shè)備操作過程中不能按照合理步驟和規(guī)范流程進行操作，導(dǎo)致設(shè)備可能由于違規(guī)操作出現(xiàn)故障[1]。

2對于500kV并聯(lián)電抗器故障判別方法

在變電設(shè)備及電網(wǎng)運行過程中，500kV并聯(lián)電抗器對于變電設(shè)備及電網(wǎng)的正常運行具有至關(guān)重要的作用，首先可以實現(xiàn)對容性無功功率的吸收，同時可以限制操作過電壓和工頻過電壓，并且提高重合閘的工作效率。因此，一旦并聯(lián)電抗器出現(xiàn)故障，可能會對整個電網(wǎng)的運行產(chǎn)生不良影響，故而應(yīng)該加強對于并聯(lián)電抗器的檢修和維護，同時對于并聯(lián)電抗器運行過程中出現(xiàn)的異常情況進行及時而準(zhǔn)確的判斷。

對于500kV并聯(lián)電抗器的故障判別方法如下，當(dāng)500kV并聯(lián)電抗器發(fā)生匝間短路以及接地短路故障時，系統(tǒng)會出現(xiàn)零序故障分類，根據(jù)零序電流和零序電壓的相位關(guān)系可以對電抗器的故障類型以及故障原因進行判斷，從而及時采取解決措施排除故障。當(dāng)500kV并聯(lián)電抗器發(fā)生匝間短路故障時，往往是由于電抗器的一匝產(chǎn)生三相不平衡電流，如果缺少零序電壓，可以導(dǎo)入補償性電壓來增加并聯(lián)電抗器的靈敏度，需要注意的是，補償電壓的方向應(yīng)該與零序電壓方向相同。與之相對的是，如果零序電壓的方向與補償電壓方向相反，則說明發(fā)生了接地故障，因此判斷500kV并聯(lián)電抗器短路故障類型的主要依據(jù)就是判斷零序電壓與補償電壓的相位關(guān)系[2]。

3解決500kV變電設(shè)備運行障礙的措施

500kV變電設(shè)備的正常運行對于區(qū)域電網(wǎng)的正常運行起著至關(guān)重要的作用，因此對于變電設(shè)備在運行過程中出現(xiàn)的突發(fā)障礙及常發(fā)障礙，電網(wǎng)公司應(yīng)該制定好障礙排除預(yù)案，同時派遣專業(yè)的維護人員對變電設(shè)備進行定期維護，加強對公司內(nèi)員工的技術(shù)指導(dǎo)以及安全培訓(xùn)，提高員工的責(zé)任意識和專業(yè)水平。

3.1 做好對變壓器油溫的控制工作

對變壓器做好油溫控制工作首先應(yīng)該明確冷卻介質(zhì)的最高溫度和最高上層的油溫限值，確保變壓器油溫處于合理范圍內(nèi)，才能保證變壓器的正常運行。對于變壓器的正常工作而言，規(guī)定好的油溫限值是最佳運行范圍，但是由于存在特殊情況發(fā)生的可能性，因此需要富有經(jīng)驗的工作人員對變壓器進行檢查，確定機器異常的部位，進而采取相應(yīng)的檢查措施和故障排除措施，保障變壓器可以穩(wěn)定運行。

3.2 檢驗變壓器油質(zhì)質(zhì)量

對于500kV變壓器的運行故障檢驗工作而言，富有經(jīng)驗的老員工可以根據(jù)變壓器絕緣油的形態(tài)、氣味以及色澤判斷變壓器的工作狀態(tài)，并且根據(jù)絕緣油的不同狀態(tài)判斷變壓器出現(xiàn)何種故障。一般變壓器正常運行的情況下，上層油高度處于溫度標(biāo)準(zhǔn)線之內(nèi)，絕緣油的色澤為淡黃色，油色清澈透亮。如果上層油的油面異常則意味著變壓器出現(xiàn)運行異常的情況，而絕緣油的色澤、形態(tài)和氣味都可以作為判斷變壓器故障類型的依據(jù)。

3.3 變壓器聲音檢查以及套管和冷卻裝置檢查

變壓器正常運行狀態(tài)下的聲音是連續(xù)均勻的嗡嗡聲，帶有一定的節(jié)奏，不同于故障狀態(tài)下的運行聲音，因此一旦變壓器發(fā)生運行故障，其運行聲音就會出現(xiàn)異常，如果變壓器出現(xiàn)毫無節(jié)奏且混亂異常的聲音，則說明變壓器可能出現(xiàn)運行障礙，需要檢修人員對此加以認(rèn)真檢查。同時，工作人員一旦發(fā)現(xiàn)變壓器的運行聲音出現(xiàn)異常波動，就需要及時匯報給值班人員并向控制中心進行反饋。

變壓器的套管以及冷卻裝置在正常運行過程中會保持干凈且表面平滑無裂紋，但是一旦出現(xiàn)異常情況就必定會體現(xiàn)在冷卻裝置上，因此可以利用對套管以及冷卻裝置的檢查結(jié)果作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。

4結(jié)束語

500kV電網(wǎng)作為區(qū)域電網(wǎng)的主干部分，對區(qū)域內(nèi)的正常供電起到了至關(guān)重要的作用，因此電網(wǎng)公司應(yīng)該加強對500kV電網(wǎng)中變電設(shè)備運行故障的日常檢測工作，同時對于檢測出來的故障采取及時的解決措施，保障區(qū)域電網(wǎng)的正常供電。

參考文獻

[1] 陳新.變電設(shè)備的現(xiàn)狀問題及解決措施[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018，（14）：224-225.

[2] 何雯雯.探析500kV變電設(shè)備的檢修與維護管理[J].大科技，2018，（18）：79-80.