防御变电设备内绝缘故障引发电网停电事故的基础研究

防御变电设备内绝缘故障引发电网停电事故的基础研究

梅晓海

内蒙古电力（集团）有限责任公司锡林郭勒电业局 内蒙古省锡林郭勒盟锡林浩特市 026000   摘要：针对变电设备内绝缘故障引发的电网停电事故，本文结合变电设备内绝缘故障机理和预测问题，对该类故障展开了基础分析，并提出了故障的在线预警方法，从而为该类故障引发的电网停电事故的防御体系建设提供思路。

        关键词：变电设备；绝缘故障；电网停电事故；防御；基础分析

引言

       一直以来，变电设备内绝缘故障都是难以预测的故障，容易导致大面积电网停电事故的发生，继而给电网运行带来危害。而想要加强对该类事故的防御，还应加强对变电设备内绝缘故障机理和预测等基础问题的分析，以便寻求有效的途径完成事故防御体系的建设，进而更好的解决该类问题。

 1变电设备内绝缘故障引发的电网停电事故分析

        从国内外的电网停电事故来看，变电设备内绝缘故障为引发电网安全问题的重要原因之一。近年来，国家电网因变电设备内绝缘故障而导致的电网停电事故居高不下，事故数量一直在20起以上。在国外，由变电设备内绝缘故障引发的电网停电事故也屡见不鲜，如“8.14”美加大停电事故、“11.4”欧洲电网大停电事故和“8.28”英国伦敦大停电事故等。实际上，变电设备中包含各种绝缘设备、聚乙烯电力电缆、SF6气体绝缘电器等。在这些设备、设施生产、加工、运输和安装的过程中，都可能有缺陷留下，从而导致其绝缘材料加速老化。此外，绝缘故障也与周围复杂环境有着密切的联系。因此，想要预防电网停电事故的发生，还要加强对变电设备内绝缘故障的基础分析。

2防御变电设备内绝缘故障引发停电事故的基础分析

2.1内绝缘故障机理分析

        在变电设备内绝缘故障机理分析方面，故障发生规律已经被提出。就目前来看，在较多重要的变电设备中，油纸绝缘结构都为主要结构。而该结构的老化，与油中溶解气体、绝缘纸拉伸强度等特征参量有着直接的关系，可以根据这些参量判断设备是否出现绝缘老化问题。想要使设备的绝缘抗老化能力得到提高，还要完成绝缘材料特性、结构的创新研究，在材料生产中添加抗老化剂，以实现绝缘特性改性[1]。就目前的研究来看，在变电设备绝缘材料中进行纳米材料的添加，同时进行疏水性添加剂和交联剂等抗老化剂的添加，能够使油纸绝缘的抗老化性能得到提高。在长期运行中，变电设备将受到机械力、电、热等各种因素的影响，从而导致其绝缘性加速老化。即便使用新型绝缘介质，仍然会出现这种问题。因此，还要结合各种固有绝缘缺陷及其发展规律完成设备绝缘剩余寿命的预测和评估，才能使绝缘故障的发生概率得到最大幅度的减少，继而使电网运行的安全性和可靠性得到提高。
2、变电设备运行故障分析及处理方法
1.变电站电流互感器运行故障分析及处理方法。

   1）电流互感器的运行故障原因。电流互感器的运行故障可以分成两大类，第一种是由于电流互感元件的质量不过关引起的，第二种是由于密封性较差，容易出现渗水、漏水现象。绝缘元件的质量不过关，就会引起电容型电流互感器电容屏的出现错位现象，绝缘损伤会提高电流互感器出现故障的概率。除此之外，不完全脱气处理和绝缘干燥，会引发电流互感器出现绝缘击穿现象，这是一件极其危险的事情。互感器端部螺孔和隔膜老化开裂部位，最容易出现油中带水、端盖内壁积蓄水锈现象。对于不是全密封的电流互感器来说，顶部的积水到一定程度会顺流而下，慢慢地填满整个互感器中。

 2）处理方法。

①保证一次端子引线接头处连接紧密。除了保证接头位置连接紧密，还应提供充足的接触范围，避免电流互感器发生过热现象。②测试值异常需及时找出原因。比较电流互感器运行前与运行中所获取得介质损耗因数，如果发现不正常，需综合考虑温度、电压与其的关系，及时找出原因，采取合理措施解决。③确保母线差动保护正常。为防止电流互感器电容芯的底部发生故障的扩大化，需确保一次端子安装方向与二次绕组极性连接方式的正确性，从而保证母线差动保护正常动作。

 3.变电站电压互感器运行故障分析及处理方法。

   1）电压互感器的运行故障现象。变电站运行中的电压互感器发生高、低压熔断器熔断时，对应的电压互感器“电压回路断线”光字牌亮，警铃响；电压表指示偏低或无指示，有功功率表、无功功率表指示降低或为零。

   2）处理方法。①对于电压互感器的一次侧出现保险熔断时，首先拉开电压互感器的一次侧隔离开关，对其内部和二次保险都要进行仔细检查，如果没有其他的故障特征，只需要更换一次侧的保险即可。当存在其它故障现象，并暂时不能处理故障时，应汇报调度同意后，将故障电压互感器停止运行，退出变电设备相应保护，立刻联系检修更换保险处理，尽量避免事故扩大。②对于电压互感器的二次侧的保险发生熔断时，根据电压表计的现象准确判断故障原因及地点，立即投入二次侧电压互感器转换开关，采取有效措施，及时更换熔断的保险，确保变电设备相应保护的正常运行。

4.变电站高压断路器运行故障分析及处理方法。

      1）SF6高压断路器气体中水分含量过高原因。SF6断路器灭弧和绝缘的介质为SF6气体，SF6气体纯度是影响其绝缘、灭弧性能的关键，纯净的SF6气体具有很强的绝缘和灭弧性能，如果气体中侵入水分，则会导致电气强度降低，而且水和电弧产物发生化学反应，产生有剧毒性的化学物质，危及检修人员的生命安全。而且其对断路器中金属材料以及绝缘材料会造成严重腐蚀而导致绝缘劣化，如果水分在固体介质表面凝结会发生闪络甚至造成断路器爆炸。

 2）处理方法。SF6高压断路器在运行过程中应及时进行微水测试，掌握气体含水量。充入设备后的气体纯度应保证大于97%，水分、CF4、游离酸、空气等杂志含量应在技术指标规定的标准内。充气操作时尽量对所有管路进行清洗，接头处采取驱潮措施，还应防止连接管中的水进入SF6断路器内。其次是对断路器瓷套、线圈、密封件等进行检查，应确保瓷套件完好、线圈密封良好，防止断路器在安装过程中受潮或损坏，密封件应当严密，防止由于密封件不严导致水分渗入。在运行过程中还应注意监视断路器本身没有泄漏点，防止水分由泄漏点渗入。

5.变电站变压器运行故障分析及处理方法。

   1）变压器运行过热原因。①引线故障。通常是由于引线老化严重使得引线接头出现松动或者脱落，主要有分流故障与过热两种故障。②变压器出现漏磁现象。③绕组温度过高。绕组质量不过关，会使得绕组运行时温度上升过快，出现过热故障。④变压器内部残存物引起过热故障。变压器内部的残存异物不仅能造成绕组线匝间短路，而且可能在异物之间形成环流，都会引起局部过热。
结语：

       变电设备作为电力系统中的部件，其安全性和稳定性对电力系统的可靠运行具有重要影响。保证变电设备的正常工作，合理、正确地处理变电设备的事故及故障情况，有助于保障电力系统的安全供电。只有认真负责，防患于未然，才能够使电力行业更加蓬勃的发展，才能更加促进国家经济的发展。

参考文献：

[1]杨文杰，郭泉勇，宋宜刚.浅谈变电一次设备故障的预测及检测方法[J].商品与质量，2015（37）：179.

[2]周川.解析变电一次设备故障的预测与检测[J].电子世界，2014（18）：342.