基于故障模式的输变电设备故障风险分析

基于故障模式的输变电设备故障风险分析

智全中

（国网河南省电力公司漯河供电公司河南漯河462000）

摘要：输变电设备是电力系统的重要组成部分，保证其可靠运行是维持电网安全运行的基础。一旦发生故障，将影响电力系统的安全可靠运行。而且随着现代社会的发展，对能源的巨大需求促进了电力工业的飞速发展，使得电力系统向大容量、超高压和跨区域方向发展。然而，随着系统容量的增大和电力网规模的扩大，电力设备故障给人们的生产和现代化生活所带来的影响越来越大，电力用户对系统的安全运行和可靠供电也提出了越来越高的要求。

关键词：输变电设备；故障风险；故障模式

变电站是电力系统的重要组成部分，是发电厂与电力用户之间输送电能与分配电能的中间环节，它担负着变电的重要任务。变电站设备发生故障时，为了减少停电带来的损失，要求运行维护人员能够迅速准确地判别故障元件与故障性质，维修人员能够迅速到达现场，及时处理故障、在最短时间内恢复系统的正常运行。因此对输变电设备进行故障风险分析是保障设备安全经济运行的必要手段，是控制整个电网风险的基础。

一、输变电设备故障检测与分析现状

虽然现代诊断技术对变电设备维修实践应用中取得了显著成果和经济效益，但仍存在诸多问题，主要表现在以下几个方面：

1、智能化故障诊断方法的应用。智能诊断方法在电力设备故障诊断得到了比较广泛的应用，但是通过上面资料分析，可以看到目前开发的电力设备故障诊断智能诊断系统多是针对电力变压器，也有部分断路器诊断系统，其中变压器还多以油色谱分析为主。其它电力设备部件和结构虽然不如变压器复杂，重要性也不如变压器，但是它们的故障原因和类型也很多，出现故障也需要准确、有效、快速的排除，因此有必要增加对它们的智能化诊断研究。

2、通常具有一定规模的电力系统总是逐步发展起来的，往往陆续装备了各个时期制造的型号、材质及工艺不同和类型不同的变电设备，充分放映了新老技术的更迭以及不同国家及厂商当时的生产水平，即使同一类型的设备所采用的设计结构和使用材料也有着较大的差别，因此给建立通用的诊断方法造成了很大的困难。例如变压器电压等级的升高、容量的增大及员部件结构的改变等，都会对故障模式产生影响。

3、现有的诊断方法都未将诊断对象看成一个有机的整体。大多利用诊断对象所表现出的特定信号来诊断特定类型的故障，未能有效地考虑各种故障现象之间可能存在的相互联系。只是将种类繁多的检测手段和多种具体的诊断方法在某种程度上进行“堆砌”，缺乏故障模式系统化的理论基础和统一的综合方法。故障模式分析是故障诊断和维修的基础，但现有文献的故障模式的分析并不很全面，缺乏变电设备故障模式部位、机理和有效检测方法和事后维修措施等方面的统一分析。

二、输变电设备故障分析的发展趋势

在前文中主要对输变电设备故障分析研究现状进行了分析，目前来说随着电力系统的发展、计算机技术和网络技术以及数学和智能科学理论的发展，不断有新的故障诊断方法出现，主要体现在以下两个方面。

首先第一种方法是多智能技术的故障诊断方法的研究。由前面的智能诊断方法介绍可以看出，采用单一智能模式仅能解决某个或某些方面的问题，诊断性能有一定的提高，但不可能很好地解决设备故障诊断所面临的所有难题，甚至一种方法的采用还带来了一些新的问题。因此，如何更好的把多种智能方法混合起来实现故障诊断将成为一个必然的研究思路。

其次是为可靠性维修服务的电力设备诊断研究。故障诊断是根据故障特征对已经发生的故障进行定位和对故障发展程度进行判断，其内容还可以进一步拓展。指通过对设备、状态实时进行扫描，建立其档案，实施动态跟踪，根据其特征量的变化，诊断其可靠性程度，及时发现故障并报警，必要时加以消除。该诊断可以掌握设备的状况，做到防患于未然，消除潜伏性故障，防止突发性故障发生，减少事故的损失。

三、故障模式在输变电设备故障风险分析中的具体应用

3.1输电线路故障实例分析

（1）具体故障实例。导线断股：2016年XX供电局220kV某线路因导线断落，造成两侧开关跳闸，重合闸因相间故障重合不成功。

（3）问题原因分析：首先架空输电线路特别是旧导线在新装耐张线夹时不按照施工工艺要求施工，监理人员未能对此类关键工序进行有效监管；其次针对上述造成的内部缺陷缺乏有效的检测手段；第三线路提升至80℃运行后，出现隐患或缺陷的几率大幅上升，特维工作标准有待细化。

（4）检修措施：根据故障树模型定位到故障模式分析表，结合维修措施栏目得到相应措施：首先登杆检查，查看所有耐张线夹出口处铝股是否有断股现象，并结合负荷情况全面开展红外检测工作，及时发现并处理线路隐患及缺陷，确保线路安全运行；其次制定防断线专项工作方案，并按方案严格执行确保不再次发生断线事件；并在实际工作中加强负荷监控。

3.2变压器故障实例分析

（1）具体事例：2016年XX电网公司某变电站2号主变抗短路能力不足导致差动保护、重瓦斯保护。

（2）电气检测结果发现：1）变压器瓦斯气体和油中溶解气体色谱分析表明，乙炔、氢气、总烃含量均远超过注意值，根据三比值法判断，该主变存在低能放电故障；2）高压绕组幅频特性A→B相低频段相关系数小于0.6，说明高压绕组有严重变形；3）低压绕组幅频特性A→B相及A→C相低频段相关系数均小于0.6，说明低压绕组有严重变形。由此，可以判断出是由于变压器内部发生短路，由于变压器抗短路能力不足引起了绕组严重变形。吊芯检查情况：检查发现B相绕组上压板明显塌陷，绕组上、下端部绝缘垫块发现有铜珠和铜渣，证实B相绕组严重变形，并存在导线熔化的问题。

（3）维修措施：首先采购110kv及以上变压器时，应优先考虑有能力并已经开展变压器抗短路能力试验的厂家，并要求厂家提供抗短路能力试验报告；其次加强110kV及以上变压器绕组变形原始数据的收集，尚未进行绕组幅频特性测试和低电压短路阻抗测试的变压器，应尽快开展测试。

四、小结

目前电网呈现出交直流混合运行、远距离大容量送电、网络结构复杂、电网稳定问题突出、运行控制面临巨大挑战等特点，而对输变电设备进行故障模式分析，可以构建设备的基本知识库，保障输变电设备的健康运行。因此，对变压器以及输电线路的故障进行全面地分析，并完善预防性措施，对其运行和维护都有着重大意义。

参考文献：

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