自动化开关 设备的故障分类及检修策略浅谈

自动化开关 设备的故障分类及检修策略浅谈

林继杰

揭阳揭东供电局有限责任公司

515500

摘要：自动化开关设备，应用在配电网中，能起到故障快速定位诊断、故障区域自动隔离、非故障区域自动恢复送电等作用，减少停电时间，是智能电网的重要组成部分。配网自动化的实施，能够有效改变以往缺少运行监测数据、凭借经验进行配网运行管理的落后状况，为配网运维人员快速制定故障处理方案和停送电提供技术支持。

自动化开关设备常见故障主要是外部部件故障，在总体故障中占比超过80%，外部部件故障的修复时间较短；而开关本体故障虽然占比较小，但内部故障受制于开关本体安装等，修复耗费的时间、精力、物力较大，它对智能配电网所造成的破坏力往往要比外部故障大。本文根据常见的故障现象，对自动化开关设备的故障分类及检修策略进行了简要探讨。

关键词：自动化开关设备；故障分类；检修策略；浅谈

引言

在配电自动化技术快速发展的今天，配电网络结构趋于复杂，要实现配网自动化，最基本的条件是需具有较完整的多路电源、主线路径分布较合理、干线设备稳定可靠的配电网。电力设备运行状态是否良好，直接影响到供电质量与可靠性，且配网电力设备常处于户外环境，运行状态下受到内部和外部等因素的影响，难免会出现各种故障问题，不仅影响设备正常运行，还会增加安全隐患与经济损失。同时，部分供电量少、重要度级别低的残旧配网设备，运行中出于经济利益等因素考虑，往往未能及时更换或维护，甚至一些运行效率不高的设备仍然处于运行状态，影响自动化设备的正确动作。

配网自动化开关设备，是指配置配电自动化终端（站所配电自动化终端-DTU、馈线自动化终端-FTU）的10（20）kV开关。配电自动化终端具备“三遥”（遥信、遥测、遥控）、继电保护、馈线自动化等功能。

1自动化电力设备的故障分类

1.1自动化开关本体故障

自动化开关本体故障是配网电力装置中常见的故障之一，主要是操作机构老化、本体损伤、储能装置损坏等引起的。在一般的电力系统中，各个网络节点主要会采用断路器来进行分段、分级，甚至还可以通过开关间的配合，达到多电源供电，确保电力的安全稳定输送，因此开关设备便成了电力设备在运行过程中十分重要的一个板块。常见的故障原因有：

部分安装在外部环境比较恶劣的设备，例如煤灰、空气多盐潮湿等，使开关的金属元件受到了腐蚀锈蚀，容易出现机构卡涩、拉环锈蚀断裂等。

部分配网线路重过载运行，一般在工业负荷较大的区域比较常见，导致自动化开关也长时间持续承受较大电流的情况，加速开关设备部件老化等，例如绝缘材料绝缘能力下降导致开关误动作等。

部分配网线路经常开展转供电操作、线路故障跳闸等原因引起自动化开关多次分合的，因冲击电流的影响，极易对开关设备本体造成破坏和影响，例如真空式灭弧室密封性不足、操作机构损伤等，进而衍变导致开关设备故障。

开关家族性缺陷。开关家族性缺陷是指同一厂家生产的不同型号、不同规格、不同系列甚至不同品种的电力设备，在运行中出现了同一类缺陷的现象，一般是由于采用同样的工艺、同样的设计理念、同样的材料等，其中某些因素出错造成的。

开关设备故障是继电保护装置中比较常见的一种故障原因，需要对开关设备的质量进行提高和完善，只有保证了开关设备的可靠稳定，才能够避免继电保护装置出现故障和问题，保证电力系统能够安全稳定的运行。

1.2通讯网络的故障

配网通信一般采用主干层和接入层两层结构组网，配网主站系统至变电站的主干通信网，因位置固定且网店少，一般采用光纤传输网方式；而变电站至配网终端之间的通讯方式，由于点多面广，一般有工业以太网通信、无源光纤通信和无线公网通信三种方式。工业以太网通信，属于有源光网络，点到点结构，技术成熟稳定，但点对点结构纤芯资源相对投资大且资源较浪费。无源光纤通信，主要是利用以太网无源光网络技术，点到多点结构，成本相对较低、扩展性强、组网快速灵活，但对环形网络灵活性和可扩容性较差。无线公网通信，主要是利用通讯公司无线网络，包括GPRS、2G、3G、4G等，可节约光缆铺设的费用和时间，组网灵活系统成型速度快，适用于无线公共网络覆盖完整、信号优良的环境，但可靠性和安全性方面尚有待提高。

目前配电网自动化系统，主要采用无线公网通信。常见的FTU/DTU通讯模块未能顺利与配网主站保持通讯的故障现象是“运营商注册失败”“隧道建立失败”等，主要原因有：

通讯模块卡槽与SIM卡未能有效接触。部分厂家的通讯模块组装工艺影响，与普通SIM卡的吻合度不足，导致SIM卡松动造成。

无线公网通信信号较差。一是因为信号在传播过程中会受到地形、地貌、高楼等各种因素的影响，若自动化开关处于较为封闭的地方，信号将会受到影响；二是受制于无线公网信号塔分布密度和覆盖面等影响，信号覆盖不全面。

基站拥堵。信号基站是有一定的容量限制的，若在某一区域人口密集，那就很容易出现基站拥堵、网速感知能力较差等情况。

通讯模块的天线损坏。一是天线内部连接断线或断股，二是天线与模块的连接不畅，常见有连接口松动、天线拧过紧导致模块里的天线打卷等。

自动化设备间的互相配合，不可缺少的就是通讯网络的通畅，若通讯网络异常，自动化设备的遥测遥信遥控数据就无法发送到主机，就好像人缺少了视觉、听觉，自动化设备的智能功能就会丧失。

1.3自动化开关的控制箱运行故障

控制箱运行故障也是继电保护装置中易出现的故障之一，主要是由于控制箱在长时间的运行过程中，装置内部会出现设备老化、设备损伤、设备灵敏度降低等问题。常见原因有：一是控制箱内模块较多，且模块间的接线繁杂，若有某条线松动或位置接错，将会导致设备故障，无法取得预期动作反应；二是配网自动化开关设备控制箱内置电池损坏，电池亦有一定的寿命，当电池长期缺电或频繁耗尽电量，将会加速电池损坏，无法正常对控制箱进行供电；三是继电保护模块参数未设置正确而影响动作等情况，此种故障最为常见，因为模块参数较多，且为实现不同功能，需要各模块参数互相配合或投退，某一功能未设置准确即可能影响开关正确动作。

1.4电压互感器故障

常见的故障现象有“PT断线告警”和控制箱失电等，主要原因有：

辅助接点接触不良、二次接线松动等，故障的结果就是使继电保护装置的电压降低或消失、采集器的数据不准确等，从而造成自动化开关误动和拒动。

电压互感器本体故障。常见故障现象有内部有放电声或其他噪声、电压互感器冒烟或有焦臭味、引线与外壳间有火花放电等，常见原因有铁芯片间绝缘损坏、绕组匝间短路、互感器接线方式错误等。

2自动化电力设备的检修策略

2.1针对性开展故障排查

根据自动化开关设备的故障现象，对相关部位或模块采取针对性的排查策略，主要通过设备参数还有控制效果进行检验，由结果反推可能出现的原因，可以用排除法逐一排查。设备运行单位相关部门应按照验收规范。

2.2满足最低要求的运维力量

我们无法避免供电系统会出现故障，特别是自动化开关设备在现场的位置有可能相距天南地北，花费在路途上的时间常常远多于现场故障处理的时间，所以在不同的地方应当配备相应的抢修人员，出现问题后可以保证第一时间对自动化系统的抢修以及维护，能确保在第一时间恢复电力，杜绝因小故障衍生出更大的故障问题。另外，随着配网网架的智能化程度不断深化和发展，配网结构发生变化也是很常见的，因此原已投运的自动化开关设备，经常会因为位置和要实现的功能的变化而需重新进行定值设置，不仅需要技术人员提前做好前期工作，也需要现场人员进行定值执行和现场测试工作。

2.3善于对故障现象进行归纳总结

维修人员应对不同的供电故障情况进行总结，建立系统性的档案记录，从而能够发现同类项的故障问题，摸索出故障处置方法；找出故障的根本原因，针对这些情况及时作出预防措施，防止类似事件的发生；可以加强与具有丰富经验的专家人员的沟通与学习，让专家人员对于具体的维修技术人员开展培训，或进行故障上的合理指导，更好引导对于故障问题的应对工作。

2.4加强厂调测试，提升设备可靠性

当自动化开关设备准备投运前，必然会开展相关的厂调检测和试验，相关技术人员须严格把控自动化开关检测的质量能够达到标准要求，若检测人员在检测工作中存在质量问题，必然会影响开关设备投运后的使用，给之后故障的发生埋下一颗定时炸弹。重视检测关、把好验收关，提升自动化开关设备的可靠性，就能将各项设备故障最大程度扼杀在摇篮内，从而有效减少日后故障维护的工作量。

结束语

随着科技的发展，人们对于电力设备的依赖性逐渐增强，对于设备的性能要求也越来越高，这就要求检修人员要做好日常巡检和维修工作，保障设备安全正常运行。同时，工作人员要不断提高检修技术，从容应对各种突发情况，熟悉各种变电设备的性能和特点，制定科学合理的检修计划。将科学的检修技术应用在自动化电力设备上，将设备的运行提高到安全水平，进一步的保障电力系统的安全性和稳定性。

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