Ｄｉａｎｑｉｇ。ｎｇｃｈｅｎｇ ｙｕ ｚｉｄｏｎｇｈｕａ 三 量 浅析变电站的故障分析和防范措施 马静波 （重庆电力设计院，重庆４０００３０） 摘要：首先从变电站运行系统的构成方面进行阐述，接着详细介绍了变电站的常见故障及故障的原因，然后针对这些常见故障分别介绍 了相应的防范措施，最后进行了总结。 关键词：变电站：故障分析；防范措施 电力行业作为保障我国经济良好发展和人民基本生活正常进 成的。主要设备和这些设备的连接方式并非全都一致，不同类型的 行的基础行业，其作用举足轻重。为使电力系统能够良好运作，电力 变电站中这些内容是不同的。 变电站可以根据其功能和电力潮流分布的不同进行分类，一 系统的核心——变电站的正常运行是其中的一个至关重要的因素。 然而由于电力系统的高度危险性，对其进行操作、维修、排除故障时 般分为：降压变电站、升压变电站以及分配变电站等。（１）降压变电 必须相当谨慎，这就要求相关人员的技术水平一定要达标，能够正 站是指电厂将电网传来的高压电能通过主接线的运输进入主变压 确快速地根据故障分析出原因，进而采取措施排除故障，另外还应 器中进行降压处理，然后将降了压的电能输送到分配站内。（２）升 当实时地采取一些防范手段，以确保变电站以及整个电力系统的正 压变电站与降压变电站正好相反，它是将电厂的电运送到主变压 常良好的运行。以下就变电站的运行系统、常见故障及故障发生的 器进行升压，然后生成的高压电通过电气主接线等系统的输出进 原因和故障的防范措施一一进行介绍，以供相关人员参考。 入网络系统。（３）分配变电站是指将电网传输来的高压电进行电气 主接线的分配，然后通过电气主接线运送到指定的线路中，因而这 １ 变电站的运行系统 种变电站通常都不是单独运行而是和降压变电站联合运行。 变电站是电力系统中负责转换电压、接受电能、分配电能、控 ２变电站的常见故障及故障原因分析 制电能流向、调整电压等的电力设施，它主要是靠变压器将所有不 同级别的电网联系起来并负责变换电压和分配电能，因此可以说 是电力系统的中枢。 保护装置、防雷装置、仪表、通信调度装置、无功补偿设备等设备构 以下主要就变电站的主要设备的常见故障及其原因进行了分 析介绍。 母线常见故障及原因 变电站的运行系统是由开关设备、变压器、母线、互感器、继电 ２．１母线作为变电站的重要组成原件，是电力系统汇集各路电能 较理想电流小，并非正弦波具有非周期性。ＴＡ饱和会对继电保护 饱和。（２）故障与ＴＡ饱和的时间差。从故障发生到达到ＴＡ饱和会 产生巨大的影响，针对不同类型的保护，其影响可能是误动、拒动 有一个时间差，这实际是达到铁芯饱和所需要的时间，从仿真所得 或动作速度降低、失去选择性等。对于微机保护而言，进入保护的 波形图也可以看出，各种情况导致的饱和其波形与故障波形都会 电流信号首先需要进行处理，对原始信号进行全波或半波傅里叶 有一段重合，可以真实地反映电流。（３）利用电流的对比。光纤差动 变换，然后对其中的正弦分量进行计算。由于ＴＡ饱和的出现会降 保护等基于通道的保护可获取两侧的电流值，两侧电流差距较大 低采样的数值，故也会降低基波正弦分量的幅值，改变正弦分量的 而保护并未动作，便可以判定为某侧或两侧发生ＴＡ饱和。此外还 相位，并相应提高谐波分量的大小。 可以通过不同相别的电流对比进行判别。 （１）对启动元件的影响。以突变量启动为代表的启动元件灵敏 ４结语 度高，且同时对几个采样点的电流值进行计算，在出现ＴＡ饱和 ＴＡ饱和会对继电保护产生重要影响，这需要从ＴＡ特性入 时，极易造成频繁启动。（２）对差动保护的影响。对于差动保护的影 手，结合等效电路和数学仿真的方法综合分析，掌握ＴＡ饱和的特 响需要区分区内故障和区外故障。区内故障时，即使电流变化很 方能有的放矢，消除ＴＡ饱和的 大，一般也能做到可靠动作，但需注意两侧都发生ＴＡ饱和导致差 点及对继电保护可能造成的影响，不利影响。本文仅对ＴＡ饱和的检出方法进行了研究，没有对相应 动电流变小的影响；对于区外故障，可能出现两侧饱和程度不同， 这将是进一步的研究方向。 或一侧饱和而另一侧不饱和的情况，从而出现较大的差流导致误 的解决和处理方法进行深入的探讨，动。差动保护要求在差动各侧选用型制、变比、饱和性能均相同或 相近的电流互感器。（３）对过电流保护的影响。ＴＡ饱和后电流可能 ［参考文献］ ［１］凌子恕．高压互感器技术手册［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００５ Ｅ２３袁季修，盛和乐，吴聚业．保护用电流互感器应用指南［Ｍ］．北京： 中国电力出版社，２００４ 无法达到整定值，导致过电流保护发生拒动或动作延迟。由于过电 流保护往往逐级配合，个别ＴＡ发生饱和造成本应动作的保护拒 动，还可能导致下一级保护因达到整定值而延时跳闸，从而失去选 择性。 ３．２微机保护对ＴＡ饱和的判别方法 ［３］国家电力调度通信中心．电力系统继电保护实用技术问答ｒＭ］．第 ２版．北京：中国电力出版社，２０００ ［４３于旭东．电流互感器二次开路分析及解决方案［Ｊ］．电气应用，２０１０ （１３）：６０￣６３ 微机保护的数字处理能力强，但只能对数字信号进行运算，而 ＴＡ饱和电流具有连续但非周期的特点，因此不同保护对于ＴＡ饱 ［５３朱声石．高压电网继电保护原理与技术［Ｍ］．第３版．北京：中国电 和的承受能力不同，ＴＡ饱和的判别方法也就不相同。微机保护中 力出版社，２００５ 主要采用的ＴＡ饱和判别方法有：（１）饱和电流的畸变检测。ＴＡ饱 和的特点是波形发生严重畸变，利用这一特点检出ＴＡ饱和的方 法很多，对此的研究也很多，如利用饱和电流的非周期性和突变性 收稿日期：２０１卜ｏ４—２７ 作者简介：牛昆鹏（１９７９一），男，河南省唐河县人，研究方向：电力 等，求取电流值对于时间的导数，当导数越过预设值，便认为是ＴＡ 系统继电保护。 机电信息２０１１年第１５期总第２９７期３５ ！＝＝＝！＝＝！±！！！！！＝＝ １电气工程与自动化◆Ｄｉａｎｑｉｇｏｎｇｃｈｅｎｇ ｙｕ Ｚｉｄｏｎｇｈｕａ ！！！！！！＝ ！！！！！！１ 一 和分配电能的中枢。母线常出现的故障是：与母线连接的所有组件 烧坏甚至烧断，这时避雷器的作用已经丧失。 发生短时间或长时间的停电现象。有时中枢变电站的母线发生故 ２．６电容器的常见故障及原因 障时，会出现系统稳定性遭到破坏的现象，整个系统出现瘫痪，后 电容器的常见故障是：（１）电容器的外壳发生膨胀现象，或是电 果十分严重。 容器出现漏油的现象。（２）电容器的套管发生了破裂现象。（３）电容 器声音异常且尖锐。（４）其示温片发生了脱落，说明了电容器的外壳 引起这些故障的原因可能是：（１）电容器的涌流过大使得电容 母线出现故障的原因有很多，但通常是由于以下原因引起的： 压互感器发生故障，或者是断路器与母线之间装设电流的互感器 （１）母线的绝缘子同断路器的套管发生闪络。（２）母线上所装的电 温度已经超过了５５℃。 ２）电容器的熔丝特性 出现了故障。（３）操作时的不恰当使得空气断路器或是支持绝缘子 器内部过热而使其绝缘能力降低引起导电。（熔丝仍未熔断，造成电容器被 被损坏了。（４）空气中本身存在着能够损害支持绝缘子的气、固体， 较差，虽然电容器产生过电流现象，３）断路器在电容器切断的过程中产生重燃的现象，引起的 从而导致绝缘子发生闪络。（５）技术人员的操作失误，用手拉动隔 烧坏。（离开关导致电弧现象的产生，因此使得母线出现故障。 ２．２电力输电线路常见故障及原因 电力输电线路常见故障有：（１）短路引起的故障。是指线路上 的具有不同电位的两端被导线直接连接了起来，这时会造成线路 发生局部短路，使得正常线路没有电流通过，导致线路不能正常工 作。（２）断路引起的故障。是指线路某一环节发生了不正常的断开， 从而使得该线路无电流经过导致正常线路无法正常工作。（３）接地 故障。主要是指线路某一部位的不正常接地引起电量的流失。这种 故障有３种类型：单相接地故障、两相接地故障、三相接地故障。其 中单相接地是由于产生了单向短路现象而引起故障，这种故障可 能造成电气的绝缘击穿现象的产生，后果十分严重。 ２．３电力变压器常见故障及原因 电力变压器是整个变电站的重要设备，它一般是静止的，因此并 不经常出现故障。但是仍然可能出现短路造成变压器的故障，一旦变 压器发生故障，不仅会对整个电力系统造成严重的影响，而且还会对 人们的安全产生巨大的威胁，因此必须慎重对待。通常在变电站都会 根据电力变压器的性质和实际参数为其安装安全可靠、性能良好的 保护装置来以防万一。具体来说，电力变压器常出现以下故障：（１）变 压器的绕组和绕组引出线之间发生短路现象。（２）绕组中性点直接接 触地面的那一相发生了接地短路现象。（３）绕组之间的各匝间发生短 路现象。（４）外部相之间发生短路进而引发过电流的现象出现。（５）中 性点与电力网之间相连导致外部的接地短路，进而引起过电流现象 和中性点的过电压现象产生。（６）电力变压器的负荷超出了其实际的 额定容量。（７）变压器发生过励磁现象。（８）油面降低引起变压器故 障。（９）电力变压器的温度和油箱的压力等升高，或是冷却水降温系 统出现故障，导致热量无法散发出去引起变压器的损坏。 变压器出现故障的主要原因有：（１）变压器周围的环境湿度较 大，这时壳外的湿度会向壳内扩散，当壳内的湿度增加，变导电元 件的空气绝缘度下降，容易出现漏电和短路现象的发生。（２）移变 足在矿井中工作的，同上一个原因相似，矿井的湿度很高，但是移 变的防潮措施不到位，引起变压器的漏电和短路。（３）变压器的设 计不是很完善。设计时没有很好的考虑到移变的性能因素，因而造 成移变的连接板等故障不断，进而引起了变压器的故障。 ２．４ 电流互感器的常见故障及原因 电流互感器的常见故障有：（１）电流互感器出现了过热的现 象。（２）电流互感器的内部有烟冒出或是有臭味散发出来。（３）互感 器内部出现放电现象，且引发异常响声，引线和外壳之间甚至出现 放电火花的现象。（４）绝缘子被击穿，引起单相接地现象的出现。 （５）线圈层间或匝间发生短路。（６）有些电流互感器是充油式的，因 此可能出现漏油现象。（７）互感器的二次回路产生短线造成故障。 ２＿５避雷针的常见故障及原因 雷电是电力系统的一大威胁，因此通常变电站会安装避雷针， 但是有时避雷针会出现故障，常见的有：（１）避雷器的外部瓷瓶或 是套管出现裂痕，严重时爆炸。（２）避雷器的连接引线遭到雷击而 过电压使得电容器的绝缘发生损伤或击穿。（４）电容器的内部质量 不好，如油纸绝缘并没有真正在真空中干燥处理，因此在正常的电 压下内部产生局部的放电现象，使得绝缘发生老化损伤，最终造成 电容器的化学击穿而损坏。 ３变电站的故障防范措施 （１）在应对母线和电力输电线路等线路问题时，应当做到定期检 查线路和线路相关装置设备等，做到问题及早发现及早解决，将隐患 消灭在萌芽之中。（２）对于变压器的故障防范更应当重视。一股来说， 其防范措施有以下几点：１）购买时要对变压器进行一系列的耐压性 试验，对耐压器的质量进行检测，确保买到的变压器性能良好。２）要 注意变压器的防潮保护，可在变压器的内部放置一些干燥剂，并注意 定期检查干燥剂是否已经失效并及时更换。３）在移变的易爆面涂抹 一些凡士林等以减少变压器内外的空气发生交换，引起内部的潮变。 ４）定期检查移变的功能，保证其在矿底的性能良好，在发现移变出现 故障时应当立即将真空短路器断开，以保证变压器的安全。５）要定期 对变压器进行检查，察看是否有过载、短路、接地、断路等现象的出 现，以便及时采取相应的措施。（３）对电流互感器故障的防范措施主 要是进行定期检查，看是否有异常的气味、声音、漏油现象等的发生， 当发现有问题时应当汇报上级，并及时切断电源进行处理。（４）对避 雷器故障的防范主要是注意防止避雷器的接地现象的产生，如若产 生，不要随便断开开关，应当立即向上级汇报，听候指示。（５）电容器 故障的防范措施主要是对电容器进行定期检查，检查内容主要为：先 对电容器的外部进行检查，看套管等是否有闪络现象的产生；电容器 的外壳是否有变形的现象；电容器是否有漏油现象的出现；对极间和 极对地等的绝缘电阻进行遥测，看保险丝是否熔断等。 ４结语 以上介绍了变电站的常见故障以及防范故障的措施，这就要 求相关人员能够尽量做到及时发现问题、科学分析问题、顺利解决 问题。另外应定期对电力人员进行素质考核，并经常性组织相关人 员特别是关键岗位的技术人员进行培训，使他们的素质水平不断 提高，这也是防范变电站故障发生的一个有效的手段。 ［参考文献］ ［１］吴卓娟，孙涛，屈杰．基于故障录波数据的变电站故障分析系统 ［Ｊ］．电力科学与工程，２０１０（５） ［２］付卫国．移动变电站的故障分析和防范措施［Ｊ］．宁夏机械，２００５（２） ［３］刘志刚，钟炜，邓云川．牵引变电站故障的基于模型诊断方法［１Ｉ］． 中国电机工程学报，２０１０（１２） ［４］曹晓东，侯永刚．变电站综合自动化系统故障分析及防范措施［Ｊ］． 中州煤炭，２００８（４） 收稿日期：２０１１－０４—２６ 作者简介：马静波（１９７７一），男，重庆万州人，工程师，主要从事变 电站电气一次设计工作。
