110KV變電站一次設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

110KV變電站一次設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)摘要:隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們用電水平的不斷提升，對(duì)電能使用的安全性、可靠性也提出了更高的要求。變電站一次設(shè)備作為整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵，其運(yùn)行是否合理直接影響到整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行，因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)變電站一次設(shè)備的監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中所存在的問(wèn)題，并結(jié)合實(shí)際情況通過(guò)有效的試驗(yàn)，不斷剖析產(chǎn)生問(wèn)題的原因，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)從根源上控制問(wèn)題，保證變電站一次設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)變電站一次設(shè)備監(jiān)測(cè)及試驗(yàn)方法等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞:變電站;一次設(shè)備;監(jiān)測(cè);試驗(yàn)方法

引言

變電站的一次設(shè)備正隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和信息技術(shù)的不斷優(yōu)化而朝著智能化、自動(dòng)化邁進(jìn)，但與此同時(shí)也帶了相關(guān)問(wèn)題，即一旦一次設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生問(wèn)題，就會(huì)給供電網(wǎng)絡(luò)的整體運(yùn)行穩(wěn)定性帶來(lái)影響，從而給相關(guān)用電企業(yè)和社會(huì)生產(chǎn)過(guò)程帶來(lái)負(fù)面影響。變電站是供電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的重要樞紐，發(fā)揮著核心作用，變電站內(nèi)部的一次設(shè)備正常可靠運(yùn)行同供電網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行有著密切的關(guān)系?；诖它c(diǎn)，本文基于現(xiàn)有技術(shù)對(duì)變電站一次設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，并對(duì)其常見(jiàn)故障進(jìn)行分析，并提出了幾點(diǎn)解決措施，以促進(jìn)變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)

變電站在設(shè)計(jì)期間必須按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，現(xiàn)有變電站設(shè)計(jì)主要以“三通一標(biāo)”“兩型一化”“智能”為主，同時(shí)還需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)需要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：

1.1變電站電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)

整個(gè)變電站的復(fù)雜程度都是由變電站的主接線(xiàn)來(lái)決定，在設(shè)計(jì)期間需要著重考慮進(jìn)出線(xiàn)的回路數(shù)，并且不能過(guò)多的浪費(fèi)材料，要合理確定主接線(xiàn)的形式，同時(shí)還需要考慮后期的維修工作是否便捷。

1.2變電站電氣設(shè)備的選擇

在未來(lái)的發(fā)展中，變電站會(huì)以智能為主進(jìn)行發(fā)展，所以在選擇電氣設(shè)備的時(shí)候應(yīng)該考慮電氣設(shè)備的先進(jìn)程度和可靠性，同時(shí)還需要有采集和保護(hù)測(cè)控的功能。除此之外，變電站的設(shè)備還具有降低生命周期的功能，減少后期的維修以及維修的成本。

1.3變電站的防雷接地保護(hù)的選擇

在變電站設(shè)計(jì)過(guò)程中還需要考慮防雷的保護(hù)，如果電氣設(shè)備遇到強(qiáng)雷擊時(shí)，就會(huì)破壞變電設(shè)備而影響整個(gè)變電站正常的運(yùn)行，所以在變電站設(shè)計(jì)時(shí)一定要對(duì)防雷工作進(jìn)行考量，采取科學(xué)合理的防雷措施，盡最大的可能使得受雷電沖擊的情形減弱。

1.4計(jì)算短路電流

隨著科技不斷的進(jìn)行發(fā)展，電力系統(tǒng)一直在不斷的進(jìn)行完善，當(dāng)前電力系統(tǒng)常見(jiàn)的故障是短路故障，所以在設(shè)計(jì)期間一定要計(jì)算好短路電流，并且把計(jì)算的結(jié)果參數(shù)作為設(shè)計(jì)的依據(jù)，合理應(yīng)用到設(shè)計(jì)工作當(dāng)中。

1.5主要電氣設(shè)備的選擇

（1）斷路器的選擇。需要根據(jù)安裝的環(huán)境和使用的要求來(lái)進(jìn)行確定，并且確定斷路器的種類(lèi)和斷路器的形式。（2）互感器的選擇。需要根據(jù)實(shí)際測(cè)量出來(lái)的誤差，確定誤差的大小和誤差的準(zhǔn)確性，再選擇合適的電流互感器，并且根據(jù)安裝的區(qū)域環(huán)境和使用的要求選擇電壓互感器的類(lèi)型。（3）隔離開(kāi)關(guān)的選擇。在選擇時(shí)需要把監(jiān)測(cè)設(shè)備和帶電部分進(jìn)行隔離，這樣才能保證監(jiān)測(cè)人員的安全。為了保證監(jiān)測(cè)時(shí)候的安全，要在斷路器的兩端都設(shè)置相應(yīng)的隔離開(kāi)關(guān)，但是有中性點(diǎn)有避雷針或者是變壓器的引出線(xiàn)上是可以不用設(shè)置隔離開(kāi)關(guān)的。

1.6選擇合理的高壓配電設(shè)備

變電站重要的組成就是配電裝置，特別是在接受電能和分配電能的時(shí)候，配電設(shè)備作用尤其重要，在設(shè)計(jì)配電設(shè)備必須要遵循的原則就是安全、可靠和可持續(xù)發(fā)展，另外還需要考慮安裝和維修等工作是否方便。高壓配電裝置設(shè)計(jì)還需要考慮設(shè)備的外形和監(jiān)測(cè)情況，進(jìn)行綜合性的分析對(duì)比。

2智能變電站一次設(shè)備智能化的概述

2.1智能變電站一次設(shè)備智能化的判斷標(biāo)準(zhǔn)

變電站一次設(shè)備智能化不簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單是一些設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用和信息化處理，而是變電站一次設(shè)備在科學(xué)設(shè)計(jì)、合理布局、嚴(yán)格建設(shè)的基礎(chǔ)上形成智能化體系和結(jié)構(gòu)，判斷變電站一次設(shè)備是否實(shí)現(xiàn)智能化可以參照如下標(biāo)準(zhǔn)：一是功能性原則，即變電站一次設(shè)備經(jīng)過(guò)智能組建后可以提升變電站一次設(shè)備的功能，確保變電站工作效率、運(yùn)行安全不受影響。二是實(shí)時(shí)性原則，即變電站一次設(shè)備智能化后應(yīng)該能實(shí)現(xiàn)對(duì)各設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，做到對(duì)一次設(shè)備運(yùn)行信息和運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，這是智能變電站的基本要求，也是確保變電站一次設(shè)備智能化運(yùn)行的基礎(chǔ)。三是智能化原則，變電站一次設(shè)備必須具備自我監(jiān)測(cè)的能力，整個(gè)一次性設(shè)備系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)報(bào)警的功能，同時(shí)變電站一次設(shè)備在抗干擾和防止誤操作上有特殊的設(shè)計(jì)，能夠確保變電站一次設(shè)備在復(fù)雜情況下運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性、準(zhǔn)確性。

2.2智能變電站變壓器的智能化

變電站變壓器的智能化主要是變壓器自動(dòng)化運(yùn)行和變壓器在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化。主要包括：對(duì)變壓器油色譜、套管絕緣、接地電流、電力負(fù)荷、變壓器油溫的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，達(dá)到對(duì)變壓器油品溶解氣、水分等問(wèn)題的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器局部放電、繞組短路、介質(zhì)損耗的及時(shí)判斷和處理，完成對(duì)鐵芯電流、負(fù)荷溫度、冷卻器狀態(tài)的有效調(diào)整，做到對(duì)變壓器功能的保證。2.3智能變電站避雷器的智能化避雷器是變電站安全運(yùn)行的設(shè)備與結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，智能變電站的一個(gè)重要前提就是避雷器的智能化，有了智能化避雷器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電流、電壓、動(dòng)作的全面檢測(cè)，使避雷器全電流和阻性電流得到有效控制，做到對(duì)避雷器功能的有效保障。同時(shí)智能避雷器可以與智能變電站的網(wǎng)絡(luò)與管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通信與調(diào)控功能，將智能避雷器轉(zhuǎn)化為整個(gè)智能變電站體系的一部分，對(duì)促進(jìn)變電站智能化和變電站運(yùn)行安全化有著重要的支撐作用。

3變電站一次設(shè)備的監(jiān)測(cè)內(nèi)容

3.1變壓器監(jiān)測(cè)

引線(xiàn)事故、運(yùn)行異響、受潮老舊是工作人員監(jiān)測(cè)變壓器過(guò)程中經(jīng)常碰到的問(wèn)題，監(jiān)測(cè)變壓器過(guò)程中無(wú)論出現(xiàn)何種故障，都須及時(shí)尋找事故原因，結(jié)合故障原因?qū)崟r(shí)采取有效的措施進(jìn)行解決。在監(jiān)測(cè)變壓器的過(guò)程中，工作人員要仔細(xì)檢查變壓器各接線(xiàn)柱的連線(xiàn)情況和引線(xiàn)間的焊接狀況，保證各個(gè)接線(xiàn)都緊固連接，這樣能夠更好地避免變壓器引線(xiàn)事故的發(fā)生，另外，針對(duì)變壓器受潮老舊故障的防治，監(jiān)測(cè)人員要仔細(xì)觀(guān)察變壓器的運(yùn)作狀態(tài)和環(huán)境，確保變壓器在干燥的狀態(tài)下運(yùn)行。如果變壓器在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)異常聲響，須嚴(yán)格對(duì)變壓器各個(gè)元部件和線(xiàn)路進(jìn)行檢查，觀(guān)察是否產(chǎn)生部件松動(dòng)或線(xiàn)路短路等情況。

3.2斷路器監(jiān)測(cè)

眾所周知，斷路器是變電站的主要一次設(shè)備，其運(yùn)行的穩(wěn)定性直接影響到變電站運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性。而從斷路器的實(shí)際運(yùn)行情況的分析中發(fā)現(xiàn)，受到多種因素的影響，斷路器設(shè)備運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱、異響、誤動(dòng)等故障，在大量的實(shí)驗(yàn)研究中，引發(fā)斷路器這些問(wèn)題的主要原因有機(jī)械部件卡死、線(xiàn)圈層內(nèi)發(fā)生短路、二次接線(xiàn)出現(xiàn)錯(cuò)誤、控制回路接觸不良等等，導(dǎo)致斷路器出現(xiàn)誤動(dòng)作的原因包括:運(yùn)行系統(tǒng)操作失誤、電源回路發(fā)生故障、連通互感器時(shí)極性錯(cuò)誤、二次回路出現(xiàn)故障。不管斷路器發(fā)生何種事故，首先要全面仔細(xì)地研究故障的特征和原因，接著再根據(jù)這些特征和原因采用科學(xué)、合理的解決措施。通常情況下，可以通過(guò)使斷路器先不帶電試運(yùn)行一段時(shí)間，根據(jù)其故障狀態(tài)尋找相應(yīng)的事故原因。

3.3隔離開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)

在變電站的所有一次設(shè)備中隔離開(kāi)關(guān)是操作頻率最高的設(shè)備，隔離開(kāi)關(guān)的各類(lèi)事故也出現(xiàn)概率最高。隔離開(kāi)關(guān)發(fā)生的事故主要為接觸不良，導(dǎo)致接線(xiàn)座溫升過(guò)高，一般引發(fā)這類(lèi)問(wèn)題的主要原因可能是出現(xiàn)在隔離開(kāi)關(guān)的生產(chǎn)、安裝環(huán)節(jié)，如生產(chǎn)或安裝環(huán)節(jié)對(duì)隔離開(kāi)關(guān)接觸面打磨不到位，或是接線(xiàn)過(guò)程中銅鋁過(guò)度未處理好，另外，隔離開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)溫度偏高情況也有可能是隔離開(kāi)關(guān)生產(chǎn)加工不科學(xué)，不合理導(dǎo)致的。為了較好地預(yù)防隔離開(kāi)關(guān)各種事故的發(fā)生，操作人員在操作隔離開(kāi)關(guān)過(guò)程中必須充分掌握隔離開(kāi)關(guān)易發(fā)生故障的位置及其原因，事先做好預(yù)防措施。同時(shí)，須要求廠(chǎng)家在設(shè)計(jì)生產(chǎn)隔離開(kāi)關(guān)過(guò)程中，使用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和科學(xué)的制造技術(shù)，科學(xué)、規(guī)范地設(shè)計(jì)隔離開(kāi)關(guān)的每個(gè)部位。

4變電站一次設(shè)備監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容和試驗(yàn)方法

4.1變電站一次設(shè)備監(jiān)測(cè)主要內(nèi)容分析

變電站一次設(shè)備的監(jiān)測(cè)過(guò)程中，涉及到諸多的內(nèi)容，其中在對(duì)變壓器的檢修方面就是比較重要的內(nèi)容。變壓器作為一次設(shè)備監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)內(nèi)容，變電站的運(yùn)行安全性和變壓器的安全有著直接關(guān)系。造成變壓器的故障原因比較多，在監(jiān)測(cè)的時(shí)候就要在接線(xiàn)柱接線(xiàn)位置和引線(xiàn)間的焊接處實(shí)施多方面的檢查[2]。為對(duì)變電站的運(yùn)行安全性加以保障，就要在絕緣性的監(jiān)測(cè)方面充分重視，避免變壓器老化問(wèn)題造成故障問(wèn)題。對(duì)隔離開(kāi)關(guān)的監(jiān)測(cè)也要加強(qiáng)重視，變電站的實(shí)際運(yùn)行中，隔離開(kāi)關(guān)的使用較為頻繁，也是比較容易發(fā)生故障的重要原因。在隔離開(kāi)關(guān)的安裝過(guò)程中如果沒(méi)有采取有效的方法，就必然會(huì)存在諸多問(wèn)題。在對(duì)隔離開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)層面沒(méi)有科學(xué)也比較容易出現(xiàn)使用故障。所以對(duì)隔離開(kāi)關(guān)的監(jiān)測(cè)方面，就要注重隔離開(kāi)關(guān)的安裝科學(xué)性，以及在設(shè)計(jì)上的科學(xué)性得意保證。變電站一次設(shè)備監(jiān)測(cè)當(dāng)中，斷路器的監(jiān)測(cè)也是比較重要的內(nèi)容。在斷路器發(fā)生了故障時(shí)，也會(huì)影響電力系統(tǒng)的良好運(yùn)行。斷路器的故障主要就是，出現(xiàn)異常的響聲以及起火和誤動(dòng)等故障問(wèn)題。造成這些故障的原因也比較多樣，由于電池的欠壓以及線(xiàn)圈層的短路等問(wèn)題，就會(huì)造成斷路器的故障問(wèn)題出現(xiàn)[3]。對(duì)斷路器監(jiān)測(cè)的時(shí)候，要結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)故障問(wèn)題的原因詳細(xì)分析。例如在出現(xiàn)跳閘的時(shí)候，就要閉合拒跳斷路器隔離開(kāi)關(guān)，能保障電路的路線(xiàn)正?；?。

4.2變電站一次設(shè)備試驗(yàn)方法

對(duì)變電站一次設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)過(guò)程中，要充分注重方法的科學(xué)性，其中對(duì)主變壓器的試驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)電氣試驗(yàn)操作的方案來(lái)為監(jiān)測(cè)人員提供全面準(zhǔn)確數(shù)據(jù)信息。主變壓器的試驗(yàn)方面，局部放電以及分析溶解氣體色譜和變壓器的直流電阻測(cè)量等方面要加強(qiáng)重視。在局部放電過(guò)程中，內(nèi)部局部放電造成絕緣老化，這是重點(diǎn)監(jiān)測(cè)部分。這就需要結(jié)合變壓器局部放電量實(shí)施監(jiān)測(cè)，對(duì)變壓器的絕緣性進(jìn)行判斷。在通過(guò)變壓器的直流電阻測(cè)量層面也要能充分重視，檢查繞組內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)接頭焊接質(zhì)量等。另外，對(duì)變電站一次設(shè)備的試驗(yàn)中，對(duì)高壓配電裝置的試驗(yàn)過(guò)程中，要選擇科學(xué)的方法加以應(yīng)用。其中高壓配電裝置以及組成部分的監(jiān)測(cè)試驗(yàn)是重要方法，還有就是絕緣氣體質(zhì)量氣體泄漏監(jiān)測(cè)試驗(yàn)的方法。在具體試驗(yàn)方法的選擇上就要結(jié)合實(shí)際情況。把高壓交流耐壓試驗(yàn)以及局部檢測(cè)試驗(yàn)綜合性應(yīng)用比較常用。通過(guò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的方法，對(duì)高壓變電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)試驗(yàn)。為能有效保障變電站一次設(shè)備的監(jiān)測(cè)管理水平提高，就要對(duì)變電設(shè)備的維護(hù)工作充分重視，監(jiān)測(cè)試驗(yàn)人員的專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)要加強(qiáng)。并在新設(shè)備新技術(shù)的引進(jìn)方面加強(qiáng)重視，只有在這些層面得到了加強(qiáng)，才能保障一次設(shè)備的監(jiān)測(cè)試驗(yàn)質(zhì)量。

4.3主變壓器測(cè)試

主變壓器作為變電站運(yùn)行的核心，其運(yùn)行安全穩(wěn)定性也將直接影響到變壓器運(yùn)行的安全性穩(wěn)定性，而實(shí)際調(diào)查中，主變壓器運(yùn)行故障問(wèn)題頻繁，因此，應(yīng)做好相關(guān)的故障處理工作，而在此之前則需要通過(guò)有效的試驗(yàn)方法來(lái)剖析問(wèn)題的所在。如處理變壓器的故障時(shí)，可以采用電氣試驗(yàn)實(shí)施的方法，為工作人員提供更為全面和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料。首先，局部放電檢測(cè)，變壓器中的局部放電是導(dǎo)致絕緣老舊劣化甚至是擊穿的關(guān)鍵因素，因此需要對(duì)局部放電量展開(kāi)重點(diǎn)檢測(cè)，其能夠?yàn)樽儔浩鹘^緣能力的判斷和評(píng)價(jià)提供參考數(shù)據(jù)。其次，研究溶解氣體色譜，觀(guān)察變壓器內(nèi)的油所溶解的氣體含量在流動(dòng)相和固定相中的配置比例以及細(xì)小的差異，參考這兩種指標(biāo)對(duì)變壓器的工作狀態(tài)與運(yùn)行事故進(jìn)行評(píng)價(jià)。第三，變壓器直流電阻檢測(cè)，變壓器直流電阻檢測(cè)的主要功能是查找出繞組內(nèi)部電線(xiàn)接頭的焊接水平、引線(xiàn)與繞組構(gòu)架的焊接水平。

4.4高壓組合電器試驗(yàn)

此類(lèi)設(shè)備的檢測(cè)試驗(yàn)措施主要分為兩種。第一，高壓組合電器整體及其組成部分的測(cè)量試驗(yàn);第二，絕緣氣體的質(zhì)量與氣體泄漏測(cè)量試驗(yàn)。一般情況下，把高壓交流耐壓檢測(cè)與局部監(jiān)測(cè)試驗(yàn)統(tǒng)一進(jìn)行，能取得很好的試驗(yàn)成果，在具體的實(shí)施過(guò)程中，由于檢測(cè)對(duì)象過(guò)多，間隔有所差異，覆蓋范圍很廣，并且部分變電站的運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，噪音雜聲等影響非常嚴(yán)重，造成試驗(yàn)難度過(guò)高，同時(shí)也很難確保試驗(yàn)結(jié)果的精確性，導(dǎo)致單一試驗(yàn)措施在現(xiàn)場(chǎng)工作中的應(yīng)用效果并不好。因此，當(dāng)前比較普遍的高壓組合電器檢測(cè)多使用狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)。這個(gè)技術(shù)主要是對(duì)設(shè)備運(yùn)行的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且按照設(shè)備的具體運(yùn)行狀態(tài)判斷故障發(fā)生部位和設(shè)備事故的發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)前我國(guó)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的發(fā)展時(shí)間很短，依舊存在著較多的不足，當(dāng)然，在不斷發(fā)展中，應(yīng)針對(duì)高壓組合電器進(jìn)行不斷的實(shí)踐、總結(jié)分析，并強(qiáng)化理論探究，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中的不足，并對(duì)其展開(kāi)有效的改進(jìn)措施。此外，為了保證我國(guó)電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，應(yīng)針對(duì)變電站一次設(shè)備進(jìn)行不斷研究，尤其是要定期做好相關(guān)的監(jiān)測(cè)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中的不足，并不斷對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)和完善，進(jìn)而對(duì)變電站一次設(shè)備運(yùn)行起到一定的保障。當(dāng)然，也應(yīng)對(duì)變電站一次設(shè)備運(yùn)行的情況進(jìn)行全面的監(jiān)控，確保變電站系統(tǒng)總體的運(yùn)行安全。另外，我國(guó)正在根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)建立相應(yīng)的在線(xiàn)檢測(cè)平臺(tái)，其能夠在離線(xiàn)和在線(xiàn)情況下實(shí)現(xiàn)高度集中和高效全面的狀態(tài)試驗(yàn)。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，變電站一次設(shè)備的安全運(yùn)行內(nèi)容主要由電流/電壓互感器安全運(yùn)行、高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備安全運(yùn)行以及變壓器安全運(yùn)行三部分組成。本文對(duì)變電站一次設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的常見(jiàn)故障類(lèi)型和其誘發(fā)因素進(jìn)行了分析，并針對(duì)不同類(lèi)型的故障進(jìn)行了解決措施的建議。變電站一次設(shè)備安