變電站一次設(shè)備安全運(yùn)行及故障分析

華電電力科學(xué)研究院有限公司山東分院 陳秀斌

1 電氣防雷接地和主接線設(shè)計(jì)

1.1 防雷接地設(shè)計(jì)

在變電站改建實(shí)際開(kāi)展過(guò)程中，防雷接地設(shè)計(jì)是其中較為關(guān)鍵的方面，當(dāng)下一些變電站經(jīng)過(guò)改建，采用的模式都是增加一些防雷保護(hù)的手段，用這種方式致使變電站改建資金投入較大，為了避免對(duì)變電站改建的資金造成浪費(fèi)，可以在變電站的改建過(guò)程中，注意一些問(wèn)題的處理，最主要的是與主接地線間的有效連接，對(duì)變電站的防雷是非常關(guān)鍵的。另外，在變電站接地施工過(guò)程中，要注重組織相關(guān)人員，檢查好接地電阻的參數(shù)。對(duì)變電站原本的一些防雷接地措施，可以檢查這些設(shè)備的保護(hù)效果，若是在其中發(fā)現(xiàn)漏洞，要及時(shí)進(jìn)行改進(jìn)，在防雷方面要做到盡量完善，防患于未然。

1.2 電氣主接線設(shè)計(jì)

在變電站改建設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要保證變電站的改建規(guī)劃能得到有效落實(shí)，并將變電站的主接線展開(kāi)合理設(shè)計(jì)，將主接線設(shè)計(jì)作為重要的基礎(chǔ)。在變電站電氣系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，主接線設(shè)計(jì)是非常重要的影響因素，要保證主接線設(shè)計(jì)得到有效落實(shí)，這樣可以最大限度保證系統(tǒng)運(yùn)行保持良好的穩(wěn)定性以及安全性。同時(shí)，變電站的主接線設(shè)計(jì)對(duì)工作人員專(zhuān)業(yè)素質(zhì)要求較強(qiáng)，因此在進(jìn)行主接線設(shè)計(jì)時(shí)，要注重安排專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員，按照規(guī)范化以及嚴(yán)謹(jǐn)性的原則，處理好主接線設(shè)計(jì)的各類(lèi)細(xì)節(jié)。同時(shí)，結(jié)合變電站的電氣配置情況以及繼電保護(hù)情況，對(duì)主接線的方案進(jìn)行充分考慮，選擇科學(xué)的設(shè)計(jì)方案，使變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行。主接線設(shè)計(jì)需要對(duì)各類(lèi)的運(yùn)行環(huán)境有足夠的適應(yīng)能力，保持良好的靈活性。

2 主變選擇方面的問(wèn)題

變電站的主變選擇也是在改建設(shè)計(jì)中較為關(guān)鍵的部分，直接影響變電設(shè)計(jì)的實(shí)際效果。設(shè)計(jì)人員在對(duì)變電站的主變選擇展開(kāi)設(shè)計(jì)時(shí)，要注重采取科學(xué)的方法。通常而言，變電站的主變選擇主要涉及以下兩個(gè)方面。

一是在變電站改建設(shè)計(jì)過(guò)程中，人們總是認(rèn)為主變選擇就是考慮變壓器的容量。但其實(shí)這樣的想法較為片面，在變電站的改建設(shè)計(jì)過(guò)程中，確定主變壓器的數(shù)量也是非常重要的。一般情況下，結(jié)合變電站的客觀需求，可以對(duì)變壓器的數(shù)量進(jìn)行明確，同時(shí)主變壓器的位置也會(huì)影響到其數(shù)量。若是變電站本身處于城郊的位置，那么選擇一兩臺(tái)主變壓器就足夠滿足需求。若是變電站超過(guò)一定的規(guī)模，在這種情況下與其他變電站相距非常遙遠(yuǎn)，一兩臺(tái)變壓器是無(wú)法滿足實(shí)際需求的，可以選擇三臺(tái)變壓器。在變壓器容量進(jìn)行確定時(shí)，要對(duì)一些因素展開(kāi)分析，在對(duì)各類(lèi)因素展開(kāi)綜合性分析之后，進(jìn)行合理選擇[1]。

二是變壓器的供應(yīng)商也是變電站改建過(guò)程中重要的影響因素，不同變電站在改建時(shí)，對(duì)變壓器有著不同的要求，因此要保證變壓器質(zhì)量與品質(zhì)，以滿足變電站的客觀需求。同時(shí)，要保證供應(yīng)商的生產(chǎn)能力以及供貨方面要及時(shí)，避免變壓器供貨不及時(shí)對(duì)變電站的改建造成影響。

3 電氣設(shè)備的選擇

在變電站改建方面，國(guó)家制定了一些原則和政策，尤其對(duì)變電站改建的安全、經(jīng)濟(jì)等方面，提出了一定的要求，需要在安全、經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)的原則下展開(kāi)變電設(shè)計(jì)，并且要在滿足一些客觀條件的情況下，對(duì)電氣設(shè)備展開(kāi)選擇，最大限度滿足電氣設(shè)備在運(yùn)行以及維護(hù)水平方面的要求。同時(shí)，結(jié)合以往變電站設(shè)計(jì)的一些經(jīng)驗(yàn)，在對(duì)電氣設(shè)備展開(kāi)選擇的時(shí)候，要分析以下幾方面問(wèn)題。

3.1 新增電氣設(shè)備的選擇

在變電站改建規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中，涉及新增加一些電氣設(shè)備的問(wèn)題。工作人員可以按照以往變電站設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，以及變電站改建的客觀情況，對(duì)電氣設(shè)備展開(kāi)選擇，從一些變電站改建的情況來(lái)看，主要是增加一些隔離開(kāi)關(guān)、電流互感器以及斷路器，結(jié)合這些設(shè)備的特點(diǎn)，要滿足設(shè)備參數(shù)方面的要求。如隔離開(kāi)關(guān)方面，通常采用頻率為50Hz，進(jìn)口開(kāi)關(guān)要有頻率方面的要求。再比如斷路器的選擇，在運(yùn)行中斷路器的負(fù)荷電流要比額定電流小，額定電壓要比系統(tǒng)最高電壓高等。結(jié)合變電站改建的實(shí)際需求，各類(lèi)設(shè)備的參數(shù)要達(dá)到相關(guān)的要求。

3.2 變電站無(wú)功補(bǔ)償裝置的選擇

一般情況下，變電站采用的是并聯(lián)電容器的補(bǔ)償措施，為電網(wǎng)提供可調(diào)容性無(wú)功，對(duì)感性無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償，從而減少電網(wǎng)的損耗，提升電網(wǎng)的電壓。在變電站的改建設(shè)計(jì)過(guò)程中，結(jié)合設(shè)備的選擇情況，對(duì)無(wú)功補(bǔ)償提出意見(jiàn)。一般情況下，電容器的額定電壓，要能夠承受1.1倍的長(zhǎng)期工頻過(guò)電壓。另外，在裝置分組回路方面，回路的界面需要按照額定電流的1.3倍進(jìn)行選擇。同時(shí)，在電抗率方面，要按照電容器進(jìn)入電網(wǎng)的諧波情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。

4 配電裝置和平面設(shè)計(jì)途徑

變電站在改建過(guò)程中，配電裝置以及平面方面要按照行業(yè)的相關(guān)技術(shù)要求，對(duì)配電裝置展開(kāi)合理的設(shè)計(jì)。當(dāng)前，變電站改建工程受到高度重視，國(guó)家也在這方面制定出詳細(xì)的規(guī)范，在配電平面設(shè)計(jì)方面需要遵循相關(guān)原則。另外，在原本的技術(shù)上，要進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)以及革新，最大限度對(duì)當(dāng)前的資源展開(kāi)利用，讓設(shè)計(jì)具備足夠的可行性以及科學(xué)性。同時(shí)，要注重變電站改建的經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題，盡量以最少的資金以及資源得到較好的設(shè)計(jì)效果。

在對(duì)配電裝置展開(kāi)選擇時(shí)，要分析裝置是否能滿足設(shè)備的相關(guān)要求，并對(duì)配電裝置檢修加強(qiáng)考慮和分析，盡量降低檢修的技術(shù)難度，可以避免對(duì)資金造成浪費(fèi)，并提升設(shè)備的安全性以及穩(wěn)定性，減少維修的次數(shù)[2]。最后，要對(duì)配電裝置的改進(jìn)設(shè)計(jì)以及平面設(shè)計(jì)展開(kāi)全面評(píng)估，各部分要保持良好的協(xié)調(diào)性。變電站改建是一項(xiàng)較為復(fù)雜的工程，在變電站改建過(guò)程中，變電一次設(shè)計(jì)較為關(guān)鍵，并且對(duì)專(zhuān)業(yè)性有著極高的要求，要站在未來(lái)變電站發(fā)展需求的角度，對(duì)變電站展開(kāi)合理的設(shè)計(jì)，滿足變電站工作的各方面功能要求。

5 變電站一次設(shè)備安全運(yùn)行及故障分析

5.1 接地故障

從直流電源系統(tǒng)入手，接地故障是常見(jiàn)的故障形式。該故障可以分為三種類(lèi)型，主要是電阻性接地故障、有緣接地故障以及不科學(xué)連接造成的過(guò)分支接地故障。產(chǎn)生接地故障的影響因素較多，如果材料質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)則會(huì)發(fā)生故障。同時(shí)，外界因素也是重要影響之一，包括動(dòng)物的行為、濕度和人的行為干擾等。將劣質(zhì)的絕緣材料運(yùn)用到直流系統(tǒng)設(shè)備上，不僅會(huì)在一定程度上對(duì)絕緣的性能和效果產(chǎn)生影響，也會(huì)發(fā)生直流接地的現(xiàn)象。而且，當(dāng)前我國(guó)一些變電站是建立偏遠(yuǎn)山區(qū)，這樣的條件下動(dòng)物會(huì)影響電路設(shè)備的合理運(yùn)行，由此則出現(xiàn)接地短路問(wèn)題[3]。另外，環(huán)境比較潮濕的情況下，暴露在外面的設(shè)備元件會(huì)受到損害，加之人工操作不合理都為直流接地故障發(fā)生提供了可能。

5.2 環(huán)路故障

一般情況下，變電站的直流系統(tǒng)不是唯一的，為了滿足供電要求往往配備兩個(gè)系統(tǒng)。但值得關(guān)注的是這兩個(gè)系統(tǒng)是獨(dú)立的，而且在接線的形式和供電的形式上存在不同。不合理的接線形式就會(huì)對(duì)設(shè)備的運(yùn)用產(chǎn)生影響，如發(fā)生環(huán)路故障。倘若兩個(gè)系統(tǒng)都出現(xiàn)了環(huán)路問(wèn)題，那么就嚴(yán)重降低了蓄電池的使用性能，影響其使用年限。而且，在一定程度上會(huì)牽連其他設(shè)備的正常使用，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)火災(zāi)，對(duì)人們的生命安全造成威脅。

5.3 充電問(wèn)題

充電機(jī)在變電站直流系統(tǒng)當(dāng)中充當(dāng)著較為重要的地位，然而變電站在運(yùn)行的過(guò)程中，因?yàn)楣ぷ魅藛T未重視充電機(jī)運(yùn)行維護(hù)工作，則發(fā)生了充電機(jī)電壓不夠穩(wěn)定的現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上，相控電源的溫度逐漸升高，這嚴(yán)重?fù)p害了充電機(jī)的性能，一般情況下會(huì)對(duì)充電機(jī)使用時(shí)間產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時(shí)則會(huì)對(duì)直流系統(tǒng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生很大影響，甚至出現(xiàn)安全問(wèn)題。

5.4 蓄電池問(wèn)題

蓄電池的種類(lèi)比較多，在運(yùn)行參數(shù)和性能上也會(huì)存在不同。變電站直流系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，在不能進(jìn)行全面的不同類(lèi)型蓄電池維護(hù)情況下，影響了蓄電池的性能，使用時(shí)間受到嚴(yán)重影響。而且，在這樣的背景下增加了蓄電池故障發(fā)生概率，這從根本上影響了變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

以上則是變電站直流系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中存在的問(wèn)題，應(yīng)引起工作人員的關(guān)注，做好維護(hù)和運(yùn)行工作。

6 變電站一次設(shè)備安全運(yùn)行及故障的解決措施

6.1 運(yùn)用直流接地故障定位技術(shù)

變電站直流系統(tǒng)是以單母線分段作為根基，然后借助雙電雙充的模式開(kāi)展工作，通常以閥控鉛酸蓄電池為主。這一系統(tǒng)組成主要涵蓋了蓄電池組、危機(jī)絕緣監(jiān)測(cè)設(shè)備，還設(shè)置了開(kāi)關(guān)電源整流模式。這一環(huán)節(jié)當(dāng)中，通過(guò)模塊化的管理模式，對(duì)不同階段的運(yùn)行數(shù)值進(jìn)行控制和監(jiān)督，然后借助自行控制系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)體系，以此實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理的目標(biāo)。結(jié)合現(xiàn)階段的實(shí)際情況，我國(guó)變電站所涉及的直流系統(tǒng)，都是以高科技為支持。通過(guò)電源開(kāi)關(guān)充電設(shè)備的運(yùn)營(yíng)，彰顯出具有個(gè)性鮮明的電源裝置，讓直流電源更加穩(wěn)定和可靠。

從根本上來(lái)說(shuō)，直流接地故障定位技術(shù)實(shí)際運(yùn)用的過(guò)程中，應(yīng)以接地故障定位裝置為依靠。該項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用時(shí)以帶電檢測(cè)為主，不需要拉回路的情況下就可以有效實(shí)施定位，最終會(huì)讓直流系統(tǒng)更加安全和可靠。另外，倘若已經(jīng)知道一個(gè)直流電源出現(xiàn)了問(wèn)題，在這個(gè)前提下就可以發(fā)揮直流接地故障定位裝置的作用，通過(guò)信號(hào)注入的方式，對(duì)接地故障進(jìn)行十分準(zhǔn)確的位置定位。如果變電站系統(tǒng)當(dāng)中涵蓋了較多直流電源，在出現(xiàn)接地故障時(shí)，依舊處于帶電狀態(tài)之下，則可以正常母線作為切換饋線支路，然后進(jìn)行位置的確定。這一環(huán)節(jié)當(dāng)中實(shí)施合理的支路接地異常問(wèn)題檢測(cè)，提升了檢測(cè)工作的效果和質(zhì)量。

6.2 做好充電設(shè)備運(yùn)行維護(hù)工作

變電站直流系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，蓄電池的設(shè)置工作較為關(guān)鍵。無(wú)論蓄電池充電多少，都會(huì)發(fā)生波紋參數(shù)不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。這一過(guò)程中對(duì)充電設(shè)備電壓也形成了極大的影響。為了防止出現(xiàn)與其相類(lèi)似的問(wèn)題，應(yīng)以合理的形式進(jìn)行規(guī)避。如要加大檢測(cè)力度，以更加詳細(xì)和真實(shí)可靠的檢測(cè)為主。然后，完成檢測(cè)之后要認(rèn)真做好電流和保護(hù)信號(hào)數(shù)值的記錄，讓其具有準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)母線輸出具備合理穩(wěn)定電壓值的目標(biāo)。如果變電站直流系統(tǒng)是以正常的工作狀態(tài)為主，充電機(jī)就可以為變電站提供相應(yīng)的直流電源。如果出現(xiàn)浮充的情況，交流電源在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生了問(wèn)題，直流系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)就可以獲得蓄電池的供電電能。在此情況下，因加強(qiáng)充電機(jī)維護(hù)工作。之后，以責(zé)任機(jī)制有效完善為根基，分析故障發(fā)生的責(zé)任人，并對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)肅處理和改進(jìn)。相關(guān)工作人員在后續(xù)開(kāi)展工作過(guò)程中要格外注意，防止出現(xiàn)類(lèi)似的問(wèn)題，最終也會(huì)保證變電站直流系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)[4]。

6.3 完善蓄電池的有效維護(hù)工作

通常情況下，蓄電池如果在設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)生了一定問(wèn)題和不足，這就會(huì)嚴(yán)重影響蓄電池的使用時(shí)間，從根本上來(lái)說(shuō)也會(huì)對(duì)容量產(chǎn)生極大的影響。為了防止這些問(wèn)題的發(fā)生，必須要求工作人員從多個(gè)角度上實(shí)施蓄電池的檢查工作，讓電壓和絕緣體都能夠正常穩(wěn)定運(yùn)行。然后，針對(duì)蓄電池開(kāi)展維護(hù)工作時(shí)，以定期檢查為主，并實(shí)行充放電[5]。總之，對(duì)蓄電池的合理維護(hù)工作開(kāi)展需要工作人員更加細(xì)心，加強(qiáng)每一個(gè)維護(hù)環(huán)節(jié)的實(shí)施和運(yùn)轉(zhuǎn)，真正的保證維護(hù)工作更加有力和高效。

6.4 升級(jí)機(jī)電設(shè)備合理運(yùn)行維護(hù)

從變電站實(shí)際運(yùn)行環(huán)境入手，其中要關(guān)注充電設(shè)備充電情況，因?yàn)闀?huì)發(fā)生充電不足或者超出充電范圍等問(wèn)題，也可以出現(xiàn)直流系統(tǒng)當(dāng)中所展現(xiàn)出的波紋參數(shù)不符合標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象。同時(shí)，關(guān)注以上數(shù)值之外，還要關(guān)注逆變電源諧波會(huì)對(duì)充電設(shè)備所形成的影響，注重其對(duì)電壓形成的干擾。在此基礎(chǔ)上，創(chuàng)設(shè)科學(xué)和完善的監(jiān)控系統(tǒng)參數(shù)模式，工作人員開(kāi)展直流系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)工作時(shí)，為了讓蓄電池獲得安全保障，要做好交流輸入電壓和直流輸出電壓的穩(wěn)定保證工作，這就要從充電設(shè)備入手，進(jìn)行有效用電設(shè)備的檢測(cè)，并開(kāi)創(chuàng)強(qiáng)有力的核查模式。另外，這一過(guò)程當(dāng)中以規(guī)范為操作為基礎(chǔ)，倘若蓄電池在交流電源當(dāng)中出現(xiàn)了故障，則也能夠供系統(tǒng)的平穩(wěn)供電。因此，電力企業(yè)應(yīng)對(duì)機(jī)電設(shè)備的有力運(yùn)行和維護(hù)進(jìn)行完善。

綜上所述，近年來(lái)國(guó)內(nèi)城市化的建設(shè)不斷加速，各地的用電趨勢(shì)在不斷遞增，導(dǎo)致變電站要承受的工作負(fù)荷不斷增加。這在一點(diǎn)程度上，對(duì)供電的穩(wěn)定性以及安全性提出要求，另外也需要變電站內(nèi)各類(lèi)的設(shè)備達(dá)到更加完善的功能。從當(dāng)下發(fā)展情況看，一些變電站管理模式均存在問(wèn)題。在變電站改建過(guò)程中，要保持超前的意識(shí)，對(duì)變電站中的各類(lèi)設(shè)備進(jìn)行合理選擇，并開(kāi)展合理的變電設(shè)計(jì)，讓變電站可以在新時(shí)期下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，滿足當(dāng)?shù)厣鐣?huì)的實(shí)際用電需求。