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

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

關(guān)鍵詞:變電站;一次設(shè)備;監(jiān)測;試驗方法

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、自動化邁進(jìn)，但與此同時也帶了相關(guān)問題，即一旦一次設(shè)備運行中產(chǎn)生問題，就會給供電網(wǎng)絡(luò)的整體運行穩(wěn)定性帶來影響，從而給相關(guān)用電企業(yè)和社會生產(chǎn)過程帶來負(fù)面影響。變電站是供電網(wǎng)絡(luò)運行的重要樞紐，發(fā)揮著核心作用，變電站內(nèi)部的一次設(shè)備正常可靠運行同供電網(wǎng)絡(luò)的正常運行有著密切的關(guān)系。基于此點，本文基于現(xiàn)有技術(shù)對變電站一次設(shè)備進(jìn)行簡單的介紹，并對其常見故障進(jìn)行分析，并提出了幾點解決措施，以促進(jìn)變電站安全穩(wěn)定運行。

1變電站一次系統(tǒng)設(shè)計的重點

變電站在設(shè)計期間必須按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，現(xiàn)有變電站設(shè)計主要以“三通一標(biāo)”“兩型一化”“智能”為主，同時還需要根據(jù)實際情況進(jìn)行設(shè)計，在設(shè)計時重點需要考慮以下幾個問題：

1.1變電站電氣主接線設(shè)計

整個變電站的復(fù)雜程度都是由變電站的主接線來決定，在設(shè)計期間需要著重考慮進(jìn)出線的回路數(shù)，并且不能過多的浪費材料，要合理確定主接線的形式，同時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

在未來的發(fā)展中，變電站會以智能為主進(jìn)行發(fā)展，所以在選擇電氣設(shè)備的時候應(yīng)該考慮電氣設(shè)備的先進(jìn)程度和可靠性，同時還需要有采集和保護(hù)測控的功能。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)計過程中還需要考慮防雷的保護(hù)，如果電氣設(shè)備遇到強雷擊時，就會破壞變電設(shè)備而影響整個變電站正常的運行，所以在變電站設(shè)計時一定要對防雷工作進(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)常見的故障是短路故障，所以在設(shè)計期間一定要計算好短路電流，并且把計算的結(jié)果參數(shù)作為設(shè)計的依據(jù)，合理應(yīng)用到設(shè)計工作當(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)境和使用的要求來進(jìn)行確定，并且確定斷路器的種類和斷路器的形式。（2）互感器的選擇。需要根據(jù)實際測量出來的誤差，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型。（3）隔離開關(guān)的選擇。在選擇時需要把監(jiān)測設(shè)備和帶電部分進(jìn)行隔離，這樣才能保證監(jiān)測人員的安全。為了保證監(jiān)測時候的安全，要在斷路器的兩端都設(shè)置相應(yīng)的隔離開關(guān)，但是有中性點有避雷針或者是變壓器的引出線上是可以不用設(shè)置隔離開關(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候，配電設(shè)備作用尤其重要，在設(shè)計配電設(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)計還需要考慮設(shè)備的外形和監(jiān)測情況，進(jìn)行綜合性的分析對比。

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)備智能化不簡簡單單是一些設(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、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、運行安全不受影響。二是實時性原則，即變電站一次設(shè)備智能化后應(yīng)該能實現(xiàn)對各設(shè)備的實時監(jiān)測，做到對一次設(shè)備運行信息和運行數(shù)據(jù)的實時存儲，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)測的能力，整個一次性設(shè)備系統(tǒng)具有實時報警的功能，同時變電站一次設(shè)備在抗干擾和防止誤操作上有特殊的設(shè)計，能夠確保變電站一次設(shè)備在復(fù)雜情況下運行的穩(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化運行和變壓器在線監(jiān)測的自動化。主要包括：對變壓器油色譜、套管絕緣、接地電流、電力負(fù)荷、變壓器油溫的實時監(jiān)測，達(dá)到對變壓器油品溶解氣、水分等問題的監(jiān)控，實現(xiàn)對變壓器局部放電、繞組短路、介質(zhì)損耗的及時判斷和處理，完成對鐵芯電流、負(fù)荷溫度、冷卻器狀態(tài)的有效調(diào)整，做到對變壓器功能的保證。2.3智能變電站避雷器的智能化避雷器是變電站安全運行的設(shè)備與結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，智能變電站的一個重要前提就是避雷器的智能化，有了智能化避雷器，可以實現(xiàn)對電流、電壓、動作的全面檢測，使避雷器全電流和阻性電流得到有效控制，做到對避雷器功能的有效保障。同時智能避雷器可以與智能變電站的網(wǎng)絡(luò)與管理系統(tǒng)實現(xiàn)通信與調(diào)控功能，將智能避雷器轉(zhuǎn)化為整個智能變電站體系的一部分，對促進(jìn)變電站智能化和變電站運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)測內(nèi)容

3.1變壓器監(jiān)測

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

3.2斷路器監(jiān)測

眾所周知，斷路器是變電站的主要一次設(shè)備，其運行的穩(wěn)定性直接影響到變電站運行的安全性、穩(wěn)定性。而從斷路器的實際運行情況的分析中發(fā)現(xiàn)，受到多種因素的影響，斷路器設(shè)備運行中經(jīng)常會出現(xiàn)發(fā)熱、異響、誤動等故障，在大量的實驗研究中，引發(fā)斷路器這些問題的主要原因有機(jī)械部件卡死、線圈層內(nèi)發(fā)生短路、二次接線出現(xiàn)錯誤、控制回路接觸不良等等，導(dǎo)致斷路器出現(xiàn)誤動作的原因包括:運行系統(tǒng)操作失誤、電源回路發(fā)生故障、連通互感器時極性錯誤、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，可以通過使斷路器先不帶電試運行一段時間，根據(jù)其故障狀態(tài)尋找相應(yīng)的事故原因。

3.3隔離開關(guān)監(jiān)測

在變電站的所有一次設(shè)備中隔離開關(guān)是操作頻率最高的設(shè)備，隔離開關(guān)的各類事故也出現(xiàn)概率最高。隔離開關(guān)發(fā)生的事故主要為接觸不良，導(dǎo)致接線座溫升過高，一般引發(fā)這類問題的主要原因可能是出現(xiàn)在隔離開關(guān)的生產(chǎn)、安裝環(huán)節(jié)，如生產(chǎn)或安裝環(huán)節(jié)對隔離開關(guān)接觸面打磨不到位，或是接線過程中銅鋁過度未處理好，另外，隔離開關(guān)觸點溫度偏高情況也有可能是隔離開關(guān)生產(chǎn)加工不科學(xué)，不合理導(dǎo)致的。為了較好地預(yù)防隔離開關(guān)各種事故的發(fā)生，操作人員在操作隔離開關(guān)過程中必須充分掌握隔離開關(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，須要求廠家在設(shè)計生產(chǎn)隔離開關(guān)過程中，使用先進(jìn)的設(shè)計方法和科學(xué)的制造技術(shù)，科學(xué)、規(guī)范地設(shè)計隔離開關(guān)的每個部位。

4變電站一次設(shè)備監(jiān)測的主要內(nèi)容和試驗方法

4.1變電站一次設(shè)備監(jiān)測主要內(nèi)容分析

變電站一次設(shè)備的監(jiān)測過程中，涉及到諸多的內(nèi)容，其中在對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)測的重點內(nèi)容，變電站的運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)測的時候就要在接線柱接線位置和引線間的焊接處實施多方面的檢查[2]。為對變電站的運行安全性加以保障，就要在絕緣性的監(jiān)測方面充分重視，避免變壓器老化問題造成故障問題。對隔離開關(guān)的監(jiān)測也要加強重視，變電站的實際運行中，隔離開關(guān)的使用較為頻繁，也是比較容易發(fā)生故障的重要原因。在隔離開關(guān)的安裝過程中如果沒有采取有效的方法，就必然會存在諸多問題。在對隔離開關(guān)的設(shè)計層面沒有科學(xué)也比較容易出現(xiàn)使用故障。所以對隔離開關(guān)的監(jiān)測方面，就要注重隔離開關(guān)的安裝科學(xué)性，以及在設(shè)計上的科學(xué)性得意保證。變電站一次設(shè)備監(jiān)測當(dāng)中，斷路器的監(jiān)測也是比較重要的內(nèi)容。在斷路器發(fā)生了故障時，也會影響電力系統(tǒng)的良好運行。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等故障問題。造成這些故障的原因也比較多樣，由于電池的欠壓以及線圈層的短路等問題，就會造成斷路器的故障問題出現(xiàn)[3]。對斷路器監(jiān)測的時候，要結(jié)合實際情況，對故障問題的原因詳細(xì)分析。例如在出現(xiàn)跳閘的時候，就要閉合拒跳斷路器隔離開關(guān)，能保障電路的路線正常化。

4.2變電站一次設(shè)備試驗方法

對變電站一次設(shè)備進(jìn)行試驗過程中，要充分注重方法的科學(xué)性，其中對主變壓器的試驗過程中，通過電氣試驗操作的方案來為監(jiān)測人員提供全面準(zhǔn)確數(shù)據(jù)信息。主變壓器的試驗方面，局部放電以及分析溶解氣體色譜和變壓器的直流電阻測量等方面要加強重視。在局部放電過程中，內(nèi)部局部放電造成絕緣老化，這是重點監(jiān)測部分。這就需要結(jié)合變壓器局部放電量實施監(jiān)測，對變壓器的絕緣性進(jìn)行判斷。在通過變壓器的直流電阻測量層面也要能充分重視，檢查繞組內(nèi)部導(dǎo)線接頭焊接質(zhì)量等。另外，對變電站一次設(shè)備的試驗中，對高壓配電裝置的試驗過程中，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)測試驗是重要方法，還有就是絕緣氣體質(zhì)量氣體泄漏監(jiān)測試驗的方法。在具體試驗方法的選擇上就要結(jié)合實際情況。把高壓交流耐壓試驗以及局部檢測試驗綜合性應(yīng)用比較常用。通過狀態(tài)監(jiān)測的方法，對高壓變電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測試驗。為能有效保障變電站一次設(shè)備的監(jiān)測管理水平提高，就要對變電設(shè)備的維護(hù)工作充分重視，監(jiān)測試驗人員的專業(yè)知識學(xué)習(xí)要加強。并在新設(shè)備新技術(shù)的引進(jìn)方面加強重視，只有在這些層面得到了加強，才能保障一次設(shè)備的監(jiān)測試驗質(zhì)量。

4.3主變壓器測試

主變壓器作為變電站運行的核心，其運行安全穩(wěn)定性也將直接影響到變壓器運行的安全性穩(wěn)定性，而實際調(diào)查中，主變壓器運行故障問題頻繁，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有效的試驗方法來剖析問題的所在。如處理變壓器的故障時，可以采用電氣試驗實施的方法，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，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，因此需要對局部放電量展開重點檢測，其能夠為變壓器絕緣能力的判斷和評價提供參考數(shù)據(jù)。其次，研究溶解氣體色譜，觀察變壓器內(nèi)的油所溶解的氣體含量在流動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)對變壓器的工作狀態(tài)與運行事故進(jìn)行評價。第三，變壓器直流電阻檢測，變壓器直流電阻檢測的主要功能是查找出繞組內(nèi)部電線接頭的焊接水平、引線與繞組構(gòu)架的焊接水平。

4.4高壓組合電器試驗

此類設(shè)備的檢測試驗措施主要分為兩種。第一，高壓組合電器整體及其組成部分的測量試驗;第二，絕緣氣體的質(zhì)量與氣體泄漏測量試驗。一般情況下，把高壓交流耐壓檢測與局部監(jiān)測試驗統(tǒng)一進(jìn)行，能取得很好的試驗成果，在具體的實施過程中，由于檢測對象過多，間隔有所差異，覆蓋范圍很廣，并且部分變電站的運行環(huán)境比較惡劣，噪音雜聲等影響非常嚴(yán)重，造成試驗難度過高，同時也很難確保試驗結(jié)果的精確性，導(dǎo)致單一試驗措施在現(xiàn)場工作中的應(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多使用狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)。這個技術(shù)主要是對設(shè)備運行的整個過程進(jìn)行監(jiān)測，并且按照設(shè)備的具體運行狀態(tài)判斷故障發(fā)生部位和設(shè)備事故的發(fā)展趨勢。當(dāng)前我國狀態(tài)監(jiān)測的發(fā)展時間很短，依舊存在著較多的不足，當(dāng)然，在不斷發(fā)展中，應(yīng)針對高壓組合電器進(jìn)行不斷的實踐、總結(jié)分析，并強化理論探究，及時發(fā)現(xiàn)其中的不足，并對其展開有效的改進(jìn)措施。此外，為了保證我國電力系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性，應(yīng)針對變電站一次設(shè)備進(jìn)行不斷研究，尤其是要定期做好相關(guān)的監(jiān)測工作，及時發(fā)現(xiàn)其中的不足，并不斷對其進(jìn)行改進(jìn)和完善，進(jìn)而對變電站一次設(shè)備運行起到一定的保障。當(dāng)然，也應(yīng)對變電站一次設(shè)備運行的情況進(jìn)行全面的監(jiān)控，確保變電站系統(tǒng)總體的運行安全。另外，我國正在根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測建立相應(yīng)的在線檢測平臺，其能夠在離線和在線情況下實現(xiàn)高度集中和高效全面的狀態(tài)試驗。

結(jié)語

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