试析电力系统变电一次设备状态检修技术

中煤鄂尔多斯能源化工有限公司 吴 文

近年来，随着人们生活质量不断提高，对电力系统提出了更高的要求，且对变电一次设备运行稳定性也提出了更高的要求。以变电一次设备总体运行状态为依据，展开检修技术分析，有助于提升变电一次设备的运行效率和水平。为此，需要加强对变电一次设备的重视程度，深入挖掘多元化的检修技术，确保在第一时间发现故障，并展开系统性分析，最终选择合适的检修技术予以解决。

1 电力输电网与变电设备概况

1.1 变电设备规模

以某省电网输变电为例，该省电网变电设备规模呈现稳步上涨的态势。2021年，该省电网35kV和以上架空输电线发生跳闸故障次数为1255次，110kV 和110kV 以上高压电缆线路跳闸次数为1次，与上年保持持平状态。500kV 及以上输电线路跳闸次数为15次，故障停运次数为5次。从最近年来的数据中可以看出，该省电力企业220kV 线路跳闸次数明显减少。针对跳闸原因展开分析，一次设备故障引发的跳闸次数较多，主要为开关柜跳闸事故。

1.2 配电网

该省城市配电电网中，10kV 线路有8425条，架空绝缘化率为100%，配电变压器共有214309台。县域配电网10kV 线路共有7250台。全口径配电网设备见表1。

表1 全口径配电网设备概况

2 电力设备故障

通过调研与分析，发现该省发生故障的电力设备主要有变压器、断路器、开关柜以及GIS 设备等。具体如下。

2.1 变压器

较为常见的变压器故障有渗漏油、接头过热以及铁芯发生故障等。当发生渗漏油故障时，将影响变压器的稳定运行，对环境造成污染，甚至出现电力系统停运问题。而产生故障的原因包括焊接不规范、焊缝处理不严谨等。接头过热极易引发安全事故，影响变压器运行效率的同时，导致变压器两端位置出现电位差，导电密封头连接不紧密。产生铁芯故障的原因是使用不当，运输、生产出现杂质，以及检修过程中发生接地问题。

2.2 断路器

当缺少设备定期检测、维修时，断路器发生故障的风险将不断提升。断路器的故障有动作失灵、绝缘件损坏，以及灭弧件故障等。断路器的动作失灵是指断路器产生拒动，直至产生越级跳闸的后果。绝缘件质量对电力系统的安全性有着较大的影响，人为操作不当容易出现短路，电流绝缘件因此发生损坏。灭弧件故障是指触头烧损、灭弧介质质变[1]。

2.3 开关柜

开关柜故障主要是指开断和关合故障问题，当断路器本体出现开合问题时，少油断路器将发生喷油短路及灭弧室烧损，一旦开断能力较差，甚至在关合过程中发生爆炸。真空断路器出现此类故障主要表现为灭弧室漏气或真空度降低，电容器组发生自燃现象。

2.4 GIS 设备

断路器、隔离开关、电压互感器等电气元件共同组成了GIS 设备。GIS 设备在电力系统中应用较为广泛，其原因在于抗干扰能力较强、安全性较高且占地面积较小。GIS 设备的故障发生在安装、解体检修时。其中，安装过程中故障体现在触头打磨不光滑、杂物残留和装配工艺问题，最终造成电阻增大。为此，作为安装人员需要严格依据安装标准、安装流程进行，将GIS 设备发生故障的概率降至最低，尽可能减免因故障问题的出现，而使局部不合规放电等不良现象影响范围进一步扩大。

3 电力系统中变电一次设备检修技术要点

作为影响电力系统持续稳定运行的关键变电，一次设备状态检修想要切实发挥应用成效，快速且全方位地对设备运行期间存在的各类质量隐患问题及异常状况实现排除，积极以电力系统主体运作需求为前提，强化对变电一次设备检修工艺落实要点的分析十分关键。基于此，笔者将结合上文所提到的电力企业实际，以优化保障本省电力企业电力系统变电站一次设备能够稳定、长期运行为前提，自觉从设备检修技术要点出发，深入分析检修技术的优势和特点，旨在为后续的电力系统稳定运行奠定良好的基础。

3.1 检修步骤

在变电一次设备检修前需要对设备的历史维修记录及具体运行情况有明确、全面了解，并依据所收集到的数据信息展开分析，制定具有针对性的设备检测计划。计划的制定主要包括以下几个方面的内容：第一，明确状态检修模型参数信息。通常情况下，变电一次设备状态检修要根据采集的设备运行状态数据计算精确的参数。第二，收集待检测设备的具体状态数据。该类数据主要包括历史维修记录、当前运行参数，以及试验数据的特征值。第三，对所有的数据采取实时分析和预测的方式，并以此为依据展开设备故障的判断。第四，对检测出的故障问题与以往的故障问题相结合，及时总结经验，并记录相关损失数据带入变电一次设备状态检修模型中[2]。

3.2 技术要点

3.2.1 故障诊断

电力系统的变电一次设备故障诊断分为噪声诊断、振动诊断和专家系统诊断。该省电力企业较为常用的故障诊断技术为振动诊断和专家系统诊断。其中，专家系统故障诊断包括神经网络诊断及信息诊断。神经网络诊断分为分形理论与分形神经网络诊断。振动诊断主要应用在设备诊断技术中，以速度位移、加速度和频谱相位的方式准确识别信息，从而得出待检设备的运行状况。在实际的应用过程中，65%以上的设备故障问题都能够以振动诊断的方式得出。

3.2.2 状态监测

定期解体点监测、离线监测，以及在线监测都是状态监测的主要形式。定期解体点检测是对停运、低估消耗，以及维修期的设备检测，依据待检设备的出产信息和作业标准得出变电一次设备可能出现损坏的部位，除此之外还能够精确预测身边可能发生故障的概率。离线监测是利用油质分析仪、红外成像仪，以及超声波检漏仪等进行设备的定期分解检测，及时了解设备各部分的运行状态。在线监测需要信息管理系统、数字调节器，以及分布式控制系统相互配合，从而达到在线实时信息监测的目的。但是，在线监测系统也存在一定的问题，为此，在技术选择上要注重与实际相结合，保证检修技术能够有效应用于变电一次设备检修中。状态检修的检测评估方式见表2。

4 电力系统变电一次设备检修技术应用

基于全周期运作视角，电力系统变电一次设备检测工艺在变压器、断路器、隔离开关，以及GIS状态检修方面都有着十分广阔的应用前景，具体如下。

4.1 变压器检修

变压器由油箱和铁芯等构件组成，如果变电器出现故障，整个电力系统都将受到极大的影响，电能的消耗量也随之提升。因此，可以依据变压器的使用材料选择检修技术。例如，对于油性绝缘变压器来说，在选择检修技术时，应做好油温、绕组温度的全面检测，将温度控制在正常范围内。除此之外，还要做好变压器油中气体状况的分析与检测工作，以局部放电分析、气体状态分析为主。如图1所示。其中，气体状态分析主要是对变压器发生故障前和故障后内部气体成分展开检测和分析；局部放电分析则是指根据变压器局部放电特性合理分析变压器内部的老化程度。通过上述检测方式，有利于变压器长期处于稳定状态[3]。

4.2 断路器检修

由于断路器对电力企业的安全运行有着积极的作用，因此，不仅需要全面掌握断路器设计原理，还应认识到断路器在保护电源线路上的重要价值，当出现短路故障时，将会主动堵截电路，严重的话甚至会出现拒动等异常状态，使整体的变电系统健康运行受到严重阻碍。因此，当断路器在运行过程中发现电路异常时，要第一时间切断电流，将故障控制在一定的范围内，避免故障范围扩大，影响整个电力系统的运行。所以，还需要做好断路器状态的检测工作，为电力系统运行奠定基础。

4.3 隔离开关检修

变电一次设备在实际的运行过程中，隔离开关检修容易因自身原因导致触头接触面接触不良及局部过热问题。为此，在隔离开关检测过程中应充分了解和掌握隔离开关触头接触出现问题的主要因素，排除开关质量、制作不规范导致的接触不良影响，确保其能够在电力系统运行中稳定、持续运行[4]。

4.4 GIS 状态检修

GIS 是变电一次设备中重要的组成部分，为此，做好GIS 设备的维修与保护工作尤为必要。检测人员在此过程中应根据GIS 出现故障的具体原因选择科学的检修技术，使GIS 故障问题能够快速、有效解决。通常情况下，电力系统的运行对GIS 系统的可靠性有着较高的要求，因此，在检测过程中一般要做好气压、湿度和泄漏因素的全面检测工作，为保证检测过程的严密性、科学性，应在检测中融入六氟化硫气体，使其在放电时分解出更多的特定物质，其物理性质见表3。从而判断GIS 内部发生局部放电、火花异常的可能性，放电下的六氟化硫气体分解公式为：SOF4→CFn,Mfn。及时预测GIS的运行状态，当出现故障时，将采用科学、可靠的检修技术予以解决。

表3 六氟化硫主要物理性质

5 结论

总而言之，对于电力系统来说，变电一次设备的安全、稳定运行尤为重要，是提高电力企业经济效益、社会效益的基础。但在实际运行过程中，变电一次设备容易出现各种故障，作为企业的设备检修人员，需要认识到自身工作的重要性，定期对设备运行情况开展检修工作，提高检修效率。针对设备可能出现的安全隐患及异常状况展开分析，确保变电一次设备能够稳定、安全运行。除此之外，还应重视技术、经验的总结，为电力系统的安全、稳定发展奠定良好的基础。