CN104833885A - 变电一次设备的故障预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电一次设备的故障预测方法，包括变压器、隔离开关和断路器的故障预测。本发明主要从变压器、隔离开关、断路器和金属氧化物避雷器几个方面进行故障预测，通过结合各种先进的技术——电子、计算机、光电、信号处理和各种传感技术，实现了故障预测与检测的迅速性以及准确性。本发明能够及早发现电力设备的潜伏性故障，为电力设备的运行提供预警或规定的操作，从而确保电网的稳定、安全运行。

Description

变电一次设备的故障预测方法

技术领域

    本发明涉及电力领域，具体是一种变电一次设备的故障预测方法。

背景技术

在整个电网***中，变电一次设备所发挥的作用是电源的接进、分送、变压、低压配电、保护电能质量及输出电能，因此它是整个设备的核心，它的整体运行的情况对于整个电网的安全是非常重要的，所以务必要做好它的故障预测以及检测的工作。变电一次设备的稳定关系到整个电网的稳定。因此，对于变电一次设备的运行和维护而言，要掌握设备在运行状态下或者即使让设备退出运行也不需要解体设备的故障预测及检测方法，这样才能保住电网安全、稳定、经济的运行。

变电站一次设备是供电的基础设施。变电站一次设备主要有开关柜、变压器、无功补偿、避雷针和互感器等。目前，随着用电量的不断增加，供电规模在不断扩大，供电站出现的故障也在不断增加，尤其是一次供电设备故障不仅增加迅速，而且难以检修，给供电企业造成了严重的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变电一次设备的故障预测方法，可以及早发现电力设备的潜伏性故障，从而确保电网的稳定、安全运行。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

变电一次设备的故障预测方法，包括以下步骤：

1）变压器的故障预测，包括以下步骤：

（1）利用人的感观，判断变压器是否有异常气味、异常声音、过热、振动，再通过瓦斯继电器、温度表、油温表，检测变压器是否过热；

（2）通过电气试验方法，检测变压器的介质损耗、交流耐压、变比、绕组直流电阻、绝缘电阻，判断变压器是否存在内部故障；

（3）利用绝缘油的油中溶解气体色谱分析，检测变压器内部存在的潜伏性故障；

（4）监测变压器油中微水含量，防止变压器油绝缘强度降低；

（5）通过测量绕组变形，检测变压器绕组是否发生变化；

（6）利用变压器局部放电监测技术，诊断变压器内部存在的局部缺陷；

（7）利用有载调压变压器分接开关在线检测装置对有载分接开关进行检测，检测有载分接开关的电气性能及机械性能是否异常；

2）隔离开关的故障预测：利用智能电网***中的远程控制***，实时检测隔离开关的工作状态，并且通过远程总线对隔离开关进行调整和调度，当隔离开关发生故障时，远程控制***能够及时、准确的检测到故障的位置，然后发出相应的指令，通知相关的维修人员赶到故障地点进行维修；

3）断路器的故障预测，包括以下步骤：

（1）定期测量分、合闸电磁铁或合闸接触器端子上的最低动作电压，当最低动作电压在操作电压额定值的38-60%之间时，判断操作机构正常；

（2）定期对分闸、合闸时间及三相不同期进行测量；

（3）测试主回路导电电阻；

（4）对于真空断路器，通过分合闸耐压试验检测灭弧室的真空度；

（5）对于SF6断路器，定期监测并记录SF6密度继电器的值，以监测气体是否存在泄漏；定期测量SF6气体微量水含量，判断SF6气体中含水量是否超标；

（6）通过局部放电监测来判断高压开关柜内部导电连接部分和绝缘部分的缺陷或裂化以及触头接触不良。

作为本发明进一步的方案：还包括金属氧化物避雷器的故障预测。

作为本发明进一步的方案：所述金属氧化物避雷器的故障预测，包括以下步骤：

（1）通过绝缘电阻测试，检测避雷器内部是否受潮；

（2）测量直流1mA时的直流参考电压、0.75倍直流参考电压下的泄漏电流，检查其阀片是否受潮；

（3）测量运行电压下交流泄漏电流， 计算阻性电流与交流泄漏电流的比值，当阻性电流仅为交流泄漏电流的10-15%时，避雷器运行正常；

（4）通过在线监测装置实时监测金属氧化物避雷器的运行状况。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明主要从变压器、隔离开关、断路器和金属氧化物避雷器几个方面进行故障预测，通过结合各种先进的技术——电子、计算机、光电、信号处理和各种传感技术，实现了故障预测与检测的迅速性以及准确性。因此，本发明能够及早发现电力设备的潜伏性故障，为电力设备的运行提供预警或规定的操作，从而确保电网的稳定、安全运行。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中，变电一次设备的故障预测方法，变电一次设备主要包括变压器、隔离开关、断路器和金属氧化物避雷器，在对其进行故障预测时，也主要对这几个方面进行预测，具体包括以下步骤：

一、变压器

变压器是众所周知变电设备的核心，而在整个变电站中，变电的主要功能也是变压器实现的。而且在每个变电站中，务必要有备用的变压器，如果变压器的状态出现问题，那么可以随时合并入备用的变压器，这就解决了在出现问题时无法及时解决的问题，而后对存在隐患的变压器解列进行相应的状态维修。合理的操作能够保证变压器的解列旧变压器，而变电***不必停止工作。

变压器的运行故障较多，较为常见的有变压器声响异常、受潮和引线故障等。这些故障大都因运行环境问题而引起。

1、变压器异常响动：变压器异常响动是变压器中常见的故障类型，它主要是因变压器内部零部件松动或低压线路接地所致。在超声探头的探测下，会有一些特别的放电声音，而且震动探头能够采集那种轨迹，这样就可以明确的判断出变压器出现的问题是什么，放电出现异常或者是零件的松动以及线圈变形。与此同时，值班的工人在探听时可以通过变压器的声音，判听出来它发出的杂音，这就可以警醒我们对它进行完整的检查。

2、绝缘检测：利用现有的绝缘在线检测***，我们能够将其与超声探头结合，进而基本的确定下来变压器的绝缘性是否存在问题。而通过变压器油中气体的监测，也可以在变压器的并列运行过程中监测到变压器的异常放电以确定变压器的绝缘状态，并且通过接地绝缘测试仪，可以对变压器的接地直流绝缘进行直接的检测，通过一系列的监测方法，我们可以基本断定变压器是否需要拆修。

3、引线故障：引线是变压器中的一条非常重要的线，引线故障主要表现为引线烧焦或引线柱松动。前者是因后者而引起的，当引线柱出现松动后，如果没有及时检修，则会使引线发热，最终引线被烧焦。因此，为了保证供电***的稳定运行，应重视引线故障。在引线并列状态的巡查中，很轻松的能够看到引线是否有松动情况、闪络现象、放电出现异常以及引线烧毁的状况。若是发现变压器的引线松动了或者脱焊了，那么应该马上对其进行解列以及隔离检修，防止由于松动的引线引发的安全事故，减少安全隐患。

变压器的故障预测方法：

（1）利用人的感观，判断变压器是否有异常气味、异常声音、过热、振动等，再通过瓦斯继电器、温度表、油温表等仪表，检测变压器是否过热。

（2）通过绝缘电阻、绕组直流电阻、变比、交流耐压和介质损耗等各种电气试验方法，检测变压器的介质损耗、交流耐压、变比、绕组直流电阻、绝缘电阻，以此来判断变压器是否存在内部故障。

（3）利用绝缘油的油中溶解气体色谱分析，及早发现变压器内部存在的潜伏性故障。

（4）监测变压器油中微水含量，防止变压器油绝缘强度降低。

（5）变压器发生出口短路时，通过测量绕组变形，检测变压器绕组是否发生位移、扭曲、鼓包或匝间短路等不可逆的变化。

（6）利用变压器局部放电监测技术，诊断变压器内部存在的局部缺陷。

（7）利用有载调压变压器分接开关在线检测装置对有载分接开关进行检测，检测有载分接开关的电气性能及机械性能是否存在异常。

上述利用绝缘油的油中溶解气体色谱分析的具体操作为：从变压器中抽取油样，分析油中气体，再按照气体组成以及含量等就可判断内部是否异常以及故障类别和程度。其具体情况为：变压器固体绝缘在正常运行老化过程中，产生的气体主要是CO和CO₂；在油纸绝缘中存在局部放电时，油裂解产生的气体主要是H₂、CH₄、C₂H₂和CO；当故障温度高于正常温度时，产生的气体主要是CH₄；随着故障温度的升高，C₂H₄和C₂H₆逐渐增多，在温度高于1000℃时，如果在电弧弧道温度（3000℃以上）的作用下，油裂解产生的气体中含有较多的C₂H₂；如果故障涉及到固体绝缘材料时，会产生较多的CO和CO₂，不同故障类型产生的气体组分归纳如下表所示：

表 不同故障类型产的气体组分

二、隔离开关

隔离开关在整个***中功能少，且廉价，然而它却是倒闸工作的核心。隔离开关作为一次设备的重要组成部分之一，在供电中常出现接触点不良或过热故障。检修分析表明，上述故障是因隔离开关在安装时没有调试。此外，隔离开关在生产的过程中，厂家并没有在铜铝接触部位加设一定的过渡性材料，导致在运行中常出现接触不良的现象，进而造成供电中断；在调试隔离开关时，工作人员并没有打磨其接触表面，导致螺母出现松动，进而引起接地线发热。隔离开关接触点发热故障是因设计不到位，导致接触面积较小，进而引发了接触不良的现象。在隔离开关接触面的发热部位中，接线座和触头是最常见的部位，在生产隔离开关时，工作人员应重视这2个部位。此外，在制造隔离开关时，应注意过渡材料的使用情况，做好调试工作，以保证接触面打磨到位。

隔离开关的故障预测方法：智能电网***中的远程控制***，能够实时的检测隔离开关的工作状态，并且通过远程总线对隔离开关进行调整和调度，当隔离开关发生故障时，远程控制***能够及时、准确的检测到故障的位置，然后发出相应的指令，通知相关的维修人员赶到故障地点进行维修。

三、断路器

作为主要控制的断路器是整个***的核心控制设备，在比较常见的各种故障中，最为常见的有三种：一种是断路器的拒动，一种是断路器的误动，还有一种是吸合不严，其中断路器吸合不严所造成的问题最为严重，会导致断路器过热，如果不能在最短时间内将其去除，就会导致断路器的烧毁。而发现这些故障的方法也主要在工作人员的巡查、检测***的报警以及离线检测等方面进行。

1、过热：在断路器中，吸合器件的热传感器能在准确时间内报告传送相应的数据，这就导致了那部分器件也许会出现周期性的温度升高或者持续性的处于高温状态。那么，此时，就应当对各种数据曲线进行相应的对比分析，如果出现温度变化的前后会有电能质量的一些波动，那么就必须使开关进入检修状态。由于很多与母线相关的重要回路中，并联断路器的技术普遍使用，那么，我们就能在已经确定的操作预案下，能够很容易的使备用的开关进入工作状态，而把处于工作中的问题开关取出。

2、误动以及拒动问题：误动和拒动时断路器故障中常出现的问题。

拒动是因众多因素而引起的，通常包括蓄电池欠压、线圈短路和控制回路接触不良等。当发生拒动时，可能是上述因素中的一个引起的，也可能是多种因素共同导致的。因此，在故障出现后，应严格检查故障部位，找出故障因素。

当操作***运行异常时，其绝缘性会下降，使回路出现故障，进而导致误动发生。此外，当互感器的极性出现反接时，也会导致二次回路的接线出现错误，进而引发互感器误动；当变电***中出现两点或多点接地时，也会引发二次回路出现错误，进而导致误动；当线圈中或直流***中出现电压过低的现象时，会引发误动。

因此，导致误动以及拒动的原因有：1）开关的一次设备在运行过程中出现问题使得吸合的线圈不符合要求或者是零件的松动、变形等；2）由于开关的二次回路出现问题，使得综合保护器收到的信号不准确，导致远程控制***无法正常运行；3）在远程封闭以及***出现故障的时候，开关会由于自动保护出现拒动，这时就需要借助监测***进行确认，另外，必要时也需要人工仔细的逐线确认。

断路器的故障预测方法：

（1）定期测量分、合闸电磁铁或合闸接触器端子上的最低动作电压，其值应在操作电压额定值的38-60%之间，以此来判断操作机构是否异常。

（2）当操作机构存在摩擦增大、弹簧性能降低、控制回路接触不良等问题时，就会导致断路器合闸、分闸时间发生变化，并且操作动力无法平衡传递时，将会导致弹簧问题以及三相不同期，因此需要定期对分闸、合闸时间及三相不同期进行测量。因为操作机构的各部分摩擦增大、弹簧质量不佳或控制回路接触不良等，使分闸、合闸时间出现变化。此外，由于三相尺寸调正不当、或者操作动力传递不平衡等，都会产生三相不同期，所以要进行定期测试。

（3）测试主回路导电电阻，以检测触头的磨损、腐蚀程度和接触情况。

（4）对于真空断路器，可通过进行分合闸耐压试验来检测灭弧室的真空度。

（5）对于SF6断路器，定期监测并记录SF6密度继电器的值，以监测气体是否存在泄漏；定期测量SF6气体微量水含量，判断SF6气体中含水量是否超标。

（6）通过开展局部放电监测来判断高压开关柜内部导电连接部分和绝缘部分的缺陷或裂化以及触头接触不良等。

四、金属氧化物避雷器

金属氧化物避雷器：避雷器是保证电力***安全运行的重要保护设备之一，主要作用是限制由线路传来的雷电过电压或由操作引起的内部过电压。金属氧化物避雷器自问世以来由于其具有优良的非线性特性而在电力***中得到了广泛应用。

虽然金属氧化物避雷器与碳化硅避雷器相比具有许多优点，但在使用中也存在各种各样的故障，主要包括：阀片老化、受潮等引起避雷器热击穿甚至***；瓷套、端子和基座由于设计工艺不良，大气腐蚀等原因受机械力的作用可能会出现避雷器开裂、倾倒等故障；支持绝缘套管在长期电压的作用下，绝缘性能不良或受潮等引起泄漏电流增加，最终造成绝缘击穿或***；受雨、雪、尘埃等的污染，会由于避雷器内外电位分布不同而导致径向局部放电现象发生，从而损坏整支避雷器。

金属氧化物避雷器的故障预测方法：

（1）绝缘电阻测试，初步了解其内部是否受潮；

（2）测量直流1mA时的直流参考电压、0.75倍直流参考电压下的泄漏电流，检查其阀片是否受潮；

（3）测量运行电压下交流泄漏电流，正常运行情况下，流过避雷器的主要是容性电流，阻性电流只占很小一部分，约为10-15%，当阀片老化时，避雷器受潮、内部绝缘部件受损及表面严重污秽时，容性电流变化不多，而阻性电流大大增加；

（4）通过在线监测装置监测金属氧化物避雷器的运行状况。

本发明主要从变压器、隔离开关、断路器和金属氧化物避雷器几个方面进行故障预测，通过结合各种先进的技术——电子、计算机、光电、信号处理和各种传感技术，实现了故障预测与检测的迅速性以及准确性。因此，本发明能够及早发现电力设备的潜伏性故障，为电力设备的运行提供预警或规定的操作，从而确保电网的稳定、安全运行。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.变电一次设备的故障预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）变压器的故障预测，包括以下步骤：

（1）利用人的感观，判断变压器是否有异常气味、异常声音、过热、振动，再通过瓦斯继电器、温度表、油温表，检测变压器是否过热；

（2）通过电气试验方法，检测变压器的介质损耗、交流耐压、变比、绕组直流电阻、绝缘电阻，判断变压器是否存在内部故障；

（3）利用绝缘油的油中溶解气体色谱分析，检测变压器内部存在的潜伏性故障；

（4）监测变压器油中微水含量，防止变压器油绝缘强度降低；

（5）通过测量绕组变形，检测变压器绕组是否发生变化；

（6）利用变压器局部放电监测技术，诊断变压器内部存在的局部缺陷；

（7）利用有载调压变压器分接开关在线检测装置对有载分接开关进行检测，检测有载分接开关的电气性能及机械性能是否异常；

2）隔离开关的故障预测：利用智能电网***中的远程控制***，实时检测隔离开关的工作状态，并且通过远程总线对隔离开关进行调整和调度，当隔离开关发生故障时，远程控制***能够及时、准确的检测到故障的位置，然后发出相应的指令，通知相关的维修人员赶到故障地点进行维修；

3）断路器的故障预测，包括以下步骤：

（1）定期测量分、合闸电磁铁或合闸接触器端子上的最低动作电压，当最低动作电压在操作电压额定值的38-60%之间时，判断操作机构正常；

（2）定期对分闸、合闸时间及三相不同期进行测量；

（3）测试主回路导电电阻；

（4）对于真空断路器，通过分合闸耐压试验检测灭弧室的真空度；

（5）对于SF6断路器，定期监测并记录SF6密度继电器的值，以监测气体是否存在泄漏；定期测量SF6气体微量水含量，判断SF6气体中含水量是否超标；

（6）通过局部放电监测来判断高压开关柜内部导电连接部分和绝缘部分的缺陷或裂化以及触头接触不良。

2.根据权利要求1所述的变电一次设备的故障预测方法，其特征在于，还包括金属氧化物避雷器的故障预测。

3.根据权利要求2所述的变电一次设备的故障预测方法，其特征在于，所述金属氧化物避雷器的故障预测，包括以下步骤：

（1）通过绝缘电阻测试，检测避雷器内部是否受潮；

（2）测量直流1mA时的直流参考电压、0.75倍直流参考电压下的泄漏电流，检查其阀片是否受潮；

（3）测量运行电压下交流泄漏电流， 计算阻性电流与交流泄漏电流的比值，当阻性电流仅为交流泄漏电流的10-15%时，避雷器运行正常；

（4）通过在线监测装置实时监测金属氧化物避雷器的运行状况。