電廠變電所電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備故障分析及對(duì)策探究

山西西山熱電有限責(zé)任公司 韓 廣

1 電廠變電所電氣設(shè)備概述

從前原始電力資源的電流頻率與電壓需要通過(guò)變電所進(jìn)行轉(zhuǎn)化，從而為人們正常供電。在變電所改變電力過(guò)程中，電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備極其關(guān)鍵。變電所的主要工作是輸送和分配電能，依據(jù)負(fù)荷變化的要求對(duì)電路進(jìn)行切換，持續(xù)對(duì)主要設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，定期檢修設(shè)備、周期性檢查與維護(hù)重要設(shè)備及快速解決故障。直接生產(chǎn)和輸配電能的設(shè)備稱為一次電氣設(shè)備，包括變壓器、隔離開(kāi)關(guān)、發(fā)電機(jī)、斷路器、閘刀開(kāi)關(guān)、避雷器、接觸器、母線、互感器等。對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行檢查監(jiān)測(cè)和保護(hù)的輔助設(shè)備稱為二次設(shè)備，包括繼電器、信號(hào)設(shè)備、儀表、自動(dòng)控制設(shè)備等。

2 電廠變電所電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備產(chǎn)生故障的原因

線路問(wèn)題。電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備中存有各種各樣的設(shè)備裝置，如變壓器、斷路器、配電柜等，要想使其正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需要各種裝置按照標(biāo)準(zhǔn)順序連接起來(lái)形成整體。當(dāng)設(shè)備和裝置整體一起正常運(yùn)行時(shí)，電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備才可以穩(wěn)定工作。如果連接設(shè)備裝置的線路有接觸不良、斷路、短路等情況發(fā)生時(shí)，電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備將無(wú)法正常發(fā)揮作用，造成變電系統(tǒng)中殘壓過(guò)高，對(duì)電流達(dá)不到有效調(diào)節(jié)效果，損壞裝置，使變電能力下降或喪失。

質(zhì)量不合格。當(dāng)電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備發(fā)生問(wèn)題時(shí)，首先想到的是開(kāi)關(guān)的質(zhì)量。有些電廠變電所為了降低成本，通常會(huì)購(gòu)買數(shù)量較多的設(shè)計(jì)不合理、質(zhì)量不合格的成品，由于生產(chǎn)此開(kāi)關(guān)的材料不符合國(guó)家制作標(biāo)準(zhǔn)，所以在價(jià)格上更具優(yōu)勢(shì)。雖然外表與正品沒(méi)有較大差別，但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用會(huì)發(fā)現(xiàn)這種劣質(zhì)設(shè)備會(huì)比正品耗損更快，更易損壞，無(wú)法達(dá)到正常運(yùn)行要求。如果長(zhǎng)時(shí)間使用劣質(zhì)電氣開(kāi)關(guān)，極易導(dǎo)致變電所電壓不穩(wěn)定，既對(duì)其他電力設(shè)備的運(yùn)行周期造成影響，還會(huì)使重要設(shè)備發(fā)生損壞，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)使整個(gè)變電站的設(shè)備產(chǎn)生故障，需要對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行檢查、修理，加大維修人員的工作量。對(duì)于排查一個(gè)質(zhì)量不合格的損壞零件非常困難，無(wú)法正常供電將會(huì)影響人們的日常生活，還會(huì)給電廠帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失[1]。

人為操作。利用開(kāi)關(guān)設(shè)備對(duì)電流進(jìn)行調(diào)控時(shí)，需要工作人員的操作配合來(lái)完成，所以人為操作也是造成設(shè)備故障的原因之一。開(kāi)關(guān)設(shè)備作為執(zhí)行裝置，當(dāng)工作人員發(fā)出錯(cuò)誤指令時(shí)，其并無(wú)法判斷操作指令的對(duì)錯(cuò)，將會(huì)按照錯(cuò)誤的指令進(jìn)行操作，造成開(kāi)關(guān)設(shè)備產(chǎn)生故障。有些操作人員沒(méi)有經(jīng)歷專業(yè)培訓(xùn)，工作時(shí)毛手毛腳，在缺乏相關(guān)經(jīng)驗(yàn)狀況下隨便或未根據(jù)要求操作，不但會(huì)破壞設(shè)備，嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)人的生命安全造成威脅。

變電設(shè)施劣化。當(dāng)一切設(shè)備與操作都符合標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，老化的設(shè)備也會(huì)致使變電設(shè)施發(fā)生故障。老化的線路會(huì)讓整體變壓裝置的電阻增大，進(jìn)而使功率升高，線路熱量也隨之增加。溫度將伴隨線路老化程度快速升高，直到燒壞變電裝置使保險(xiǎn)絲熔斷。斷路器超過(guò)限制使用時(shí)間，未能及時(shí)更換也會(huì)影響變電裝置的正常運(yùn)行。

斷路器盲目檢修。在短路問(wèn)題發(fā)生時(shí)，斷路器斷開(kāi)的次數(shù)一般限制在兩到三次，但是正常電流斷開(kāi)次數(shù)在兩百次左右，因此增加電網(wǎng)檢修任務(wù)量，檢修周期較短，將消損耗很多人力與物力才能使檢修工作有效落實(shí)。對(duì)于斷開(kāi)次數(shù)較少的斷路器來(lái)說(shuō)，能夠提高檢修效率，由于工作人員的盲目檢修，往往到不到預(yù)期效果[2]。

3 電廠變電所電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備故障解決對(duì)策

3.1 重視線路連接

加大對(duì)電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備線路連接的重視，尤其注意保障裝置的接地與地網(wǎng)間的連接。裝置接地不良將使變壓器部分設(shè)備停止工作，間接使其他設(shè)備受到損壞。地線接觸不良可能發(fā)生雷擊或殘壓超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值現(xiàn)象，這極其危險(xiǎn)，雖然偶然發(fā)生但危害極大，一旦發(fā)生將直接破壞開(kāi)關(guān)設(shè)備。部分變電所的接地引下線和接地體的橫截面積太小，不能承受電流短路發(fā)出的熱量，使接地下引線熔斷，設(shè)備的金屬外殼帶有高電壓，可能更加擴(kuò)大低壓二次回路發(fā)生反擊問(wèn)題，導(dǎo)致嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，因此要盡量增大橫截面積。與此同時(shí)，還應(yīng)該注重高負(fù)載的電力設(shè)備，按照規(guī)劃方案對(duì)其線路進(jìn)行定期維修與更換，為設(shè)備的運(yùn)行提供安全保障。

3.2 使用高質(zhì)量開(kāi)關(guān)

變電所在選擇開(kāi)關(guān)時(shí)，要選擇正規(guī)廠家生產(chǎn)、型號(hào)質(zhì)量達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。良好的電器開(kāi)關(guān)設(shè)備可以更好的使電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行。為了電氣設(shè)備在發(fā)生短路故障時(shí)不受損壞，要按照最大程度的短路電流校驗(yàn)電氣設(shè)備的熱穩(wěn)性和動(dòng)穩(wěn)性。斷路器等電氣設(shè)備承擔(dān)著切斷短路電流的作用，因此開(kāi)關(guān)電器還應(yīng)該具有校驗(yàn)斷流功能，開(kāi)關(guān)設(shè)備的斷容量要大于或等于安裝地點(diǎn)最大三相短路容量。另外，質(zhì)量好的開(kāi)關(guān)使用壽命長(zhǎng)、不用經(jīng)常更換，因此不要為了節(jié)約成本而去購(gòu)買偽劣成品，從而增加故障發(fā)生的概率。

3.3 加強(qiáng)人員安全責(zé)任，減少錯(cuò)誤發(fā)生

工作人員的技能水平直接影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。要想減少人為操作失誤的影響，就應(yīng)該整體提高工作人員的綜合素質(zhì)。電廠應(yīng)設(shè)置長(zhǎng)期、有效、科學(xué)合理的培訓(xùn)制度，有計(jì)劃、有目的、有組織地對(duì)員工進(jìn)行培訓(xùn)和專業(yè)技術(shù)考核。定期對(duì)員工進(jìn)行技術(shù)評(píng)估，對(duì)技能優(yōu)秀人員可給予適當(dāng)獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)工作消極的員工進(jìn)行懲罰。另外，還應(yīng)加強(qiáng)檢查和維修工作，尤其重視開(kāi)關(guān)的檢查和設(shè)備構(gòu)件的維護(hù)。制定有針對(duì)性的檢查方案，通過(guò)檢查和維護(hù)減少設(shè)備故障的出現(xiàn)。為了進(jìn)一步落實(shí)安全生產(chǎn)體系，對(duì)電廠各級(jí)人員實(shí)行責(zé)任制，對(duì)工作人員職責(zé)完成狀況進(jìn)行考核，以務(wù)實(shí)、細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度促進(jìn)各級(jí)人員對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)安全的有效監(jiān)督，共同保障電廠可以安全運(yùn)行。

3.4 政府加大投入，完善和改進(jìn)變電設(shè)施

如今，電力成為繼衣、食、住、行之后又一民生之本，是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的重要內(nèi)容。部分地區(qū)的電力設(shè)施陳舊、電力供應(yīng)不足，導(dǎo)致地區(qū)發(fā)展受到影響。因此政府應(yīng)當(dāng)加大投資力度，完善基礎(chǔ)設(shè)施，聘請(qǐng)專家對(duì)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)，提高設(shè)備運(yùn)行速度，使電力生產(chǎn)得到大幅度提升。同時(shí)由于資金的大量投入會(huì)大量減少某些電廠使用偽劣電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備的現(xiàn)象，提高電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

3.5 完善斷路器檢修標(biāo)準(zhǔn)

斷路器包括油斷路器和SF6斷路器兩種。油斷路器用于變電設(shè)備的時(shí)間較長(zhǎng)，其故障特點(diǎn)具有顯著規(guī)律性、普適性和漸變性，只需在保證其他設(shè)備符合標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)對(duì)其進(jìn)行周期性的檢測(cè)與維護(hù)。油斷路器規(guī)定正常電流允許開(kāi)斷次數(shù)為200到300次，短路電流允許開(kāi)斷次數(shù)只有2到3次，因此要在此基礎(chǔ)上嚴(yán)格限制開(kāi)關(guān)的開(kāi)斷次數(shù)，并準(zhǔn)時(shí)對(duì)其解體檢查。在實(shí)際運(yùn)行中每年進(jìn)行一次絕緣油壓力測(cè)試，每?jī)赡赀M(jìn)行一次泄漏電流、回路電阻、絕緣電阻測(cè)試，合理控制油斷路器的維修周期，確保其開(kāi)關(guān)電氣性能與密封性。

SF6斷路器作為新型氣吹式斷路器，具有開(kāi)關(guān)性能強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定、防污能力高等優(yōu)勢(shì)。因?yàn)镾F6氣體對(duì)濕度與密封性的要求很高，所以相應(yīng)的專業(yè)維護(hù)要求也較高。SF6氣體在滅弧時(shí)產(chǎn)生的硫基酸鹽和氫氟酸鹽等粉末會(huì)腐蝕使用的開(kāi)關(guān)，增加電阻值，當(dāng)開(kāi)關(guān)設(shè)備的使用時(shí)間達(dá)到規(guī)定時(shí)期后必須更換裝置；當(dāng)開(kāi)關(guān)的機(jī)械動(dòng)作次數(shù)超過(guò)機(jī)械壽命時(shí)要及時(shí)替換機(jī)械機(jī)構(gòu)；當(dāng)其防污水平降低時(shí)要進(jìn)行清理打掃或展開(kāi)外施性防污策略；當(dāng)開(kāi)關(guān)對(duì)電力系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響時(shí)對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的檢修。還要注意，替換下的密封部件不能二次使用，要全部換成全新的、符合國(guó)家生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的合格品。

4 其他建議

4.1 考慮環(huán)境因素制定檢修計(jì)劃

電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境的差異對(duì)斷路器構(gòu)件產(chǎn)生的損壞程度也不相同，由于斷路器具體運(yùn)用效率較低，所以工作人員很難判斷運(yùn)行環(huán)境可能對(duì)其產(chǎn)生的影響。在較差的環(huán)境下，倘若電網(wǎng)發(fā)生故障，那斷路器將會(huì)失去所具備的電網(wǎng)保護(hù)能力，使與其相關(guān)的設(shè)備都可能受到損壞。如及時(shí)更換斷路器可降低電網(wǎng)故障發(fā)生的概率，但大量更換斷路器構(gòu)件將會(huì)提高經(jīng)濟(jì)成本。為減少環(huán)境的不利影響，在斷路器檢修前要制定科學(xué)合理的檢修管理計(jì)劃，保證地區(qū)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行。在擬定檢修計(jì)劃時(shí)需小程度縮短檢修周期，嚴(yán)格控制斷路器開(kāi)關(guān)開(kāi)斷次數(shù)與使用環(huán)境，保證進(jìn)行解體檢查后可以按照構(gòu)件結(jié)構(gòu)完全安裝回去。

此外，在電力大修時(shí)要嚴(yán)格根據(jù)檢修要求對(duì)開(kāi)關(guān)電氣和密封性能進(jìn)行檢修，方便及時(shí)發(fā)現(xiàn)斷路器存在的使用安全風(fēng)險(xiǎn)，為電力系統(tǒng)安全運(yùn)行提供保障。通過(guò)對(duì)以往檢修資料的深入分析，對(duì)制定的檢修計(jì)劃進(jìn)行完善，確?；芈冯娮琛⒔^緣電阻、油耐壓測(cè)試與泄漏電流檢測(cè)等工作切實(shí)完成。

4.2 做好日常巡視工作

預(yù)防設(shè)備發(fā)生故障的關(guān)鍵是做好巡視工作，這樣才可以確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的安全隱患。一旦故障發(fā)生，必須進(jìn)行維修處理才能讓電廠繼續(xù)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。為保障巡視工作的效率，變電站應(yīng)購(gòu)買專業(yè)的監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)電氣開(kāi)關(guān)進(jìn)行實(shí)時(shí)實(shí)地監(jiān)控，節(jié)省大量人力資源。另外，為了避免工作人員因存僥幸心理或害怕受處罰而隱瞞故障的出現(xiàn)，電廠要強(qiáng)化員工的責(zé)任意識(shí)，增強(qiáng)巡視員工的使命感，做到高效巡視的同時(shí)達(dá)到安全規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 建立電網(wǎng)監(jiān)督管理體系

電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備的檢修工作存在相應(yīng)危險(xiǎn)性，如果檢修人員操作環(huán)節(jié)或防護(hù)措施出現(xiàn)問(wèn)題，將容易對(duì)其生命安全造成無(wú)法預(yù)料的傷害。所以，依據(jù)安全管理標(biāo)準(zhǔn)，電廠要建立健全電網(wǎng)監(jiān)督管理系統(tǒng)，確保檢修人員操作步驟與技術(shù)時(shí)刻受監(jiān)督系統(tǒng)管理，可以及時(shí)提示其違規(guī)操作原因，進(jìn)而保障電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備的維修質(zhì)量與效率。