电厂变电所电气开关设备故障分析及对策探究

山西西山热电有限责任公司 韩 广

1 电厂变电所电气设备概述

从前原始电力资源的电流频率与电压需要通过变电所进行转化，从而为人们正常供电。在变电所改变电力过程中，电气开关设备极其关键。变电所的主要工作是输送和分配电能，依据负荷变化的要求对电路进行切换，持续对主要设备进行监测，定期检修设备、周期性检查与维护重要设备及快速解决故障。直接生产和输配电能的设备称为一次电气设备，包括变压器、隔离开关、发电机、断路器、闸刀开关、避雷器、接触器、母线、互感器等。对一次设备进行检查监测和保护的辅助设备称为二次设备，包括继电器、信号设备、仪表、自动控制设备等。

2 电厂变电所电气开关设备产生故障的原因

线路问题。电气开关设备中存有各种各样的设备装置，如变压器、断路器、配电柜等，要想使其正常运转，需要各种装置按照标准顺序连接起来形成整体。当设备和装置整体一起正常运行时，电气开关设备才可以稳定工作。如果连接设备装置的线路有接触不良、断路、短路等情况发生时，电气开关设备将无法正常发挥作用，造成变电系统中残压过高，对电流达不到有效调节效果，损坏装置，使变电能力下降或丧失。

质量不合格。当电气开关设备发生问题时，首先想到的是开关的质量。有些电厂变电所为了降低成本，通常会购买数量较多的设计不合理、质量不合格的成品，由于生产此开关的材料不符合国家制作标准，所以在价格上更具优势。虽然外表与正品没有较大差别，但经过长期使用会发现这种劣质设备会比正品耗损更快，更易损坏，无法达到正常运行要求。如果长时间使用劣质电气开关，极易导致变电所电压不稳定，既对其他电力设备的运行周期造成影响，还会使重要设备发生损坏，情况严重时会使整个变电站的设备产生故障，需要对所有设备进行检查、修理，加大维修人员的工作量。对于排查一个质量不合格的损坏零件非常困难，无法正常供电将会影响人们的日常生活，还会给电厂带来经济损失[1]。

人为操作。利用开关设备对电流进行调控时，需要工作人员的操作配合来完成，所以人为操作也是造成设备故障的原因之一。开关设备作为执行装置，当工作人员发出错误指令时，其并无法判断操作指令的对错，将会按照错误的指令进行操作，造成开关设备产生故障。有些操作人员没有经历专业培训，工作时毛手毛脚，在缺乏相关经验状况下随便或未根据要求操作，不但会破坏设备，严重时会对人的生命安全造成威胁。

变电设施劣化。当一切设备与操作都符合标准的基础上，老化的设备也会致使变电设施发生故障。老化的线路会让整体变压装置的电阻增大，进而使功率升高，线路热量也随之增加。温度将伴随线路老化程度快速升高，直到烧坏变电装置使保险丝熔断。断路器超过限制使用时间，未能及时更换也会影响变电装置的正常运行。

断路器盲目检修。在短路问题发生时，断路器断开的次数一般限制在两到三次，但是正常电流断开次数在两百次左右，因此增加电网检修任务量，检修周期较短，将消损耗很多人力与物力才能使检修工作有效落实。对于断开次数较少的断路器来说，能够提高检修效率，由于工作人员的盲目检修，往往到不到预期效果[2]。

3 电厂变电所电气开关设备故障解决对策

3.1 重视线路连接

加大对电气开关设备线路连接的重视，尤其注意保障装置的接地与地网间的连接。装置接地不良将使变压器部分设备停止工作，间接使其他设备受到损坏。地线接触不良可能发生雷击或残压超过标准值现象，这极其危险，虽然偶然发生但危害极大，一旦发生将直接破坏开关设备。部分变电所的接地引下线和接地体的横截面积太小，不能承受电流短路发出的热量，使接地下引线熔断，设备的金属外壳带有高电压，可能更加扩大低压二次回路发生反击问题，导致严重经济损失，因此要尽量增大横截面积。与此同时，还应该注重高负载的电力设备，按照规划方案对其线路进行定期维修与更换，为设备的运行提供安全保障。

3.2 使用高质量开关

变电所在选择开关时，要选择正规厂家生产、型号质量达到国家标准的产品。良好的电器开关设备可以更好的使电力系统稳定安全运行。为了电气设备在发生短路故障时不受损坏，要按照最大程度的短路电流校验电气设备的热稳性和动稳性。断路器等电气设备承担着切断短路电流的作用，因此开关电器还应该具有校验断流功能，开关设备的断容量要大于或等于安装地点最大三相短路容量。另外，质量好的开关使用寿命长、不用经常更换，因此不要为了节约成本而去购买伪劣成品，从而增加故障发生的概率。

3.3 加强人员安全责任，减少错误发生

工作人员的技能水平直接影响电力系统的运行质量。要想减少人为操作失误的影响，就应该整体提高工作人员的综合素质。电厂应设置长期、有效、科学合理的培训制度，有计划、有目的、有组织地对员工进行培训和专业技术考核。定期对员工进行技术评估，对技能优秀人员可给予适当奖励，对工作消极的员工进行惩罚。另外，还应加强检查和维修工作，尤其重视开关的检查和设备构件的维护。制定有针对性的检查方案，通过检查和维护减少设备故障的出现。为了进一步落实安全生产体系，对电厂各级人员实行责任制，对工作人员职责完成状况进行考核，以务实、细致、严谨的态度促进各级人员对设备和生产安全的有效监督，共同保障电厂可以安全运行。

3.4 政府加大投入，完善和改进变电设施

如今，电力成为继衣、食、住、行之后又一民生之本，是现代社会发展的重要内容。部分地区的电力设施陈旧、电力供应不足，导致地区发展受到影响。因此政府应当加大投资力度，完善基础设施，聘请专家对设备进行升级，提高设备运行速度，使电力生产得到大幅度提升。同时由于资金的大量投入会大量减少某些电厂使用伪劣电气开关设备的现象，提高电力系统的安全运行。

3.5 完善断路器检修标准

断路器包括油断路器和SF6断路器两种。油断路器用于变电设备的时间较长，其故障特点具有显著规律性、普适性和渐变性，只需在保证其他设备符合标准的同时对其进行周期性的检测与维护。油断路器规定正常电流允许开断次数为200到300次，短路电流允许开断次数只有2到3次，因此要在此基础上严格限制开关的开断次数，并准时对其解体检查。在实际运行中每年进行一次绝缘油压力测试，每两年进行一次泄漏电流、回路电阻、绝缘电阻测试，合理控制油断路器的维修周期，确保其开关电气性能与密封性。

SF6断路器作为新型气吹式断路器，具有开关性能强、运行稳定、防污能力高等优势。因为SF6气体对湿度与密封性的要求很高，所以相应的专业维护要求也较高。SF6气体在灭弧时产生的硫基酸盐和氢氟酸盐等粉末会腐蚀使用的开关，增加电阻值，当开关设备的使用时间达到规定时期后必须更换装置；当开关的机械动作次数超过机械寿命时要及时替换机械机构；当其防污水平降低时要进行清理打扫或展开外施性防污策略；当开关对电力系统正常运转产生影响时对其进行相应的检修。还要注意，替换下的密封部件不能二次使用，要全部换成全新的、符合国家生产标准的合格品。

4 其他建议

4.1 考虑环境因素制定检修计划

电网运行环境的差异对断路器构件产生的损坏程度也不相同，由于断路器具体运用效率较低，所以工作人员很难判断运行环境可能对其产生的影响。在较差的环境下，倘若电网发生故障，那断路器将会失去所具备的电网保护能力，使与其相关的设备都可能受到损坏。如及时更换断路器可降低电网故障发生的概率，但大量更换断路器构件将会提高经济成本。为减少环境的不利影响，在断路器检修前要制定科学合理的检修管理计划，保证地区电力系统的稳定安全运行。在拟定检修计划时需小程度缩短检修周期，严格控制断路器开关开断次数与使用环境，保证进行解体检查后可以按照构件结构完全安装回去。

此外，在电力大修时要严格根据检修要求对开关电气和密封性能进行检修，方便及时发现断路器存在的使用安全风险，为电力系统安全运行提供保障。通过对以往检修资料的深入分析，对制定的检修计划进行完善，确保回路电阻、绝缘电阻、油耐压测试与泄漏电流检测等工作切实完成。

4.2 做好日常巡视工作

预防设备发生故障的关键是做好巡视工作，这样才可以确保及时发现产生的安全隐患。一旦故障发生，必须进行维修处理才能让电厂继续高效运转。为保障巡视工作的效率，变电站应购买专业的监测设备对电气开关进行实时实地监控，节省大量人力资源。另外，为了避免工作人员因存侥幸心理或害怕受处罚而隐瞒故障的出现，电厂要强化员工的责任意识，增强巡视员工的使命感，做到高效巡视的同时达到安全规则标准。

4.3 建立电网监督管理体系

电气开关设备的检修工作存在相应危险性，如果检修人员操作环节或防护措施出现问题，将容易对其生命安全造成无法预料的伤害。所以，依据安全管理标准，电厂要建立健全电网监督管理系统，确保检修人员操作步骤与技术时刻受监督系统管理，可以及时提示其违规操作原因，进而保障电气开关设备的维修质量与效率。