变电一次主要设备的故障预测及检测方式分析

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摘要：文章在简单介绍我国变电一次主要设备运行现状及发展趋势的基础上，对常见的预测与检测方法进行了分析，并就变压器、断路器、避雷器故障的预测和检测方法以及红外检测技术进行了详细讨论，以期对实际工作的有效开展起到参考和借鉴的作用。

关键词：变电一次设备；故障预测；故障检测

中图分类号：TM64 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）08-0126-02

1 概述

在高压电网的运行过程中，过电压、超负荷、绝缘老化受潮、维护不及时、错误操作等种种因素都可能导致变电一次设备的缺陷或诱发各类故障，并最终影响电网系统的安全性与稳定性。近年来，国内的变电设备开始表现出高电压、大容量的发展趋势，人民群众的生产生活对于供电可靠性的要求也在不断提升，极大地限制了变电站停电作业的适用范围与持续时间。与此同时，随着变电设备智能化、微型化、密封化的不断实现，现场解体检查的实施难度也较以往有了大幅度的提升。所以为了保证电网的安全、稳定、经济的运行，就必须形成一套科学、合理的故障预测及检测方法。下面我们就对变电一次主要设备故障预测与检测的方法和技术进行分析与讨论。

2 常见的预测与检测方法

在变电一次设备中，断路器、变压器等主要配备了油温表、密度继电器、压力表等辅助仪表，在检测时，如果仅依靠它们对设备是否发生故障、是否存在缺陷进行判断是无法满足技术需求的。所以在实际操作的过程中，我们应借助以下主要方式：

（1）采取定期方式，对设备进行预防性试验，以此判断设备的运行是否存在异常现象。

（2）通过红外诊断技术，对设备是否存在磁路故障、绝缘劣化、接触不良等问题进行快速诊断。

（3）借助在线监测装置，通过带电测量的方法对设备是否存在异常现象进行判断。

3 变压器的故障预测与检测方法分析

变电站最主要的设备之一就是变压器，因此对变压器的故障预测与检测历来是理论和实践研究中的重要环节。变压器故障主要分为以下两种类型：

（1）内部故障。所谓内部故障，就是指发生于变压器油箱内的故障，主要包括引出线接地故障、绕组线匝的匝间短路以及各相绕组的相间短路。

（2）外部故障。所谓外部故障，就是指发生于变压器油箱外绝缘套管、引出线位置的故障，主要包括引出线的相间故障、绝缘套管的接地短路等。

在实际工作中，我们一般可通过以下方式对变压器的故障进行预测和检测：

（1）检查变压器是否存在振动或过热现象，以及查看是否存在异常声音或气味。

（2）通过对绝缘油中溶解气体色谱的分析，对变压器内部是否存在潜在故障进行提早分析。

（3）通过介质损耗、交流耐压、绝缘电阻等电气试验方法，对变压器是否存在故障进行分析。

（4）对变压器油的微水含量进行监测，避免油的绝缘性下降。

（5）在出口短路发生后，要对变压器的绕组变形情况进行测量。

（6）借助局部放电监测技术对变压器是否存在内部缺陷进行检查。

4 断路器的故障预测与检测方法分析

在电力系统的控制与保护设备中，断路器的重要性不言而喻，其作用是结合电网实际需求，投入或退出某设备或线路，从而将出现故障的设备或线路在第一时间切除，保障电网的安全、稳定运行。在运行过程中，诱发断路器故障的原因包括以下五方面：

（1）绝缘老化或性能下降。

（2）辅助回路或电气控制发生故障。

（3）传动系统或操动机构发生故障。

（4）未能做到对绝缘器件和材料的合理选择。

（5）由于触头接触不良而导致烧熔、过热，严重时可导致短路。

据统计：在这些诱发故障的原因中，绝缘、拒分、拒合、误动、关合开断故障所占比例分别为40%、22.5%、6%、7.3%、10.3%，其他类型故障所占比例为13.9%。

为了确保断路器能够安全、稳定地运行，尽可能避免各类故障的发生，工作人员可以通过以下方式进行故障预测与检测：

（1）对合闸接触器端子以及分闸、合闸电磁铁的最小动作电压值进行定期检测，一般来说，该值应为30%～65%的操作电压额定值，若低于或超过这一范围，则提示操作机构存在故障或异常。

（2）若操作机构存在控制回路接触不牢靠、弹簧性能下降、各部间的摩擦增大等问题，就容易导致分闸、合闸时间的改变。而当操作动力无法平衡传递、三相尺寸调整不当时，则容易导致三相不同期、弹跳等问题，所以应对其进行定期检查测试。

（3）以触头的接触、腐蚀、磨损情况为依据，对主回路导电电阻进行测量。

（4）可以借助分合闸耐压试验对真空断路器的灭弧室真空度进行检测。

（5）对于高压开关柜，工作人员可通过局部放电监测对其内部导电连接、绝缘部分的缺陷进行检测，同时还可以对触头接触程度进行判断。

5 避雷器的故障预测与检测方法分析

在电网安全运行的保障设施中，避雷器无疑占据着首要位置，它能够对内部误操作引起的过电压以及线路传来的雷电过电压进行限制，避免由此可能造成的各种不良后果。与碳化硅避雷器相比，金属氧化物避雷器具有更多的优点，所以自问世以来，受到了广泛的欢迎和好评。不过在实际应用的过程中，金属氧化物避雷器也存在着一些不尽如人意的地方，主要包括以下四个方面：

（1）若阀片受潮或因长时间使用而出现老化现象，就可能导致避雷器热击穿，严重时甚至会引发爆炸。

（2）尘埃、雨雪均会对避雷器造成污染，由此导致的内外电位分布的差异会使避雷器发生径向局部发电，最终造成避雷器损坏。

（3）若支持绝缘套管存在受潮、性能下降等问题，就会导致泄漏电流的不断上升，最终将绝缘套管击穿，严重时可引发爆炸。

（4）若基座、端子、瓷套的设计水平不足，那么在各种因素的影响下，就可能引起避雷器倾倒、开裂问题。

为了尽可能避免各类故障的发生，工作人员应注意采用以下预测与检测方法：

（1）通过测试绝缘电阻的方法，对避雷器是否存在受潮问题进行初步判断。

（2）对运行电压下的交流泄漏电流进行测量，若避雷器处于正常状态，那么流过的主要是容性电流，阻性电流仅占10%～20%。若避雷器存在着表面污染物附着、内部绝缘设施损坏、受潮、阀片老化等问题，那么阻性电流就会出现急剧上升的现象。

（3）利用在线监测设施对避雷器的运行情况进行

检查。

6 红外检测技术

红外检测技术为非接触性，检测结果高度精确是其主要特点，由于同时具备操作简单的优势，所以在变电一次设备的故障分析、状态检查工作中是最为常用的一种技术。一般来说，变电一次设备的热故障包括以下几种

类型：

（1）介质的损耗大幅提升。

（2）导体的接触或连接不牢靠。

（3）泄露电流过高或电压分布均匀性不足。

（4）存在缺油、受潮、老化现象，并诱发局部放电。

在利用红外检测技术进行故障检测时，工作人员应注意以下要求，以保障和提升检测精确度：

（1）若检测对象处于带电运行状态，应避开盖板、门等遮挡物。

（2）避免阳光射入镜头，若为夜间检测，应尽可能减少灯光。

（3）检测对象与周围环境温度应≥5℃，适度应≤85%，风速应≤0.5m/s，若气候条件恶劣，应改日进行

检测。

（4）检测对象应有均衡背景辐射，并尽可能避开包括人体热源在内的热辐射干扰。

7 结语

通过文章的分析与讨论，我们可以看出在当前的变电一次设备的故障预测与检测工作中，工作人员主要还是依靠以往的工作经验以及常规预防试验完成各项检测任务。而随着传感、信号处理、光电、计算机、电子等技术的不断进步，变电一次设备的在线监测装置也开始陆续问世，这些新设备能够对潜伏性故障进行早期发现，并向工作人员发出警报，有利于电网安全运行的保障。所以在积极总结经验、学习新技术的同时，相关负责人也要注意做好新设备的引进工作，以便实现故障预测、检测整体水平的进一步提升。

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