变电一次设备故障预测及检修方法分析

孔令宇

（国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司,河北 秦皇岛 066000）

变电站一次设备的运行不管是对电力资源的供应，还是人们的日常生活、工作，都有着较大的影响。为了跟上新时代智能电网的发展趋势，必须注重变电站一次设备的故障预测、检修工作。因为智能电网容易被一次设备的运行所影响，所以要进行预测和检修，及时发现其中可能产生的故障，并进行处理。而且预测工作也能减少故障检修中的盲目性，减少时间的浪费，保障整个电网运行的安全性。此外，还要增加这方面的投入，积极升级和优化检测技术，提高检修工作的效率。

一、变电一次设备的主要故障特点以及检修方法

变压器能够对局部放电，油中溶解气体、铁芯接地电流以及电容量和套管介质损耗等数值进行监测，还能够对少油式断路器的泄漏电流电容器以及介质损耗进行监测。变电一次设备能够保证电源接入分配，实现电压变电、配电以及电能保护。在变电一次设备运行中，如果出现过电压、绝缘老化维护缺失以及操作不当等问题，都可能引发变电一次设备出现各种各样，严重影响电网运行的质量效果。

随着变电设备不断更新换代，已经呈现出智能化、小型化、密封化方向发展，这也使得变电设备维修难度不断提高，传统设备检修方式已经无法满足实际发展需要，必须采取更加科学高效的方法对变电一次设备进行故障检修，保证电网的稳定运行。变电一次设备的主要检修方法包括变压器、断路器、金属氧化避雷器等设备的检测。在变压器故障检修时，可以采用局部放电检测。对断路器检测时可以采用SF6 气体以及溶解物方式检测，判断电路的温度以及电阻变化趋势。对金属氧化物避雷器检测时可以根据电流泄漏的情况进行检测。进行变电一次设备检测，必须做到定期检修，根据积累的经验，不断提高整体检测水平。充分利用红外线诊断技术对设备的绝缘层磁性故障进行检测，还可以通过各种信息技术来，保证对压力表、温度表以及密度继电器等数值进行记录，确保故障诊断的整体水平全面提升。

二、变电一次设备故障预测以及检修的具体实践

（一）变压器故障预测以及检修方式

变压器作为整个电力系统的核心设备，必须要保证变压器的稳定运行。目前变压器故障主要包括绕组短路的内部故障以及变压器局部温度上升，变压器烧坏等外部故障，变压器还可能受到电磁干扰而出现放电、火花等问题。变压器故障检修时，应保证变压器处于正常工作状态，采用超声波探头及时采集发声点，用巡视机器人快速确定发生噪声的位置，采用绝缘在线监测系统监测异常声音。明确变压器绝缘是否出现异常。利用变压汽油中气体检测方式对异常放电情况进行准确评估，判断变压器的绝缘是否出现问题。根据接地绝缘测试仪对变压器接地直流绝缘系统进行判断，从而及时更换或维护变压器。巡检机器人能够可见光和红外定点定时拍照射线，保证对数字油位计和表计快速识别。发现表计或油位计读数异常、设备发热或存在缺陷就会及时发出警报，自动生成异常记录。在巡检之后智能巡检机器人还会自动归位，实现自动充电和保护，全程无需人工操作。利用智能巡检机器人可以提高巡检的效率，切实保证巡展人员安全。特高压绝缘子检修属于高空作业，危险性比较大，员工带电检测无法实现。为此电网企业研制出特高压绝缘子检测机器人，利用探测针可以对绝缘子异常故障进行全面分析，利用绝缘机械抓手沿着绝缘子钢帽不断上升。可以对特高压绝缘子杆塔进行全面检测。特高压绝缘子检测机器人体积小、重量轻、待机时间长，充一次电能够检测1500 片绝缘子。可以对各种数据进行精确记录，并将结果传输给数据库，利用后台软件可以即时分析。操作者只需利用手机或电脑进行远程遥控，即可实现自动巡检。

（二）断路器故障预测与检修方式

断路器故障预测与检修时，必须要针对断路器的绝缘老化，控制系统故障和行动系统故障等常见问题进行深入分析。断路器经过长时间的运行与使用，很容易导致绝缘老化等问题。出现断路器故障而断路器在长时间运行时，电子元器件和回路也会发生故障，造成断路器控制失效。断路器的行动系统和传动系统如果出现问题，也很容易导致断路器无法发挥正常功能，工作人员需要根据断路器电磁铁的功能进行定期检测，判断断路器的实际工作状况，保证最低额定电压的条件，增强断路器电磁铁的使用功能。对断路器的主回路导电电阻进行全面检测，确保断路器的触头减少磨损。通过对断路器灭弧室的真空度和局部放电进行检测，从而有效提高断路器的整体性能。与传统的人工巡视相比较来看，智能巡检系统具有如下优势：首先，可以代替人工对室外设备进行精确巡检。利用视觉伺服技术，能够对云台进行精准定位，明确故障巡查点。根据具体的巡查内容客观、标准完成检测作业，有效改变人工巡检检测数据存在的结果不客观等问题，保证变电站设备巡检更加精确。在自动巡检的过程中，能够有效节省运维人力，避免人员操作而受到电磁辐射造成的影响。其次，不受恶劣天气等影响。无论是大风、大雨还是冰雹、冰雪，都能够正常按计划行事，有效解决恶劣天气下人工巡检受到阻碍的问题。其三，不受巡视时间的限制。人工巡检通常在白天进行，白天处于用电高峰阶段，无法实现停电检查。智能巡检系统可以在夜间的凌晨段或者3 点段，按照人工选择的路线进行巡检，保证电力系统稳定供应。最后，还能够实现红外巡视。通过自动设置测温点可以对故障设备进行红外测温，能够与人工测温数据进行对比，真正减轻人工测温的工作强度。利用数字图像处理技术可以对相关设备进行历史温度曲线分析，帮助人工巡检更加精确。运用数据库技术对软件系统进行自动升级，保证变电站巡检系统能够正常稳定运行，还可以实现后台管理，设定日常巡视特殊巡视，客观标准完成各种作业。按照传统人工巡检要求开展日常值班巡视，根据具体的实际情况进行分析，保证数据更加精确。利用后台专家库能够对数据进行长期科学的管理和智能分析，自动检出巡查报告，在实现远程操控模式下，可以对巡检设备的正常运行情况进行全时跟踪。

（三）金属氧化物避雷器的故障预测与检修

目前在电力系统实际运行期间，很容易出现金属氧化物避雷器，出现异常而导致避雷效果不佳。金属氧化物避雷器很容易出现受潮发热、阀片老化，还可能因为设计不合理而出现倾倒、开裂等问题。在长时间过电压状态下造成绝缘套管性能失效，如果遇到强对流天气也会造成避雷器的电位存在差异，导致避雷器损害。在金属氧化物避雷器故障检修时，要及时针对内部的潮湿情况进行分析，采取恰当的故障预测和检修技术对电流监测，明确阀片的潮湿情况，提高金属氧化物避雷器的运行质量。目前变电一次设备智能巡检主要以智能巡检机器人为主，整合机器人技术、电力设备非接触检测技术、模块识别技术、多传感器融合技术、定位导航技术以及互联网技术等，能够实现全自主远程遥控，有效代替人工对变电站实现巡检，为智能变电站和变电一次设备提供技术检测的手段，推进变电站无人值守的快速发展。

在日常巡检时，智能巡检系统能够对变电站的设备和仪表进行定点拍摄，将图像上传至互联网终端。红外巡检系统还能够对变压器、互感器等设备以及触头母线、连接头等温度进行实时采集和监控，利用对比历史趋势分析等多种手段，判断设备是否出现异常状况。利用红外测温时，模块识别技术能够对温度检测设备进行准确识别，提高温度检测的整体效果。在正常工作时间允许的情况下，智能巡检系统可以任意设定巡检时间，在到达时间后就能够沿着预设轨道实现自动巡检，停靠在预先设定的地点，利用感应器对带电设备进行自动感应。所有检测完成之后还能够实现自主充电。在人工操作的模式下可以脱离预先设定的路线，运用键盘、鼠标对智能巡检机器人进行遥控，提高巡检的范围。在巡检完毕后，对信息采集以及功能分析，能够对电站的运行状况进行全方位监控，包括环境温度、风速、声音采集，还能够对巡检设备的历史数据自动生成报表。在巡检的过程中，可以针对历史事件进行查看，对超温报警、温度曲线、差温警报进行自动分析，实现巡检作业的自动化管理。变电一次设备实现方式：实现视频监控，可通过三种方式实现：1.硬盘录像机：以录像为主的设备，支持IE 浏览；2.网络视频服务器：其前端不录像，可直接将影像传输到后台，即后台服务器录像；3.网络摄像机：直接连接网络查看录像。

（四）电压电流互感器的故障

电压电流互感器作为一种变压器，其能将促使电压从高到底，电流从大到小，其属于一种特殊的变压器。互感器如果产生了故障，则会影响电力系统计量的合理性以及保护装置动作的稳定性。而且电压电流互感器的故障包括了过热冒烟、警告声、表计指示不正常、漏油等。

举个例子，电压互感器产生了冒烟以及着火的现象。还没有冒烟时，一次侧熔断器未熔断，然而二次侧熔丝则进行了熔断，所以其属于二次绕组相间短路导致的故障。工作人员这样进行处理:在二次绕组冒烟，但未导致一次绝缘产生故障时，及时退出自动装置、而且拆掉二次侧熔断器。打开一次侧重隔离开关，使电压互感器不再运行。

（五）避雷器的故障

电网的正常运行关系到供电的安全性、稳定性，避雷器则属于变电站中关键的部分，其作用是避开雷电袭击，避免电网产生故障。如今普遍采用的是碳化硅避雷器、金属氧化物避雷器。前者因为线路电流太大，导致避雷器绝缘套管被高压所影响，最后减少使用寿命，所以普遍使用后者。举个例子，在检修避雷器的过程中，工作人员采取检测避雷器的电阻的方式分析其有没有产生故障。同时也使用了在线监测设备来检测故障，采取措施处理了故障。

三、结语

变电一次设备是电力系统安全稳定运行的核心。设备通过对变电一次设备进行故障预测与检修，能够保证电网稳定运行，确保电力企业的社会效益和经济效益显著提高。从目前来看，变电一次设备最常见的故障主要以变压器，断路器以及金属氧化物避雷器为主，必须针对不同设备的特点采取特定的检测方式，提高故障检修的质量与水平，有效维护电力系统的安全稳定运行。