变电站安全运行及故障分析

摘要：本文笔者从工作经验出发，在参考大量相关文献的基础上，探讨了llOkV变电站的运行要素，分析了变电站的类型和电气主接线的主要内容，而后论述了变电站运行过程中涉及的电气设备，最后详细分析了变电站的常见故障，相信本文对从事变电站运行和检修的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。
关键词：变电站；运行；检修；故障
Abstract: in this paper the author work experience from start, in reference to a number of literature, and on the basis of the operation of the transformer substation llOkV discusses the main factor, analysis of substations type and the main content of the main electrical wiring, and then discusses the operation process of the transformer substation involved in electrical equipment, finally detailed analysis of the common faults of transformer substation, believe in this paper, the operation and maintenance of the transformer substation in peer has important reference value and significance.
Keywords: substation; Operation; Maintenance; fault

中图分类号：TM411+.4     文献标识码：A     文章编号
在电力运行系统中，变电运行是电网运行管理、倒闸操作和事故处理机构。变电运行的主要任务是电力设备的运行操作和维护管理工作。每个值班员是保证电网安全运行、稳定运行和经济运行的直接执行者。由于变电运行特点是维护的设备多，出现异常和障碍的机率大；工作繁琐乏味，容易造成人员思想上的松懈，所以在电网运行中，任何不规范的行为，都可能影响电网安全、稳定运行，甚至造成重大事故。如果变电值班员在执行中发生误判断而引起误操作、设备维护管理不到位而造成误动或拒动，轻则造成经济上的损失，重则危及电网、设备和人身的安全，甚至会给社会带来不安定因素，影响社会的稳定。可见，减少人员误操作事故和设备事故，对于保证变电运行安全十分重要。
1 变电站的含义
　　变电站是联系电网的纽带，是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，主要是通过变压器将各级电压的电网联系起来，起着变换和分配电能的作用。其运行的可靠和安全与否直接关系到整个电网的安全运行。变压器是变电站的主要设备，起变换电压的作用。除此之外，变电站的设备还有开闭电路的开关设备，汇集电流的母线，计量和控制用互感器、仪表、继电保护和防雷保护装置、调度通信装置等，有的变电站还有无功补偿设备。变电站的主要设备和连接方式，按其功能不同各有差异。
1.1 变电站的类型
    一般变电站按其作用或电力潮流的分布，可分为升压变电站、降压变电站和分配变电站。升压变电站一般主要设置在电厂，是将电厂发出的电通过主变压器升高再由电气主接线系统按一定的回路输出到网络系统。降压变电站则与之相反，将电网上传输来的高压电通过主接线送到主变压器降压，输出到分配站。转换变电站是将电网上的高压电通过电气主接线分配，再传输到指定的线路，一般这种分配变电站不是单独存在的，而是与降压变电站结合在一起的。无论是哪种类型的变电站，尽管功能不一样，但从系统结构来说是基本相同的。
1.2 电气主接线
    变电站电气主接线是指高压电气设备通过连线组成的接受或者分配电能的电路。其形式与电力系统整体及变电站的运行可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。其中，llOkV变电站的电气主接线在正常运行方式下有两路，1lOkV进线l路为主送，线路断路器合上，另一路为备用，线路断路器断开。当主变需停运检修或故障时，备用线路的断路器合上继续输送功率：当母线或其它线路需停运检修或故障时，只需手动或自动断开本能断路器，不影响其它回路的正常运行。
2 变电站元件电气特性
    变电站是一个大规模、由多种运行设备构成的复杂互联动态系统。其运行状态与电网结构密切相关，在变电站的运行过程中涉及大量的电气设备，要对变电站进行故障分析和计算，首先必须掌握各元件的电气特性，建立它们的等值电路和数学模型。以下我们将要讨论的是对变电站的稳态运行及暂态分析起重要作用的元件，包括输电线路、变压器以及系统负荷。
2.1 输电线路
    高压远距离输电线是现代电力系统的重要组成部分。随着电力负荷的飞速增长，电力系统的规模愈来愈大，高压输电线路愈来愈多。这些输电线的任务是将距离遥远的大容量电厂的巨大功率送到负荷中心，或者作为大电力系统间的联络线，担负着功率交换的任务。它们对于电力系统的安全稳定运行具有举足轻重的作用。输电线路的参数有四个：反映线路通过电流时产生有功功率损失效应的电阻：反映载流导线周围产生磁场效应的电抗；反映线路带电时绝缘介质中产生泄漏电流及导线附近空气游离而产生有功功率损失的电导，反映带电导线周围电场效应的电纳。输电线路的这些参数通常可以认为是沿全长均匀分布的。
2.2变压器
　　变压器是变电站的主要元件之一。它的结构类型很多，除了有双绕组变压器、三绕组变压器和自祸变压器之外，按照构成情况的不同，可以分为单相变压器组和三相变压器两类。单相变压器组是由三个单相变压器连接而成，由于它比同容量的三相变压器费用高很多，因此只有在变压器容量很大，制造或运输有困难的场所才考虑采用。
2.3 电力系统负荷
    电力系统中每一个变电站供电的众多用户常用一个等值负荷表示，称为综合负荷。当我们着重研究电力系统中l10kV及以上电压等级的电力网时，可将l1OkV变电站二次侧母线的总供电功率用一个综合负荷表示，也可将变压器包括在内用一个接在llOkV母线上的综合负荷表示。
3 变电站常见故障分析
　　在变电站的运行过程中，不可避免地会出现故障。尽管故障出现的几率很小，持续的时间也不长，但产生的后果却往往十分严重。电力系统发生故障时，运行状态将急剧变化。轻则造成电流增大，电压下降，危及设备安全使系统无法正常运行重则将导致电力系统对用户的正常供电局部甚至全部遭到破坏。
3.1 母线
    发电厂和变电站的母线是电力系统中重要的组成元件之一，是系统中汇集电能、分配电能的枢纽点。当母线上发生故障时，将使与母线连接的所有元件短时或长期停电，特别是当枢纽变电站的母线上发生故障时，还可能引起系统稳定性的破坏，造成严重的后果。
运行经验表明：大多数母线故障是单相接地，而两相相闻短路和三相短路故障所占的比例很小。
3.2 电力输电线路
    输电线路是电力系统的动脉，其运行状态直接决定电力系统的安全和效益。根据故障情况，线路故障一般分以下几种：①断路故障；②短路故障；③接地故障。
3.3 电力变压器   
    变压器是电力系统中重要的设备，由于它是静止设备，故障机会比较少。但在实际运行中仍有可能发生短路故障，变压器发生短路故障将给系统的正常供电和安全运行带来严重的影响。为了保证电力系统的安全运行，必须根据变压器的容量及重要性装设性能良好的、动作可靠的保护装置。在变压器的正常运行中，常出现下列故障：①绕组及其引出线的相间短路和中性点直接接地侧的单相接地短路，②绕组的匝间短路；③外部相间短路引起的过电流；④中性点直接接地电力网中，外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；⑤过负荷；⑥过励磁；⑦油面降低；⑧变压器温度及油箱压力升高和冷却水系统故障。
4 结语
安全生产工作是变电运行永恒的主题，是自始至终的中心工作，应以全员、全方位、全过程、全力以赴投入到安全生产工作中，通力协作，齐抓共管，形成良好的安全生产环境，才能有力的保证变电运行工作的正常开展，为企业安全稳定发展、创造效益。
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