姜天和

摘 要：本文介紹了礦山機電設(shè)別中的變壓器后臺控制系統(tǒng)，是集控制、保護、監(jiān)控于一體的綜合自動化系統(tǒng)，側(cè)面對變電技術(shù)特點和優(yōu)越性以及故障分析。

關(guān)鍵詞：繼電保護 變壓器 自動化技術(shù) 故障分析

隨著供電系統(tǒng)的迅速發(fā)展，用電負荷逐年大幅度增長，變配電站數(shù)量也急劇增多，對各供電系統(tǒng)監(jiān)視控制的可靠性、準確性、快速性、選擇性等要求更高了，因此，綜合了微電子技術(shù)，通訊技術(shù)，電力系統(tǒng)繼電保護等多門高新技術(shù)的變電站綜合自動化統(tǒng)得到了極大的普及和應(yīng)用。當電路發(fā)生故障時，設(shè)備無法進行正常的工作時，根據(jù)經(jīng)驗在短時間內(nèi)找出故障的原因，進行檢修排除。根據(jù)相關(guān)方面的信息支持給出檢修的方法，并得出維護的方法。

一、變電自動化介紹

變電站綜合自動化是將變電站的二次設(shè)備（包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和遠動裝置等）經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計，利用先進的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)，實現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機保護，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。

1變電站綜合自動化系統(tǒng)的技術(shù)特點與優(yōu)點

運行的可靠性高。變電站綜合自動化系統(tǒng)可以利用軟件實現(xiàn)在線自檢，具有故障診斷功能。使變電站的一次、二次設(shè)備運行的可靠性方面已經(jīng)遠遠超過了常規(guī)變電站。傳統(tǒng)的變電站大多采用常規(guī)的設(shè)備，尤其是二次設(shè)備中的繼電保護和自動裝置、遠動裝置等（有不少變電站沒有自動裝置和遠動裝置）。繼電保護采用陳舊的老式電磁型和晶體管式繼電保護，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性不高，很難實現(xiàn)快速、精確、準確地選擇切除故障點。

2供電高質(zhì)量性。由于在變電站綜合自動化系統(tǒng)中包括有電壓、無功自動控制功能，故對于具有有載調(diào)壓變壓器和無功補償電容器的變電站，可以大大提高電壓合格率，保證電力系統(tǒng)主要設(shè)備和各種電器設(shè)備的安全，使無功潮流合理，降低網(wǎng)損，節(jié)約電能損耗。各工礦企業(yè)對保證供電質(zhì)量的要求越來越高。衡量電能質(zhì)量的主要指標是頻率和電壓，目前還應(yīng)考慮諧波問題。頻率主要由發(fā)電廠調(diào)節(jié)、保證。而電壓的合格，不僅單靠發(fā)電廠調(diào)節(jié)，各變電站，特別樞紐變電站也應(yīng)該通過調(diào)節(jié)變壓器分接頭位置和控制無功補償設(shè)備進行調(diào)整，使其運行在合格的范圍內(nèi)。但傳統(tǒng)的變電站，大多數(shù)不具備調(diào)壓手段。至于諧波污染造成的危害，還沒有引起足夠的重視和采取有力的解決措施，不能滿足目前發(fā)展的電力市場的需求。

3后臺系統(tǒng)功能完善。后臺機可通過交換機與其它局域網(wǎng)連接。采用平臺式支持多種應(yīng)用軟件，系統(tǒng)模塊化設(shè)計，方便系統(tǒng)擴充。具有功能強大的作圖軟件，大量圖庫，可制作多層多平面的系統(tǒng)圖。具有在線報表系統(tǒng)，結(jié)合曲線、棒圖信息，更好滿足用戶。實時多媒體數(shù)據(jù)庫可錄入語音、圖象等。系統(tǒng)所有的在線修改可在線進行。大大提高了變電站運行管理的自動化水平。供電系統(tǒng)要做到優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟運行，必須及時掌握系統(tǒng)的運行工況，才能采取一系列的自動控制和調(diào)節(jié)手段。但傳統(tǒng)的變電站不能滿足向調(diào)度中心及時提供運行參數(shù)的要求；一次系統(tǒng)的實際運行工況，由于遠動功能不全，一些遙測、遙信無法實時送到調(diào)度中心；而且參數(shù)采集不齊，不準確，因此沒法進行實時控制，不利于電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行。

4經(jīng)濟性。由于極大的簡化了二次接線和二次設(shè)備的配置，大大地減少占地面積，縮短建設(shè)周期，提高了系統(tǒng)的維護性，明顯降低了變電站的綜合造價。

5維護調(diào)試方便。由于綜合自動化系統(tǒng)中，各子系統(tǒng)有故障自診斷能力，系統(tǒng)內(nèi)部有故障時能自檢出故障部位，縮短了維修時間。微機保護自動裝置的定值又可在線讀出檢查，可節(jié)約定期核對定值的時間。常規(guī)的繼電保護裝置和自動裝置多為電磁型或晶體管型，接線復(fù)雜且其工作點易受環(huán)境溫度的影響，因此其整定值必須定期停電檢驗，每年校驗保護定值的工作量相當大。

二、礦山電壓設(shè)備的檢測

根據(jù)電氣設(shè)備缺陷的主要表現(xiàn)與機理，運用紅外診斷技術(shù)，在現(xiàn)場對大量運行的電力設(shè)備進行檢測診斷，并在實驗室內(nèi)對部分有內(nèi)部缺陷的電力設(shè)備進行紅外熱像診斷分析。

1變壓器內(nèi)部缺陷診斷

變壓器內(nèi)部鐵芯迭片片間短路或鐵芯多點接地，易引起鐵芯局部發(fā)熱。對干式變壓器可直接進行紅外檢測診斷， 因油浸變壓器故障點產(chǎn)生的熱功率不能在箱體表面形成特征性熱場，需在吊罩后適當外加勵磁電壓進行檢測診斷。

2電抗器內(nèi)部缺陷診斷

電抗器的主要缺陷是漏磁，其漏磁在箱殼上感生出電動勢，形成以外殼螺栓為環(huán)流路徑的箱體環(huán)流，造成箱殼局部過熱，引起螺栓溫升，嚴重時會導(dǎo)致絕緣油色譜異常。

3高壓套管內(nèi)部缺陷診斷

因變壓器油和空氣介質(zhì)的熱容量與熱特性參數(shù)不同，傳熱系數(shù)差比較大。當套管油位明顯降低時，在油與空氣的分界面處會形成一個較大的溫度梯度，紅外檢測很容易根據(jù)其缺油或假油位熱像特征診斷出套管缺油故障。

4電壓、電流互感器內(nèi)部缺陷診斷

電磁型電壓互感器體積小，熱容量不大，其內(nèi)部鐵、銅及絕緣物等介質(zhì)損耗增大及相間溫差增大產(chǎn)生的熱功率容易引起互感器整體溫升。采用紅外檢測診斷，以初步斷定其出現(xiàn)內(nèi)部線圈匝間短路或鐵芯片間局部短路等內(nèi)部缺陷，必要時可退出運行進行電氣試驗或色譜分析，診斷缺陷類型。

電流互感器運行時承受高電壓和大電流，在電流作用下的負荷變化的銅、鐵損耗會引其發(fā)熱；在電壓作用下的絕緣介質(zhì)損耗也會引其發(fā)熱；如果因絕緣層包扎松弛、絕緣介質(zhì)內(nèi)殘存氣隙或?qū)щ婋s物、電場不均勻等制造工藝不良引起局部放電或鐵芯片間局部短路，也會導(dǎo)致整體發(fā)熱。紅外檢測會發(fā)現(xiàn)并診斷這些電流互感器介質(zhì)損耗增大缺陷。

三、礦山電氣設(shè)備中變壓器故障分析

1、電氣設(shè)備故障的現(xiàn)象

電氣故障的出現(xiàn)有以下的幾個類型：損壞型與預(yù)知型故障，兩者的區(qū)別在于其毀壞程度和可以恢復(fù)程度，前者有故障之后基本就是廢了沒有可恢復(fù)性。電氣設(shè)備的某些設(shè)備壞了之后對本身沒什么影響但是卻并滿足用戶的需求，比如電壓機發(fā)出的電壓過低，有些故障時因為內(nèi)部的因素如斷線，使電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)損壞。

2、變壓器故障的現(xiàn)象

變壓器是屬于靜音裝置，但是在大多數(shù)情況下在運行中都會有嗡嗡的聲音，但如果這種聲音是連續(xù)不斷的，這種情況下則表明變壓器運行是正常的，這種聲音的產(chǎn)生主要是電流的電磁力作用而引起的震動，相反如果發(fā)出的聲音不夠均勻或者是出現(xiàn)了特殊的聲響，則表明變壓器有故障。

四、礦山電壓設(shè)備的變壓器的維修分析

維護的方法通常是和電氣設(shè)備的種類，技術(shù)要求，工作條件，和實用性工具相關(guān)聯(lián)的。維護一般是從以下幾種方法進行的：看、聞、聽、摸、測、做。

檢測和判斷故障，首先檢查相關(guān)電器的外部有無有非常明顯的損壞現(xiàn)象，檢測股線路有無松動和斷路，螺旋熔斷器中的熔斷指示有沒有跳斷，外部絕緣是否燒焦。同時注意檢查電器的溫升是否滿足電氣設(shè)備原理圖中的要求，因此發(fā)現(xiàn)故障的部位。另外還可根據(jù)電器的聲音或者氣味、壓力或者溫度來分析故障，用這種方法來說不但可以確定電氣設(shè)備產(chǎn)生故障的一些原因，同時把較復(fù)雜的故障范圍縮小。按照電器的供電方式，以便用來測量各點的電壓值和電流值并且可以與正常值相比較。具體可以分為分析測量法和點測法，以及分段測量法三種。

變壓器維修中的幾種方法：一看，觀察電氣設(shè)備外部的形態(tài)特征比如熔斷器是否有被燒斷的現(xiàn)象，固件有無松動，絕緣器是否碳化變黑，再者觀察檢測儀的指示數(shù)據(jù)或者指示裝置有什么現(xiàn)象出現(xiàn)的狀態(tài)。二聞，聞電氣設(shè)備運行的過程中有無異味，比如若發(fā)生電氣設(shè)備短路，或者裝置溫度過高，會出現(xiàn)刺鼻的燒焦味。三聽，聽電氣設(shè)備運行的聲音有無異常的情況，若啟動不了就會有異常聲音。四摸，就是通過直觀的觸感來感覺電氣設(shè)備的外殼溫度進而可以大概的判斷出機器是否運行正常。五測，通過經(jīng)常用的測量儀器來測量電氣設(shè)備的一些運行中的狀態(tài)的參數(shù)和絕緣電阻值。通過最后顯示出得數(shù)據(jù)判斷機器是否運行正常來進行維護。六做，通過電氣設(shè)備所要要求的維護保養(yǎng)的周期和要求來進行經(jīng)常性的清潔，檢測，和維護。以上的幾種簡單的方法可以粗略的得出電氣設(shè)備出現(xiàn)故障的原因進而根據(jù)現(xiàn)象來得出可行的方案。

五、總結(jié)

總而言之，新型自動化技術(shù)的引入，使煤礦生產(chǎn)、變電站電能質(zhì)量的控制系統(tǒng)得到了飛速發(fā)展，今天已經(jīng)發(fā)展到計算機集成監(jiān)控系統(tǒng)和智能監(jiān)控系統(tǒng)的新階段。通過以上的幾種檢測方法和維護的技巧，來提高電氣設(shè)備運行的安全性而變壓器是電氣設(shè)備的一種在生活中廣泛應(yīng)用，那要遵循安全的操作規(guī)章，靈活的使用。對于已經(jīng)損壞的電氣設(shè)備要認真的檢測其原因才要去更換，電氣設(shè)備及變壓器在周圍的生活中都有著廣泛的應(yīng)用，對其要有經(jīng)常性的日常簡單的檢修，若發(fā)現(xiàn)問題就要進行維護，保持設(shè)備可以持續(xù)的使用，保證在使用中的安全性，以便其管理人員可以放心使用實現(xiàn)自有的功能。

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