35kV变电站变电运行的可靠与安全性

郭宇

（国网上海浦东供电公司）

35kV变电站变电运行的可靠与安全性

郭宇

（国网上海浦东供电公司）

变电运行的可靠性就是变电站供电的根本，但是变电运行系统整体较为复杂，若要保证变电运行配电网络的安全稳定运行，就必须解决其中所存在的影响因素。本文从35kV变电站运行过程中所常见的故障问题切入，探讨了相应解决方案，并加以例证，以确保变电站变电运行始终安全可靠。

35kV变电站；变电运行；常见问题；安全可靠性；预防对策

0 引言

在我国，35kV变电站是输变电体系中最为关键的运行环节之一，现如今其建设已经朝远距离、大容量方向发展，应用范围越来越广泛。但是，变电运行的可靠与安全性一直以来都是制约整个变电站体系性能的重要因素，所以为了实现对变电站全自动化综合性变电系统的优化构建，就必须指出问题并分析解决。

1 35kV变电站变电运行中常见的问题分析

35kV变电站在运行过程中存在诸多不确定因素，它们都能引发变电站故障危机，对变电站整个电力系统造成巨大安全隐患。具体来讲，35kV变电站在变电运行过程中会遇到以下几个常见问题。

1.1 真空断路器常见故障问题

在35kV变电运行电网中，真空断路器是应用最为广泛的设备之一，它主要利用特殊结构的动、静双触头来进行高真空度的灭弧室内分开与闭合动作，如此操作达到关闭与分断线路电流的最终目的。考虑到真空断路仪器本身十分缺乏定性，在真空度定量检测方面也较不成熟，所以35kV变电站在长期变电运行后就可能出现内部真空断路器真空度变小，导致电流发生开断问题，进而影响到变电运行稳定性，它也能间接地缩短真空断路器的实际应用寿命。另一方面，真空断路器在操作电源的电压方面会出现减小问题，线圈内阻也会随之变大，所造成分合闸性能降低问题在所难免。在这种状况下，断路器本身就会表现为卡死、顶杆形变、弹跳数值抄表、不同时分闸等状况，这些都可以归结为真空断路器的分闸问题。考虑到分闸问题经常会影响到真空断路器的开断性能，给设备整体寿命带来不利，所以必须对故障问题加以解决。

1.2 电压互感器常见故障问题

作为35kV变电站变电运行体系中的又一重要装置，电压互感器的常见故障问题主要集中于高低电压转换过程中。由于35kV变电站一般采用非接地变电体系，所以除常规的电压互感器以外，变电站中还存在大量的储能性元件，比如线性电容、非线性铁心线圈等等。当35kV在常规变电运行过程中，可能会出现储能性元件饱和状况，例如铁心饱和。该状况会直接导致电感量发生巨大变化，因为某些变电站电压互感器的铁心感抗是与地容感抗相等或非常接近的，如果出现该感抗问题就会直接导致电压互感器出现联铁磁谐振状况，如此一来电压互感器就会长时间内承载比标准电压更高的电压，此时铁心磁通及电流也会大幅度快速增加。另一方面，由于电压互感器同时还受到分频电压作用，所以在电压增高过程中，铁心运行频率会由于饱和而迅速减小，其所承受电流也会超出标准。按照上述状况长此以往运行，电压互感器绕组部分必然会过热，到一定程度后就会发生燃烧甚至炸裂等危险状况，直接影响变电站整体生产工作，为变电站及工作人员带来巨大生命财产损失。

1.3 电缆常见故障问题

电缆是变电站变电运行过程中传输转换电磁能的重要工具，但它在实际运营过程中也存在诸多问题，由它所引发的35kV变电站变电故障主要要归结为以下三点原因：

首先，电缆自身存在问题缺陷。一般情况下电缆如果存在自身质量故障，则多出现于中间接头或终端接头部分，它们的质量问题会引发半导电层爬电距离不足或热收缩现象，某些电缆在生产过程中由于不够严格还可能存在部分气隙或杂质。当电缆被投入常规运营工作以后，其内部的气隙及杂质就会在强电厂影响下出现游离状况，进而引发“树枝放电”现象。再者，导线的压接如果不好，也可能会导致接头接触位置出现过大电阻，使电缆过热。久而久之，过热电缆就会快速老化甚至直接击穿绝缘层，促使电缆接地发生相间短路或直接短路状况，它也会对并行电缆线路造成直接伤害。

其次，电缆的中间与终端接头金属可能存在屏蔽接地性不良问题，这是因为交联电缆需要做到两点连接接地，且接地电阻要小于规定值，这样做也是为了限制过感应电压问题，以达到保护电缆的目的。如果电缆中间或尖端存在金属头屏蔽接地型不良问题，此时如果再引进过电压，电缆绝缘部分就会快速老化并被击穿，导致系统发生严重过电压状况，电缆二次故障也会就此产生。

第三，在安装电缆过程中，质量问题也是引发故障的重要原因，特别是在敷设及安装电缆过程中，如果在电缆的沟底位置没有任何铺垫软土或砂石，或者说电缆部位没有增加水泥盖板保护，电缆由于受到沟内重物及石块挤压遭到破坏，电缆弯曲半径也会相对被压缩，促使电缆发生机械损伤，直接影响变电运行及输配电流通过程[1]。

实验方法:在实验中，发送端采用Pktgen发送UDP数据包，遍历MCS(0～15)，不同的帧聚合长度FA(Frame Aggregation)(1～32)，以及两种信道带宽：40MHz带宽(采用信道绑定)和20MHz带宽(不采用信道绑定).其中FA从1到32，步长为2.每组实验固定一种MCS、FA和信道带宽，测量5分钟，记录下接收端收到的数据帧的序列号和内容，是否出错及出错原因.实验循环重复3次.为了统计MAC层不同数据帧的接收状态，修改了无线网卡的驱动程序，使之能够反馈数据帧的出错原因和内容，否则所有出错的帧都会被丢弃.

2 35kV变电站变电运行中常见问题解决对策

针对上述三点问题，本文希望给出具体的变电站变电运行问题解决对策，希望保证变电站运行稳定。

2.1 面向真空断路器的故障问题解决对策

如上文所述，真空断路器的问题主要存在于真空度铁心及拉杆发生异常现象，比如松动脱落、灭弧电动无法合闸等问题。如果是此类问题，就应该基于整个真空断路器来进行工频耐压试验，看试验结果是否能满足耐压标准。同时也要对铁心位置进行重新调整定位，并考虑应用手动方式合闸，最后调节真空断路器中滚轮与掣子之间的间隙，并调节螺钉固定掣子，用红漆点封。

除此之外，真空断路器还会存在一些其他故障问题，例如分闸线圈与合闸线圈出现烧毁现象，该问题就证明辅助开关触点处可能存在接触不良问题，此时应该利用砂纸对真空断路器触点部位进行打磨，或直接更换掉辅助开关，这样也能实现更好的真空断路器故障预防效果。

2.2 面向电压互感器的故障问题解决对策

在变电站变电运行体系中，电压互感器在每投入1～2年后就要进行一次预防性检验。常规检验包括电压互感器外部清洁，然后对其二次回路短路现象、互感器内部异常声音、熔断器熔体烧断、闪络放电以及高温着火等现象进行分析，并暂时停止电压互感器正常工作运行。如果发现互感器一次侧绝缘存在损伤，则要基于断路器来直接切断电压互感器。在这一过程中，一定要禁止选用隔离式开关互感器，也不能选用已经被去掉熔丝管的互感器，因为这两种互感器都不存在灭弧性能，所以一旦出现故障电流就会引发电压互感器设备、母线损坏，严重时甚至会发生人员伤亡事故。

对电缆故障问题的解决首先要保证电缆温度有效监控控制，按常理来说35kV变电站在常规运行过程中每隔一小时都要对其接头部位进行一次温度检测，这种方法可以准确判断电缆过热现象，并给出应对对策，以便于达到预防电缆老化或过负荷等问题。如上文所述，35kV变电站内部电缆接头每小时都要进行一次温度测量，每时每刻都要进行负荷监控，它保证了电缆常规运行的绝对安全，也对电缆质量提出了新的规定，明确了它的长期运行过载流量。在技术人员方面，需要派遣专人对电缆损坏状况进行定期的线路巡视维护[2]。

3 案例分析

3.1 变电站变电运行基本概况

某35kV变电站属于乡镇变电站，它主要担负镇上的工农业生产及全镇镇民生活用电任务。该变电站从2000年8月开始投入运营，最初的变电站接线方式所采用的是35kV单母线，它从220kV城市变电站接入镇上35kV变电站母线，进线处并没有设置进线隔离开关与断路器，当时的主变容量为6.5MVA，而所有35kV设备都采用的是室外布置，断路器方面则选择了重合器。

3.2 变电站变电运行问题分析

基于上述某35kV变电站实际变电运行状况来看，它实际上是存在一些系统问题的，这些问题也可能影响到整个变电站的供电安全可靠性。具体来讲存在以下五点问题。

第一，该变电站在进线电源方面不是很灵活，而且安全可靠性也较差。具体来说，该变电站的35kV进线只存在单路电源，其进线方式采用的是一组进线隔离开关作为断开点，所以如果35kV进线一旦出现任何故障而失电，就没有备用电源可供使用，导致全变电站都陷入失电状态。再者，该变电站进线所选用的是隔离开关，在进行线路检修过程中，就必须先把主变两侧断路器拉开，这是为了杜绝低压侧出现倒送电现象，然后才能再次拉开进线隔离开关，如此操作流程非常繁琐。

第二，该变电站存在进线无防误闭锁功能，特别是在主变间隔及10kV出现间隔位置虽然采用了电磁锁防误，但是进线隔离开关位置没有设置横向防误闭锁功能，仅有简单的手挂普通机械锁，不能满足输变电实际要求，非常容易造成带负荷拉隔离开关事故发生。

第三，该变电站用电不可靠，考虑到该变电站35kV母线仅连接了一台站用变，没有连接备用所用变，因此当35kV母线所用变失电以后，全变电站都会因此而失电，导致变电站必须实施解锁操作，通讯也就此中断，影响变电站内的一切调度工作进行。

第四，该变电站在35kV变供电方式方面运用不够灵活，设备操作相对繁琐，且存在设备老旧，继电保护能力不强等问题。而且其重合器所采用的保护方式为重合器反时限保护，这种保护装置实际在检修方面较为困难，因为技术维修人员基本无法对重合器保护实施有针对性的定值检查核对工作，且在监视与保护误动几率方面也相对偏高。

3.3 变电站变电运行改造对策

在总结归纳上述问题以后，该变电站也针对35kV变电运行供电方式进行了相应改造。具体来讲就是新增加了一条35kV进线电源，从220kV变电站引出35kV母线到35kV变电站，为35kV变电站与220kV变电站搭建联接电源，以提高变电站供电可靠性。另外，该变电站还专门新建了10kV开关室与主控室，配备了KYN中置柜，更换了真空断路器，并将主变容量提升到16MVA，新增主变一台。

改造后的35kV变电站在运行方式方面主要为35kV输变电线主供电源，配合单母线接线运行。而在10kV母线方面则设置为单母线分段接线方式。从整体来看，该变电站改造后在运行方式上拥有了更多优势，例如一旦线路发生失电故障，就可以立刻启动35kV输变电线来对单母线进行送电，最大限度降低了失电时间。新主变方面则为变电站35kV变电运行提供了更高供电可靠性。由于采用了两台主变，所以当一台主变发生任何故障停电无法运行时，另外一台主变就会接替工作继续运行，保证了对用电户的不间断供电服务。最后，该变电站将所用变连接到了新35kV输变电线路上，如果35kV单母线出现故障并停电检修时，该连接仍可以继续提供电能，确保了整个变电站所用电始终保持正常工作状态[3]。

4 结束语

本文针对35kV变电站中的真空断路器、电压互感器以及电缆等设备配件进行了常见故障分析，并提出了相应解决对策，也希望通过这一研究过程来提高35kV变电站运营管理技术，做到对变电站安全运行体系的全面保障。

[1] 孙博. 35kV变电站变电安全运行管理探讨[J]. 黑龙江科技信息，2016(2)：142-143.

[2] 韩为江，巩洪斌，张富，等. 35kV 变电运行中存在的问题及其应对方法[J].黑龙江科学，2016(1)：41-42，73.

[3] 刘俊贤. 提高35kV变电运行安全性的策略解析[J].山东工业技术，2015(18)：170.

2017-03-17）