郭宇

（國網(wǎng)上海浦東供電公司）

35kV變電站變電運行的可靠與安全性

郭宇

（國網(wǎng)上海浦東供電公司）

變電運行的可靠性就是變電站供電的根本，但是變電運行系統(tǒng)整體較為復(fù)雜，若要保證變電運行配電網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定運行，就必須解決其中所存在的影響因素。本文從35kV變電站運行過程中所常見的故障問題切入，探討了相應(yīng)解決方案，并加以例證，以確保變電站變電運行始終安全可靠。

35kV變電站；變電運行；常見問題；安全可靠性；預(yù)防對策

0 引言

在我國，35kV變電站是輸變電體系中最為關(guān)鍵的運行環(huán)節(jié)之一，現(xiàn)如今其建設(shè)已經(jīng)朝遠距離、大容量方向發(fā)展，應(yīng)用范圍越來越廣泛。但是，變電運行的可靠與安全性一直以來都是制約整個變電站體系性能的重要因素，所以為了實現(xiàn)對變電站全自動化綜合性變電系統(tǒng)的優(yōu)化構(gòu)建，就必須指出問題并分析解決。

1 35kV變電站變電運行中常見的問題分析

35kV變電站在運行過程中存在諸多不確定因素，它們都能引發(fā)變電站故障危機，對變電站整個電力系統(tǒng)造成巨大安全隱患。具體來講，35kV變電站在變電運行過程中會遇到以下幾個常見問題。

1.1 真空斷路器常見故障問題

在35kV變電運行電網(wǎng)中，真空斷路器是應(yīng)用最為廣泛的設(shè)備之一，它主要利用特殊結(jié)構(gòu)的動、靜雙觸頭來進行高真空度的滅弧室內(nèi)分開與閉合動作，如此操作達到關(guān)閉與分斷線路電流的最終目的?？紤]到真空斷路儀器本身十分缺乏定性，在真空度定量檢測方面也較不成熟，所以35kV變電站在長期變電運行后就可能出現(xiàn)內(nèi)部真空斷路器真空度變小，導(dǎo)致電流發(fā)生開斷問題，進而影響到變電運行穩(wěn)定性，它也能間接地縮短真空斷路器的實際應(yīng)用壽命。另一方面，真空斷路器在操作電源的電壓方面會出現(xiàn)減小問題，線圈內(nèi)阻也會隨之變大，所造成分合閘性能降低問題在所難免。在這種狀況下，斷路器本身就會表現(xiàn)為卡死、頂桿形變、彈跳數(shù)值抄表、不同時分閘等狀況，這些都可以歸結(jié)為真空斷路器的分閘問題?？紤]到分閘問題經(jīng)常會影響到真空斷路器的開斷性能，給設(shè)備整體壽命帶來不利，所以必須對故障問題加以解決。

1.2 電壓互感器常見故障問題

作為35kV變電站變電運行體系中的又一重要裝置，電壓互感器的常見故障問題主要集中于高低電壓轉(zhuǎn)換過程中。由于35kV變電站一般采用非接地變電體系，所以除常規(guī)的電壓互感器以外，變電站中還存在大量的儲能性元件，比如線性電容、非線性鐵心線圈等等。當35kV在常規(guī)變電運行過程中，可能會出現(xiàn)儲能性元件飽和狀況，例如鐵心飽和。該狀況會直接導(dǎo)致電感量發(fā)生巨大變化，因為某些變電站電壓互感器的鐵心感抗是與地容感抗相等或非常接近的，如果出現(xiàn)該感抗問題就會直接導(dǎo)致電壓互感器出現(xiàn)聯(lián)鐵磁諧振狀況，如此一來電壓互感器就會長時間內(nèi)承載比標準電壓更高的電壓，此時鐵心磁通及電流也會大幅度快速增加。另一方面，由于電壓互感器同時還受到分頻電壓作用，所以在電壓增高過程中，鐵心運行頻率會由于飽和而迅速減小，其所承受電流也會超出標準。按照上述狀況長此以往運行，電壓互感器繞組部分必然會過熱，到一定程度后就會發(fā)生燃燒甚至炸裂等危險狀況，直接影響變電站整體生產(chǎn)工作，為變電站及工作人員帶來巨大生命財產(chǎn)損失。

1.3 電纜常見故障問題

電纜是變電站變電運行過程中傳輸轉(zhuǎn)換電磁能的重要工具，但它在實際運營過程中也存在諸多問題，由它所引發(fā)的35kV變電站變電故障主要要歸結(jié)為以下三點原因：

首先，電纜自身存在問題缺陷。一般情況下電纜如果存在自身質(zhì)量故障，則多出現(xiàn)于中間接頭或終端接頭部分，它們的質(zhì)量問題會引發(fā)半導(dǎo)電層爬電距離不足或熱收縮現(xiàn)象，某些電纜在生產(chǎn)過程中由于不夠嚴格還可能存在部分氣隙或雜質(zhì)。當電纜被投入常規(guī)運營工作以后，其內(nèi)部的氣隙及雜質(zhì)就會在強電廠影響下出現(xiàn)游離狀況，進而引發(fā)“樹枝放電”現(xiàn)象。再者，導(dǎo)線的壓接如果不好，也可能會導(dǎo)致接頭接觸位置出現(xiàn)過大電阻，使電纜過熱。久而久之，過熱電纜就會快速老化甚至直接擊穿絕緣層，促使電纜接地發(fā)生相間短路或直接短路狀況，它也會對并行電纜線路造成直接傷害。

其次，電纜的中間與終端接頭金屬可能存在屏蔽接地性不良問題，這是因為交聯(lián)電纜需要做到兩點連接接地，且接地電阻要小于規(guī)定值，這樣做也是為了限制過感應(yīng)電壓問題，以達到保護電纜的目的。如果電纜中間或尖端存在金屬頭屏蔽接地型不良問題，此時如果再引進過電壓，電纜絕緣部分就會快速老化并被擊穿，導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生嚴重過電壓狀況，電纜二次故障也會就此產(chǎn)生。

第三，在安裝電纜過程中，質(zhì)量問題也是引發(fā)故障的重要原因，特別是在敷設(shè)及安裝電纜過程中，如果在電纜的溝底位置沒有任何鋪墊軟土或砂石，或者說電纜部位沒有增加水泥蓋板保護，電纜由于受到溝內(nèi)重物及石塊擠壓遭到破壞，電纜彎曲半徑也會相對被壓縮，促使電纜發(fā)生機械損傷，直接影響變電運行及輸配電流通過程[1]。

實驗方法:在實驗中，發(fā)送端采用Pktgen發(fā)送UDP數(shù)據(jù)包，遍歷MCS(0～15)，不同的幀聚合長度FA(Frame Aggregation)(1～32)，以及兩種信道帶寬：40MHz帶寬(采用信道綁定)和20MHz帶寬(不采用信道綁定).其中FA從1到32，步長為2.每組實驗固定一種MCS、FA和信道帶寬，測量5分鐘，記錄下接收端收到的數(shù)據(jù)幀的序列號和內(nèi)容，是否出錯及出錯原因.實驗循環(huán)重復(fù)3次.為了統(tǒng)計MAC層不同數(shù)據(jù)幀的接收狀態(tài)，修改了無線網(wǎng)卡的驅(qū)動程序，使之能夠反饋數(shù)據(jù)幀的出錯原因和內(nèi)容，否則所有出錯的幀都會被丟棄.

2 35kV變電站變電運行中常見問題解決對策

針對上述三點問題，本文希望給出具體的變電站變電運行問題解決對策，希望保證變電站運行穩(wěn)定。

2.1 面向真空斷路器的故障問題解決對策

如上文所述，真空斷路器的問題主要存在于真空度鐵心及拉桿發(fā)生異?，F(xiàn)象，比如松動脫落、滅弧電動無法合閘等問題。如果是此類問題，就應(yīng)該基于整個真空斷路器來進行工頻耐壓試驗，看試驗結(jié)果是否能滿足耐壓標準。同時也要對鐵心位置進行重新調(diào)整定位，并考慮應(yīng)用手動方式合閘，最后調(diào)節(jié)真空斷路器中滾輪與掣子之間的間隙，并調(diào)節(jié)螺釘固定掣子，用紅漆點封。

除此之外，真空斷路器還會存在一些其他故障問題，例如分閘線圈與合閘線圈出現(xiàn)燒毀現(xiàn)象，該問題就證明輔助開關(guān)觸點處可能存在接觸不良問題，此時應(yīng)該利用砂紙對真空斷路器觸點部位進行打磨，或直接更換掉輔助開關(guān)，這樣也能實現(xiàn)更好的真空斷路器故障預(yù)防效果。

2.2 面向電壓互感器的故障問題解決對策

在變電站變電運行體系中，電壓互感器在每投入1～2年后就要進行一次預(yù)防性檢驗。常規(guī)檢驗包括電壓互感器外部清潔，然后對其二次回路短路現(xiàn)象、互感器內(nèi)部異常聲音、熔斷器熔體燒斷、閃絡(luò)放電以及高溫著火等現(xiàn)象進行分析，并暫時停止電壓互感器正常工作運行。如果發(fā)現(xiàn)互感器一次側(cè)絕緣存在損傷，則要基于斷路器來直接切斷電壓互感器。在這一過程中，一定要禁止選用隔離式開關(guān)互感器，也不能選用已經(jīng)被去掉熔絲管的互感器，因為這兩種互感器都不存在滅弧性能，所以一旦出現(xiàn)故障電流就會引發(fā)電壓互感器設(shè)備、母線損壞，嚴重時甚至?xí)l(fā)生人員傷亡事故。

對電纜故障問題的解決首先要保證電纜溫度有效監(jiān)控控制，按常理來說35kV變電站在常規(guī)運行過程中每隔一小時都要對其接頭部位進行一次溫度檢測，這種方法可以準確判斷電纜過熱現(xiàn)象，并給出應(yīng)對對策，以便于達到預(yù)防電纜老化或過負荷等問題。如上文所述，35kV變電站內(nèi)部電纜接頭每小時都要進行一次溫度測量，每時每刻都要進行負荷監(jiān)控，它保證了電纜常規(guī)運行的絕對安全，也對電纜質(zhì)量提出了新的規(guī)定，明確了它的長期運行過載流量。在技術(shù)人員方面，需要派遣專人對電纜損壞狀況進行定期的線路巡視維護[2]。

3 案例分析

3.1 變電站變電運行基本概況

某35kV變電站屬于鄉(xiāng)鎮(zhèn)變電站，它主要擔(dān)負鎮(zhèn)上的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及全鎮(zhèn)鎮(zhèn)民生活用電任務(wù)。該變電站從2000年8月開始投入運營，最初的變電站接線方式所采用的是35kV單母線，它從220kV城市變電站接入鎮(zhèn)上35kV變電站母線，進線處并沒有設(shè)置進線隔離開關(guān)與斷路器，當時的主變?nèi)萘繛?.5MVA，而所有35kV設(shè)備都采用的是室外布置，斷路器方面則選擇了重合器。

3.2 變電站變電運行問題分析

基于上述某35kV變電站實際變電運行狀況來看，它實際上是存在一些系統(tǒng)問題的，這些問題也可能影響到整個變電站的供電安全可靠性。具體來講存在以下五點問題。

第一，該變電站在進線電源方面不是很靈活，而且安全可靠性也較差。具體來說，該變電站的35kV進線只存在單路電源，其進線方式采用的是一組進線隔離開關(guān)作為斷開點，所以如果35kV進線一旦出現(xiàn)任何故障而失電，就沒有備用電源可供使用，導(dǎo)致全變電站都陷入失電狀態(tài)。再者，該變電站進線所選用的是隔離開關(guān)，在進行線路檢修過程中，就必須先把主變兩側(cè)斷路器拉開，這是為了杜絕低壓側(cè)出現(xiàn)倒送電現(xiàn)象，然后才能再次拉開進線隔離開關(guān)，如此操作流程非常繁瑣。

第二，該變電站存在進線無防誤閉鎖功能，特別是在主變間隔及10kV出現(xiàn)間隔位置雖然采用了電磁鎖防誤，但是進線隔離開關(guān)位置沒有設(shè)置橫向防誤閉鎖功能，僅有簡單的手掛普通機械鎖，不能滿足輸變電實際要求，非常容易造成帶負荷拉隔離開關(guān)事故發(fā)生。

第三，該變電站用電不可靠，考慮到該變電站35kV母線僅連接了一臺站用變，沒有連接備用所用變，因此當35kV母線所用變失電以后，全變電站都會因此而失電，導(dǎo)致變電站必須實施解鎖操作，通訊也就此中斷，影響變電站內(nèi)的一切調(diào)度工作進行。

第四，該變電站在35kV變供電方式方面運用不夠靈活，設(shè)備操作相對繁瑣，且存在設(shè)備老舊，繼電保護能力不強等問題。而且其重合器所采用的保護方式為重合器反時限保護，這種保護裝置實際在檢修方面較為困難，因為技術(shù)維修人員基本無法對重合器保護實施有針對性的定值檢查核對工作，且在監(jiān)視與保護誤動幾率方面也相對偏高。

3.3 變電站變電運行改造對策

在總結(jié)歸納上述問題以后，該變電站也針對35kV變電運行供電方式進行了相應(yīng)改造。具體來講就是新增加了一條35kV進線電源，從220kV變電站引出35kV母線到35kV變電站，為35kV變電站與220kV變電站搭建聯(lián)接電源，以提高變電站供電可靠性。另外，該變電站還專門新建了10kV開關(guān)室與主控室，配備了KYN中置柜，更換了真空斷路器，并將主變?nèi)萘刻嵘?6MVA，新增主變一臺。

改造后的35kV變電站在運行方式方面主要為35kV輸變電線主供電源，配合單母線接線運行。而在10kV母線方面則設(shè)置為單母線分段接線方式。從整體來看，該變電站改造后在運行方式上擁有了更多優(yōu)勢，例如一旦線路發(fā)生失電故障，就可以立刻啟動35kV輸變電線來對單母線進行送電，最大限度降低了失電時間。新主變方面則為變電站35kV變電運行提供了更高供電可靠性。由于采用了兩臺主變，所以當一臺主變發(fā)生任何故障停電無法運行時，另外一臺主變就會接替工作繼續(xù)運行，保證了對用電戶的不間斷供電服務(wù)。最后，該變電站將所用變連接到了新35kV輸變電線路上，如果35kV單母線出現(xiàn)故障并停電檢修時，該連接仍可以繼續(xù)提供電能，確保了整個變電站所用電始終保持正常工作狀態(tài)[3]。

4 結(jié)束語

本文針對35kV變電站中的真空斷路器、電壓互感器以及電纜等設(shè)備配件進行了常見故障分析，并提出了相應(yīng)解決對策，也希望通過這一研究過程來提高35kV變電站運營管理技術(shù)，做到對變電站安全運行體系的全面保障。

[1] 孫博. 35kV變電站變電安全運行管理探討[J]. 黑龍江科技信息，2016(2)：142-143.

[2] 韓為江，鞏洪斌，張富，等. 35kV 變電運行中存在的問題及其應(yīng)對方法[J].黑龍江科學(xué)，2016(1)：41-42，73.

[3] 劉俊賢. 提高35kV變電運行安全性的策略解析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015(18)：170.

2017-03-17）