中国电力科学研究院武汉分院 程 磊 蔡 林 李 金 陈智伟

变电站在电网基础建设中发挥着重要作用。变电站是电力系统重要的组成部分，其主要功能是实现对电能的分配与控制。随着变电站逐步向智能化方向发展，设备发生异常事故概率增加，存在一定的变电运行安全风险。一旦出现了较为紧急的变电事件，如不及时处理，则会导致故障进一步扩大，所以在变电站内采取有效的运维措施及事件处置方式较为关键。因一次系统内电气设备的安全运转易引起二次系统内电气设备工作状况的影响，进而造成供电与配电系统停止使用。要想保证电网安全平稳运行，必须注重对变电操作的管理，同时要有计划地引进新设备，确保变电站的运维工作科学、安全、有序进行。

1 变电站

变电站是电能传输和供配电的中转站。根据实际需要，其可以提高或降低电压，同时还可以改变电源的方向和大小。变电站设备主要包括变压器、继电保护装置、控制变压器和开关柜、母线、仪表、配置通信装置、防雷装置等。要想实现变电所的安全平稳工作，需要保证各种设施良好状况，需要对设施实行经常性和不定期检查，及早发觉并解决问题，及时识别缺陷并进行维护[1]。

2 提高变电站安全操作能力的重要性

变压是指变压器从低压增加到高压或者从高压降低到低压，以满足电能传输要求。在供电系统运行过程中，一般变电站是给用户提供能量的最后一个环节，其直接影响到用户的安全和效率。能源是当前社会生活最重要资源基础，是稳定、安全、和谐社会的重要基石。在建设阶段，由于受到主客观条件的干扰，停送电现象不可避免。因此，在分析社会层面时，提高电网的可靠性较为重要。

3 变电站变电运行常见故障

3.1 一次设备故障

集成电路是利用引线与各种元器件相连组成的。在变压器工作环境中，易发生电缆故障以及一些其他器件的安全隐患，其中变压器系统故障的风险较高。在严重情况下，变电站中的部分甚至大面积设备和系统将瘫痪。其中，母线故障有以下两个主要原因。一是在母线本身的接线过程中隐藏了某些问题或者故障，对变电站整个线路的运输有不同程度的影响；二是有大量设备连接到母线。一旦其他线路上的设备发生故障，将通过线路的传输影响总线的正常运行，导致母线故障。

变压器是变电站中关键的核心器件，其安全性和稳定性直接关系供电安全性。变压器故障将对变电站正常生产造成较大损失，不仅影响变压器寿命，同时还会造成电力事故，并且因变压器故障停运对社会经济影响范围较大。变压器设备按照正常的发生故障形式，又可分为内在发生故障和对外发生故障，内在发生故障是指变压器设备本身内在绝缘故障以及绕组所产生的故障情况，而对外发生故障则是指变压器设备及其辅助装置所产生的故障情况。电力变压器系统中常见的故障情况有：电力变压器系统过热、油位失常、制冷装置发生故障、轻瓦斯继电器动作、电力变压器系统跳闸以及电力变压器的紧急停机。

3.2 二次设备故障

二次装置作为整个输配电网中的主要部分，包括了继电保护、通信、智能化、后台监测等装置，其运行状况对整个电网的经营、工业生产等具有较为直观的深远影响。电网当中的二次装置，在长时间运行的工作流程当中，难免会形成不同的故障情况问题。较典型的故障问题有保护装置故障问题、通信故障问题、直流系统的连接故障问题等。

3.2.1 保护装置故障

保护装置故障是变电站二次系统中较为常见的类型。继电保护控制系统设备属高精密设备，但由于应用时期的变长，原集成电路表层通常会因为静电驱动现象而吸收大批尘埃，甚至还会在与原集成电路的连接处上产生新的导电性通道，进而危害继电控制系统的监视管理工作。另外，由于施工以及操作环境等因素，会造成二次电缆绝缘性的下降，进而引起继电设备故障问题。

3.2.2 电压互感器和电流相互感器故障

在二次设备中，电压互感器和电流相互感知器二次回路是两种主要的装置。电压互感器二次电路故障主要表现为：二级电路的中性点电流输出存在未接地现象，如果发现该故障，将会造成各相电压之间存在失调，进而产生电阻器件或方向器件拒动或误操作的现状。PT开口三角电流输出回路产生了断线问题，进而造成零序保护工作产生了拒动现状。电压互感器常见的二次回路接线方式及向量关系见图1～图4[2]。

通过带电检测端子间电压判断电压回路，当N线断线或失去一点接地时，对于将N线接入保护装置的，可以通过观察相电压采集情况，一般表现为电压不稳定、波动，相电压超差。因为N线是一点接地的，断线后，失去0电位参考点，装置的N点悬空，采集到的电压会有波动。通过各相的电压测试，也可判断出N线是否断线[3]。

3.3 变电站变电运行的人为因素

通过对变电站运行故障的总结和分析，不难发现人为因素是关键。一是变电站运行人员专业能力不足；二是变电站操作人员的具体操作不规范，导致变电站运行出现严重故障。

3.4 变电站外部故障操造成跳闸

变电工作过程中可能会出现跳闸故障，跳闸故障由以下几种因素所引起。一是电网因素。变电所中主要通过不同的线路完成其工作以及电能运输，在长期使用中，会因为时间和环境等问题而产生线路老化等情况，从而使得变压器运行受到影响，进而形成了重合闸的状况，影响变压器的正常工作。二是硬件装置问题。因装置故障导致电流发生越流，需要使用跳闸来维护线路或者装置，而如果出现开关无反应等状况，也可能会导致重合闸故障的出现。

4 变电站变电运行故障的处理

4.1 一次系统设备故障维修

4.1.1 母线损毁故障处理

母线与其他部件相连，因此在维护和管理期间，有必要隔离母线故障区域的电源，以避免母线故障对其他设备的影响，减少损失。然后，在维修过程中，维修人员应使用专业的维修设备对故障区域内的母线和各支线及设备进行全面检测和故障排除，确定电路故障的位置，了解故障类型，并开展针对性检修工作。检修结束后，对检修部位进行试验检测，检测母线或故障线路是否恢复正常，以确保变电站内所有母线故障均已消除，变电站能正常运行。

4.1.2 开关故障处理

开关故障处理以预防为主，加强日常维护和维修。尤其是在开关柜运行过程中出现噪声的情况下，要及时拆除检查，观察开关柜是否完好，检查开关柜是否受到灰尘和油污的影响，同时应进行相关的清洁工作。在电流测试过程出现电流不平衡，这种问题一般是由于器件老化所造成的。所以，要尽快替换破损和陈旧的开关柜[4]。另外，还应检测控制器和设备间的接头，以及连接处有无出现错误接头，并加以修复，以保证开关柜工作的安全性。

断路器故障是变压器在工作中常见的故障，变电站必须在日常管理工作中采取以下方法进行解决。

4.1.3 变压器故障排查

一是变压器过热。过热对交流变压器较为不利，因为交流变压器绝缘破裂主要是由于过热而造成的，环境温度的提高也削弱了绝缘材料的耐压和机械强度。变压器设备的过热温度对变压器设备的可靠寿命影响较大，按照变压器设备正常运行的6℃规律，在80～140℃时，环境温度每提高6℃，变压器设备绝缘可靠寿命下降的速率就会增加一倍。

当出现变压器设备系统油温异常升高的情况时，针对上述情况的影响因素逐项加以检测，进行正确诊断，检测处置的重点包括：如连续操作仪表均指向变压器设备系统已过负载，而单相变压器系统组三相各工作温度计指示值基本一致，变压器设备系统及冷却水设备正常工作运转，则油温升高由过负载引发，应加强对变压器设备系统监测（负载、工作温度、工作状态），并建议及时转移负载以减少过负载倍数和减少过负载的持续时间。如果是冷却水系统不充分投入引起的，应立即投入，如果是冷却水系统失效，要尽快找出问题，及时解决，排除故障。

一旦问题无法及时消除，则需要严密观察变压器的工作温度和压力。如果远方测量设备产生的报警信息，但表明环境温度值较高，而实际温度计值并不高，则是远方测量电路发生错误报警，该故障问题应选择适当的时间进行排查。假设三相变压器组内的某一相水温上升，显然超过了该相在过去对相同压力，同等冷却条件下的工作水温且所有冷却设备、温度计等均正常工作，其运热情况是由变压器系统内的一些问题所致。

二是冷却装置故障。冷却系统是利用变压器油使绕组的定子散热。冷却系统良好与否，是变压器设备正常工作的关键保障。冷却装置失效也是变压器系统中常见问题。如果冷却装置发生损坏，则变压器系统工作环境温度急速升高，变压器绝缘寿命将会下降。检测制冷装置的故障，应根据故障停机的区域（是个别油泵风扇停转还是整组停转，是一相停转还是三相停转)，并对照冷却装置的控制电路图寻找故障地点，以尽可能减少制冷装置的停机时间。

变压器的个别风机或水泵故障终止运转，但其他运行条件正常，原因可能是风机或水泵与三相电源之间有一通断开，使发电机的运行电压增加，热继电器开关活动或断开电源，或直接将发电机烧毁；风机或油泵轴承或机械故障；风机或水泵调节电路中，相关的控制继电器、接触器或其他元器件发生故障，或调节电路中断。若同一电力变压器的一个（或若干台）风机或水泵同时停转，主要原因是该组的供电故障，熔断器熔断或热继电器保护开关动作，或控制继电器保护开关失效，应立即投入备用风机及自备水泵，然后处理并恢复。

三是变压器跳闸。电力变压器发生自动重合闸，要及时展开全面检测，以找出跳闸因素再作适当处置。具体的检测内容主要有：根据保护的系统动态信息、故障记录波及其他检测设备的指示以及打印记录，确定是何种保护性动作。检测电力变压器重合闸前的负载范围、油位、水温、油色、电力变压器有无自行喷油、冒烟、瓷套管闪络、裂纹，电压保释阀有无动作以及其他突出的故障现象等；分析故障记录波的波形，以了解系统状况，如保护区内是否有短路电压故障、系统内部是否正常操作，以及是否有操作过电压、合闸操作励磁涌流现象等。如检测结果显示变压器自动停机并非变压器故障所致，则当外部故障消除后，变压器仍可再次投入正常工作。

4.2 二次系统故障维修

4.2.1 开路法检测

开路法检测方式主要应用在直流电路的故障检修当中。首先要对整个电气二次回路进行全面的排查。其次在故障线路确定之后，要使用电压比对其内部电压进行测定，以此判断电路当中的电压是否处于合理范围，以便逐渐缩短故障范围，最终确定故障发生的地点。

4.2.2 替代法检测

为避免在检测中受到保护装置误动，或出现电压过高，要针对电气二次回路故障，采用替代法进行排查。采用替代法的原因是能快速地对电力线路当中的电子元器件进行更换，快速让电力线路恢复到正常运行。

4.2.3 电位测定法

为提升检测效率，可采用电位测定法进行有针对性的检测维修。首先要对所有电气二次回路中的节点进行电位测量，一旦出现电位异常，就可判断出电子元器件的故障问题，然后再进一步的检查分析故障原因再行处理。

4.2.4 电流测定法

继电保护装置误操作致使断路器故障，致使电气二次回路无法继续运行，可利用电流测定法。在检测过程中，检验人员采用电流法，对设备工作状态进行了全方位的检查，从而确定了故障发生的具体位置，并将已确定的电流值与正常值加以比较，以便快速分析找到故障点，可针对短路类故障维修。

4.3 人为误操作造成故障避免

4.3.1 加强变电站变电运行的安全监管制度

对变电站内整体安全故障的管理工作应始终以预防为主，定期开展故障排除与维修工作，把故障限制在预防阶段内，把故障所带来的经济损失降到最低点。尤其是在交流输电系统失效的防范与控制技术方面，由于输电线路故障检修难度大，维护技术要求高，许多山区输电线路的维护极为困难。因此，预防输电线路系统故障应重点建立和完善故障排查人员的管理机制。发现潜在故障时，应及时进行专业检测和维修，及时更换旧设备，防止故障发生。对优秀的变电站安全监察人员，将给予精神和物质奖励，把变电站正常、安全、零故障运行作为工作人员的工作思想指导，最大限度减少故障给变电站造成的损失。

4.3.2 提升管理人员的技能水平与素质

通过对管理人员进行培训，可有效提升管理人员的专业能力和素质，从而更好地对变电站进行管理，确保变电站的稳定进行。首先，对管理人员的行为进行规范，规范好管理人员，运用相关标准来进行管理，强化管理人员的规范和安全意识，可以有效防止故障的发生和安全问题的出现。其次，要不断更新管理人员的知识结构，丰富专业理论知识，侧重于提高管理人员的故障处理能力，如避雷器故障、线夹发热等处理，这样不仅提高了管理人员的整体素质和故障处理水平，也能降低因故障带来的影响和减少故障所造成的损失。

5 结语

电力供应在当今社会的各个领域发挥着至关重要的作用，是促进社会经济稳定发展的重要力量。因此，必须做好电力系统及其设备的运行维护安全管理，确保电力能源的可持续供应。在强化设施保障、完善安全管理制度、提升工作人员的综合水平等方面，不断改善当前在变电所管理运维工作中出现的问题，以提升运维管理技术水平，实现全国供电系统长期平稳运转，为人民群众提供更优良的电能服务条件。在管理变电所工作过程中，由于各种因素可能会出现故障。相关工作人员应做好对设施和作业线的检查保养工作，并针对故障因素提出解决办法，变电所的故障运行可能会影响整个变电所系统的正常顺利工作，从而降低了电能品质，甚至损害供电的完整性。因此，电力企业要注意变电所工作中的故障排除，按照科学管理原则“预防为主、安全第一”，实现变压器供电系统的安全平稳运转。保证变电所的安全工作[5]。