国网江苏省电力有限公司宿迁供电分公司 吉 煜 马亚楠

1 引言

一次设备主要指用于一次电力系统设施中所有的发电、输电、配电各环节所用的各种变电设备，常见的变电设备有变压器、隔离式开关等。如果一次供电设备出现了故障，那么就会导致变电站的正常运行会出现问题，不仅会出现非计划性的停电，还有可能会连续停电。因此，对于一次变电设备的维修和应急管理工作，在电力的正常运行中起着至关重要的作用。

2 概述

随着科学技术的发展，智能化和自动化的应用在电网的建设中也越来越广泛，并且出现了各种各样的智能变电站相关的检测和维修技术。如何将智能变电站的优势运用起来，将其对于一次性变电设备的管理作用进行有效地发挥，就需要在实际上能够充分掌握设备的实际运行情况，及时跟踪设备的运行情况，并且要对设备进行定期的评估，以找到最合适的运行状态。

设备的定期检测保养是设备运检和管理活动中重要的业务工作，主要针对供电系统一次配电设备进行较为全面的技术分析，对用电设备的带电检测时发现的故障逐一排除，按照规定流程及标准开展定期的日常检测保养工作[1]。主要的工作内容：一是利用国际上比较先进的各种检测和维修技术，对一次变电设备进行实时跟踪，对其运行状态进行动态检测，并且要利用一定的模型进行计算；二是通过第一步的监控获得数据，要对故障源进行分析检测，以便进行及时的处理；三是通过实时获取的数据，还可以了解到设备的实际运行情况，从而可以提出最可靠的应急方案，确保设备故障能够快速解决。

3 设备状态检测及检修

在进行对一次变电设备预防性检修保养工作时，务必要格外重视设备运行参数的跟踪检测，制定完善的检测维修方案[2]。如设置专门的监管部门，采用先进的检测维修手段提升运维管理工作的整体水平，采用先进的故障检测系统进行具体的实施，详见图1。检修保养工作的开展，还须在实践中充分结合设备各方面情况来制定后续保养的方案。对于当前正常运行的设备要及时检查评估，预测设备随时可能出现的风险和隐患，工作人员要熟悉现有故障检测系统中各个模块（见图2）的使用方法，制定完善检修工作方案。

图1 某原装进口电子设备断路器

图2 平台的配网故障信息发送方法及系统与流程

4 故障的常见原因

变电一次设备接地异常可能会导致二次触电，或者导致另起一次设备故障。变电站线路里面所有的设备必须进行接地，变压器内部设备的二次高压中性点必须进行二次接地。主要作用就是要加强变压器中低压系统电位信号的二次电压稳定性，减轻设备由于二次高低压一相接地，高低压短相间接并联供电等技术原因会使得接地设备可能产生故障，导致危险的发生。因此，设备进行安全接地保护处理的首要原则必须使弱电设备接地电压，与实际供电时大地电阻值之间的最大短路电阻值尽量设最小。

实际运行中采用电气设备安全接地处理形式主要为就地式接地、大面积式接地两类。通常就地式接地具体指在进行变电站的建设时，首先要在其周围设置好一个接地网；而大面积电阻接地法，其核心就是对在实际场地中运行的一次变电设备之前进行相应的设置，使得各个设备之间不会产生大面积上的电阻接触。为确保现场设备与接地设备之间所产生的电阻的阻值尽可能地小，因此在进行设备接地线的选择时必须慎重。在进行设备现场接地线的选择前，要先测定地漏电流的具体数值，再根据对地漏电流的大小，选择合适的接地线。变电设备处于正常状态时候，外界环境往往都还会对变电站整个系统电流的输出特性和线路电压性能等造成多方面的影响，并且导致变电操作时设备二次电流短路，损害整个用电设备。

当一次变电设备回路突然出现了一次电流短路，如果设备绕组本身不能保证可以快速可靠地通过接地来消除一次的短路电流，绕组材料本身就有可能随之氧化，从而导致出现设备二次短路形变破坏绕组的极端危险的情况，最终可能直接导致设备寿命值受到较大程度的损害。一般情况下，变电所中的一次保护供电回路设备正在安装之前就会接地导线，甚至周边区域也会安装接地设备，因此不会再另外安设一个二次保护接地隔离结构。当受到雷电暴雨等恶劣的环境影响时，可能直接导致同一时间出现大面积的短路故障，对变电站长期稳定运行造成恶劣的影响[3]。

5 故障检测与检修

以下主要针对变电站厂房内部的一次设备在正常运行状态中产生的主要机械故障、产生原因及相关故障点进行分析检测与停机检修。

5.1 变压器

变压器是高压变电系统中重要的组成部分，其运行变化情况往往会对变电站整体的运行造成诸多影响。在日常对变压器故障进行检修时，工作人员要严谨细致地对配电变压器运行过程中的相关参数全面了解，在变压器出现以下常见故障的时，要在第一时间加以排除。变压器的故障还有可能是由于外部因素和内部因素共同导致的。在变压器的内部，如果三相变压器的绕组层出现了短路的现象，会导致一次变电设备中的运行电流会突然增大，随之便会影响设备中的电压，导致开关自动报警保护失效，从而使得变电设备故障异常。除此以外，变压器易发生故障的位置还有变压器的铁芯。当铁芯的接地电流进行检测后，若发现电流异常，那么就要考虑是否铁芯出现了局部短路的现象。这种故障通常主要是由于变压器铁芯或周围金属构件有两点及其以上接地电压，接地点匝间形成了闭合回路[4]。

5.2 断路器

通过对国内大量的变电设备维修案例可以发现，大部分故障原因都是因为断路器出现故障所引起的。当断路器故障产生拒动现象的时候，如果设备中相应的具体参数仍然是显示的正常状态，那么可以初步判定为断路器发生了机械故障。一般情况下，机械故障分为以下两种。一种是由于机械传动装置引起的故障，另一种是由于操作系统发生问题引起的。断路器的拒动故障主要是因为辅助控制闸的位置发生了短路的现象。

因此，在进行断路器故障处理的时候，如何去预防断路器的电气拒动现象的产生，也是非常值得重视的。一般情况下，采取以下措施：一是对断路器开关分合闸做好监测工作，定期对设备全面检查；二是设计一个可独立闭锁装置的设备回路，该回路的主要目的就是用于对断路器双跳闸线圈的启动；三是对断路器的主要变电箱进行保护，可以采取临时短路设备或者自动失灵技术等来实现。如果检修人员未严格按照相关规定对各种设备进行正确操作，那么会给电力系统今后的运行埋下未知的隐患。

要彻底解决断路器实际存在的问题，需要对上述问题的根源进行综合分析。检修人员首先要对在变电检修中所涉及各类故障一一排查，断路器通常都采用预先设置的自动切断保护功能，一旦故障发生，保护设备直接启动。如果说在设备运行的过程中，出现了信号传输问题或者是信号不好，传输效果较差，无法通过断路器对设备进行实时保护的时候，就要考虑检测人员自己来分析故障的原因。如果采用了高压的开关柜，那么就需要在开关柜的内部设置好断路器，利用温度感应器检测火灾隐患，在保证人身安全的情况下进行对故障的处理。

5.3 避雷器

为了确保高压电力系统安全运行，变电站墙内必须安装避雷器。避雷器主要的作用就是将外界雷电直接引入到防雷大池，避免外界雷电对设备所造成的任何潜在的电气损害。避雷器电气设备的合理安设应当对周围环境等加以全面考虑，雷电袭击的高发地区应当优先安装高强度绝缘的避雷设备，应当在这些设备及周边单独设置安全绝缘接地结构。一般来说，避雷器故障往往是因为长期受外界灰尘空气等污染，或是因为长年受含有腐蚀性的雨水产生的。同时，避雷器在长期使用过程中导致产品老化或者损坏。由于避雷器长期固定在露天潮湿的环境中，空气中的水分和氧气充足，避雷器容易受损，从而影响避雷器保护功能的正常发挥。如果在线监测系统中也接入了避雷设备，那就能够对避雷器中的对地漏电流进行检测。

5.4 隔离开关

隔离开关在变电设备中的使用，主要是为了防止接触性的伤害，避免一些需要接触的操作因为操作不当而对设备产生影响。在设备安装的过程中，要能够提前进行合理的设计，并且要注意开关表面过热的问题，要选取接触性能良好的材料，避免后续设备内部温度过高而出现故障。从目前发生的故障情况来看，隔离开关发生故障的原因主要有：一是反复开合闸导致弹簧弹性降低，电阻变大；二是防氧化层被外界环境因素破坏；三是接触面温度的突然升高，使绝缘材料发生热裂解或碳化；四是刀闸上的螺丝受热胀冷缩因素影响，导致其接触的电阻逐渐增大。隔离型温度开关是最常用的室内温度监测技术，利用红外频谱屏幕上出现的红外线波长来监控室内环境温度。由于国内大型变电站设备数量较多，设备实际检查维修难度相对较大，部分变电站设备通常联网安装温度在线监测系统。此类智能自动温度监测设备可以通过联网实现远程实时监测刀闸接头内部温度。

6 强化检修的策略

6.1 分级检测、定期检修与维护

检测人员负责在一次设备检测过程的具体工作，要在检修中详细做好所有的检修记录，在进行检测时，要按照现行国家法律法规对整个系统开展综合检查和评价，根据变电系统自身的内部结构和变电站工况的要求，将设备状况划分为若干个不同故障等级。根据不同故障等级的设备发生过的主要机械故障，对其进行检测。针对目前一些可能存在隐患的大型重要工程设备，专业的检测人员需要能够使用多种故障的检测方法和先进的检测技术，对设备进行故障的排查。在具体的实施过程中，对故障的检测要能够采取多种方法进行综合检测。除此以外，要建立定期检查制度，这样才能在一定程度上对故障的发生及早发现及早检修，起到一定的预防作用。

6.2 健全变电运行安全管理制度

变电设施运行故障通常会受到安全管理制度和检修人员技术不专业的影响，如果没有健全的运行管理制度体系来规范员工日常工作行为，没有相关培训措施来提高变电所员工的安全防范意识，那么在变电站的实际运行过程中，必然会导致变电系统运行设备故障的概率增加。因此，这就要求企业领导要重视对变电管理体系的建设和对专业变电工作人员的培养，要求专业人员在实际工作操作中，要深入对事故情况进行分析，制定解决方案。

电力在传输过程中，变电站是供电系统不可缺少的组成部分。因此，对于变电站一次变电设备的故障进行分析研究非常有必要。通过对各类故障的分析，能够在发生故障时尽快提出检修方案，这对保障变电站的正常运行具有重要意义，保障了输电网络的稳定性。