新鄉(xiāng)職業(yè)技術學院 孫 靜

基于狀態(tài)的設備維修是指在對設備工作進行監(jiān)測的基礎上，對監(jiān)測和診斷結果進行分析，合理安排維修時間和維修內容。狀態(tài)監(jiān)測是基于狀態(tài)維修的基礎，設備診斷依賴于狀態(tài)監(jiān)測。我們需要對設備進行監(jiān)控，維護設備的日常運行，記錄和分析故障，最終整合有效信息，得出最終的維護對策。

1 變電站繼電保護案例分析

案例1：某變電站1號主變壓器低壓側631開關因受熱燒毀，導致開關柜三相短路。初步分析如下：1號的接觸上一邊總會斷路，最后發(fā)展成梅花的電弧放電的靜態(tài)接觸，導致嚴重的燃燒，融化的散熱器靜態(tài)接觸，大量的煙氣含有金屬離子和碳化合物，導致地面的相對短路（見圖1）。

圖1 開關接線圖

開關柜故障往往會導致“火營”事故，而且很多開關柜都被電弧燒壞。事故擴大的主要原因有三個：首先由于開關柜的母線室是連接的，當其中一個隔間發(fā)生故障時，弧線侵入相鄰的柜體，造成“火營”；其次繼電保護整定協(xié)調不合理，保護動作時間過長或保護不帶缺陷動作，故障被上一級保護的動作隔離，故障時間過長加劇了電弧損傷；最后一個原因是高壓電弧故障引起的保護損壞或直流電源故障，導致保護失效。短路長時間不消失，幾乎整個高壓室的所有開關柜都被燒毀。甚至是主變壓器的10kV低壓架空母線被電弧燒毀，直至分步跳閘，甚至往往主變壓器因長時間短路而損壞。

案例2：某110kV變電站因10kV開關短路引發(fā)10kV母線故障，造成該變電站全停及10kV部分設備嚴重損壞。如圖2是某變電站的故障詳細圖。

圖2 某變電站的故障詳細圖

繼電保護設備的故障有很多，最常見的有保護裝置故障、外部支持裝置故障、自動裝置故障、交直流系統(tǒng)和通信主控系統(tǒng)故障。事實證明，微機成套保護缺陷少，輔助裝置缺陷多。在微機保護體中，模擬量和出口部分缺陷較少，電源部分缺陷較多。設備和安裝的質量直接影響微機保護的缺陷次數。故障原因分析：現場檢查情況最嚴重的母聯(lián)刀閘柜的帶電顯示器傳感器燒損情況，發(fā)現A、B相已燒成灰，C相略好；結合刀閘觸頭燒損情況：C相觸頭基本完好、A相略有燒損、B相最為嚴重。推測故障是從B相帶電顯示器傳感器引發(fā)，導致電弧相間短路。為了進一步驗證造成本次事故的原因，對開關柜內未損壞的帶電顯示器傳感器，抽兩只傳感器進行解剖，發(fā)現內部芯棒填充劑軟化，存在絕緣薄弱點。由于10kV系統(tǒng)出現失地引起過電壓，使傳感器內部局部放電，逐步發(fā)展為貫穿性擊穿，造成相間短路。

2 繼電保護設備狀態(tài)維修分析

變電站的維護是不可缺少的一個環(huán)節(jié)。它能顯示供電設備的實際情況，準確評估供電設備的可靠性和穩(wěn)定性，保證供電設備良好穩(wěn)定運行。浴盆曲線規(guī)則是常用的方法，如圖3所示。

從圖3的曲線可以看出，故障的發(fā)生可以分為三種類型：初始階段、意外期和損失期?；跔顟B(tài)的維修活動的關鍵是提高設備的可用性，大大降低了設備的低效率。然而，在普通的維修工作中也存在一些不足，不能有效地滿足這一要求。因此，我們以計劃維護為基礎，進行重復的例行檢查，然后積累經驗進行狀態(tài)維護。綜合考慮設備的實際情況，重點關注易發(fā)生故障的設備。

圖3 浴盆曲線

3 變電站維修中繼電保護設備問題的處理措施

3.1 繼電保護裝置的最佳維護周期

由于傳統(tǒng)的繼電保護裝置技術相對落后，沒有內部檢測模塊，沒有自檢功能，在發(fā)生故障時無法發(fā)出報警和提示。應加強對此類繼電保護裝置的維護和維修。一旦發(fā)現問題或故障，應立即處理，以免影響正常供電，造成更大的影響和損失。繼電保護裝置的可靠性分析方法包括故障樹法、概率法和馬爾可夫模型法。隨著科學技術的不斷發(fā)展，新型繼電保護系統(tǒng)不僅具有自檢功能，還具有一定的自修復功能，因此并不完全適用于概率法進行分析。為了保證分析的科學性和合理性，選擇馬爾可夫狀態(tài)模型法對繼電保護裝置的失效概率進行分析。

3.2 確定故障點

當故障發(fā)生時，首先要確定故障點。這時通常有三種方法來確定：第一種是替換法。即用功能正常、操作良好的設備替換可能有故障的設備。如果更換后故障仍然存在，說明更換的設備不是一個故障點或單個故障點，此時有必要繼續(xù)更換其他可能的故障點。如果某設備更換后故障消除，說明更換的設備就是故障點；第二種是比較法。通過比較設備正常狀態(tài)和故障狀態(tài)的數據，發(fā)現兩者差異較大的數據最有可能是故障點；第三種是去除電路的方法。即依次去除一些電路，從而確定故障點所在的電路，然后對電路中的故障點進行故障排除。由于信息交互標準化帶來的維修保護專業(yè)化，變電站數據通信過程中應采用統(tǒng)一的標準，有利于不同區(qū)域、不同電氣設備的調試、安裝和維護。

3.3 實施保護裝置改造

在電力系統(tǒng)中相關繼電保護裝置的日常運行中，可能存在不適應當地條件的問題。此外，運行時間很長，超過規(guī)定的使用壽命后極易出現意外問題和缺陷。為了解決相關問題，我們可以進一步判斷是否需要結合電流的變化啟動電壓電路的監(jiān)測功能。線路充電時，三相電壓丟失。這種情況可能是由近區(qū)斷層和環(huán)路斷層引起的。若附近區(qū)域發(fā)生故障，應采取減負荷和調整措施；當電路發(fā)生故障時，應采取鎖緊保護措施。正常情況下，如果沒有零序電壓，仍可檢測到零序電壓，則可判斷電流電路已故障。此外，電壓連接器間的連接一般反饋一次零序電壓，因此需要選擇三相五柱變壓器或一次側接地變壓器，并邏輯選擇延時報警和瞬時鎖緊，從而保證繼電保護狀態(tài)的正常穩(wěn)定運行。

3.4 短路故障

短路故障大多發(fā)生在變壓器低壓側附近。當低壓側附近發(fā)生短路故障時，將直接影響變壓器的正常運行，損壞側弧裝置。必須采取有效措施解決短路故障，使損失降到最低。

3.5 保護裝置失效

目前主要采用110kV變電站。與以往的繼電保護裝置相比，其性能和質量有了很大的提高，充分發(fā)揮了其在電力系統(tǒng)中的作用。但同時也增加了電網運行的風險，設備運行中出現的問題越來越多，嚴重影響了設備的正常運行。在設備長期工作負荷下，電源和環(huán)境問題相繼發(fā)生，導致大量粉塵顆粒形成導電通道，導致事故發(fā)生。

3.6 繼電保護設備狀態(tài)監(jiān)控

設備狀態(tài)監(jiān)測是狀態(tài)維修的基礎。采用直流電路絕緣監(jiān)測方法對設備進行監(jiān)測，從而檢測直流電源、相關操作和信號電路的直流電流，從而保證監(jiān)測直流系統(tǒng)的絕緣和電路的完整性。二次設備不同于一次設備。二次設備的狀態(tài)監(jiān)測對傳感器的依賴不夠?？梢愿鶕姎舛卧O備離線檢測數據進行狀態(tài)監(jiān)測和診斷。

總結：繼電保護裝置在供電系統(tǒng)中起著重要的作用，影響著供電系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全。因此，要加強繼電保護狀態(tài)的維修和維護，嚴格控制各個環(huán)節(jié)，不斷提高維修技術水平，提高相關人員的專業(yè)素質和專業(yè)能力，減少事故發(fā)生的概率，更好地服務于人們的生活。