变电站设备诊断与分析

国家电网随着科技的进步，超高压、大电网、大容量对电力系统的安全、稳定、可靠运行，提出了更高要求。《220kV及以下变电站设备异常和故障典型案例分析》一书，于2017年出版，但案例分析还是较少，六年来经过大家共同努力，又进行了第二次修编，补充了大量新的内容，根据多年工作经验和心得感悟加以总结，通过直观描述以往发生的变电设备异常运行和故障情况，使变电运维人员形成直观形象的认识，从而提高其对异常运行和故障的认定和分析处理能力，内容丰富，通俗易懂，贴近实际工作；修编期间，参考了大量相关书籍、论文、规程，得到国网河南省电力公司郑州供电公司的大力协助，还有河南九域恩湃电力技术有限公司、河北旭辉电气股份有限公司、上海思源光电有限公司、福建和盛高科技产业有限公司、平高集团有限公司、大连第一互感器有限责任公司、航天银山电气有限公司、合容电气股份有限公司、许昌电测智能电力装备有限公司等兄弟单位的技术支持，谨在此表示衷心感谢。由于能力水平有限，书中难免有不妥之处，希望广大读者提出宝贵意见，同时欢迎大家与我们进行深入交流探讨，共同做好变电、运维、检修、试验、保护、远动工作。编者2023年8月

为总结变电设备的运维经验，进一步提高运维人员对设备缺陷、故障分析与处理能力，本书以图文并茂的形式，对变电站设备异常和故障典型案例进行了分析，详细介绍了设备异常和故障产生的原因、处理过程和防范措施。
本书按照设备类型，共分为八章，包括变压器、断路器、互感器、隔离开关、电力电容器、消弧线圈、保护及二次装置、一键顺控的操作应用。
本书可供变电、运维、检修、高压、保护等专业人员，日常学习和现场分析使用，亦可供电力行业管理人员、电力院校、厂家技工、新员工培训等参考。

赵全胜（1968年出生），男，毕业于华北水利水电学院，电力工程技术高级工程师、高级技师，从事220kV变电站运维工作36年，发表核心论文30余篇，中国电力出版社著作4部；国家授权发明和实用新型专利72项，主编的《220kV及以下变电站设备异常和故障典型案例分析》荣获国网河南省电力公司“优秀论著奖”，《一起35KV主变有载调压开关故障的分析》，荣获全国变压器新技术开发成果“三等奖”，收录《中国电机工程学会年会论文集》10篇，参与系统内技术交流、学术讨论和培训等活动。

第一章 变压器
第一节 变压器结构原理 003
第二节 变压器的诊断与分析 005
一、35kV主变压器有载调压开关故障 005
二、35kV线路故障导致主变压器 35kV侧绕组损坏Ⅰ 008
三、35kV线路故障导致主变压器 35kV侧绕组损坏Ⅱ 010
四、35kV主变压器 10kV侧母线绝缘子发热 012
五、110kV线路故障引起主变压器 110kV侧绕组损坏 014
六、110kV主变压器有载调压开关故障跳闸 018
七、110kV主变压器气体保护误动作跳闸 021
八、110kV主变压器 10kV侧套管污闪跳闸 023
九、110kV主变压器 10kV侧绝缘管母穿板故障 025
十、110kV主变压器 10kV侧绝缘管母烧坏 027
十一、110kV主变压器 10kV侧绝缘管母故障间隙击穿 028
十二、电子互感器采集卡故障引起 110kV主变压器差动跳闸 030
十三、110kV主变压器中性点间隙击穿跳闸 032
十四、110kV主变压器铁芯接地套管渗油 034
十五、220kV主变压器 110kV侧套管故障 035
十六、220kV主变压器 220kV侧套管故障 037
十七、220kV强油风冷变压器潜油泵故障 039
十八、220kV强油风冷变压器流速继电器损坏 041
十九、220kV强油风冷变压器冷却器故障Ⅰ 043
二十、220kV强油风冷变压器冷却器故障Ⅱ 044
二十一、220kV主变压器低压侧母线桥故障 046
二十二、励磁涌流造成 220kV主变压器跳闸 049
二十三、220kV主变压器 110kV侧中性点隔离开关导电杆烧坏 051
二十四、220kV主变压器 110kV侧中性点间隙击穿跳闸 052
二十五、220kV主变压器 110kV侧套管将军帽发热 059
二十六、220kV线路故障主变压器 220kV侧绕组损坏 061
二十七、220kV强油风冷变压器绕组温度告警 063
二十八、220kV主变压器引线折弯过大造成的内部故障 065
第二章 断路器
第一节 断路器结构原理 073
第二节 断路器的诊断与分析 079
一、10kV少油断路器爆炸 079
二、10kV少油断路器母线穿板套管发热故障 081
三、10kV线路柱上断路器故障爆炸 082
四、10kV线路故障跳闸引起母线短路跳闸 084
五、10kV线路电缆头故障引起母线短路跳闸 086
六、10kV开关柜故障造成主变压器低后备和差动跳闸 089
七、两条 10kV线路相继故障跳闸 091
八、35kV线路手车断路器静触头烧损 094
九、110kV少油断路器爆炸 095
十、110kV断路器气动机构打压不停 097
十一、110kV液压机构漏油闭锁跳合闸 099
十二、110kV线路液压降低闭锁重合闸 100
十三、110kV气动机构压力降低闭锁跳合闸 102
十四、110kV线路弹簧机构跳闸线圈烧坏 104
十五、110kV液压机构漏油闭锁跳闸 106
十六、220kV断路器弹簧机构不储能Ⅰ 107
十七、220kV断路器弹簧机构不储能Ⅱ 109
十八、220kV断路器液压机构漏油闭锁 111
十九、220kV断路器 SF6压力表下坠 113
二十、220kV断路器 SF6密度继电器漏气 114
二十一、220kV断路器弹簧机构 SF6漏气闭锁 117
二十二、220kV汇控柜继电器烧坏造成断路器跳闸 118
二十三、220kV液压机构压力降低打压超时 120
二十四、500kV断路器 SF6气体零压 122
二十五、500kV断路器气室放电 124
二十六、500kV断路器气动机构频繁打压 126
二十七、500kV断路器液压机构频繁打压 128
二十八、GIS设备异常造成 220kV线路重合不成功 129
二十九、500kV线路断路器气室故障 133
第三章 互感器
第一节 互感器结构原理 141
一、 电流互感器 141
二、电压互感器 144
第二节 电流互感器诊断与分析 149
一、110kV主变压器 10kV侧电流互感器二次开路 149
二、10kV电流转换器故障造成主变压器低后备跳闸 150
三、35kV电流互感器绝缘损坏 153
四、220kV线路电流互感器末屏接地放电 154
五、220kV线路电流互感器末屏接地端烧坏 155
六、220kV线路电流互感器末屏发热 156
七、220kV线路电流互感器渗油 157
八、220kV母联电流互感器渗漏油 158
九、220kV电流互感器 SF6严重漏气 159
十、220kV倒置式电流互感器着火损坏 160
十一、220kV电流互感器软连接金具发热 163
十二、220kV电流互感器膨胀器顶盖脱落 164
十三、220kV电流互感器二次端子严重发热 165
十四、220kV电流互感器二次异常告警 167
第三节 电压互感器诊断与分析 169
一、10kV电压互感器一次末端绝缘损坏 169
二、35kV母线电压互感器故障 172
三、35kV电压互感器一次线松脱 173
四、35kV电压互感器高压熔断器熔断 174
五、35kV电压互感器一次绝缘损坏 175
六、110kV线路电压互感器线鼻脱落故障 177
七、110kV电压互感器电磁绕组烧坏 177
八、110kV母线避雷器泄漏电流超标 179
九、110kV母线电压互感器试验端子渗油 181
十、110kV母线TV操作过电压引起二次短路损坏 182
十一、220kV母线电压互感器二次电压畸变 184
十二、220kV母线电压互感器法兰渗油 187
十三、220kV母线电压互感器二次失压 188
十四、220kV线路同期合闸操作失败Ⅰ 191
十五、220kV线路同期合闸操作失败Ⅱ 193
十六、220kV线路电压互感器阻尼箱发热 195
十七、220kV母线电压互感器气室漏气 197
十八、220kV线路避雷器顶部导线板发热 198
十九、220kV GIS设备伸缩节放电故障 199
二十、220kV设备 GIS母线电压互感器故障 203
二十一、220kV母线电压互感器电压异常 206
二十二、220kV一段母线电压三相不平衡 208
二十三、220kV母线电压互感器分压电容击穿 209
二十四、220kV母线电压互感器一次绕组故障 212
二十五、500kV线路电压互感器二次短路 214
第四章 隔离开关
第一节 隔离开关的结构 221
第二节 隔离开关的诊断与分析 223 
一、10kV隔离开关触指烧坏 223 
二、35kV母线绝缘击穿失压手车触指烧伤 224 
三、110kV隔离开关绝缘子脏污击穿 226 
四、110kV隔离开关触指发热 228 
五、110kV隔离开关辅助触头老化变位 229 
六、220kV线路隔离开关气室绝缘击穿 230 
七、220kV母线隔离开关触头放电 235 
八、220kV隔离开关触指发热Ⅰ 236
九、220kV隔离开关触指发热Ⅱ 237 
十、220kV线路侧隔离开关烧坏 239 
十一、220kV隔离开关 C相均压环放电 240 
十二、220kV线路隔离开关触指严重发热 241
十三、220kV线路隔离开关发热放电 242 
十四、电源故障导致 220kV线路隔离开关频繁分合 244 
十五、220kV线路侧隔离开关异常烧伤 247 
十六、220kV母联隔离开关分闸卡涩 248 
十七、20kV线路甲隔离开关辅助触头不良变位 249
十八、220kV母线隔离开关导体发热气室故障 251 
十九、500kV隔离开关合不到位 255 
二十、500kV隔离开关气室漏气 256 
二十一、500kV隔离开关触指发热 257 
二十二、500kV隔离开关导电臂滑脱倾斜 258
第五章 电力电容器
第一节 电力电容器结构原理 263
一、集合式电容器 264
二、框架式电容器 265
三、内熔丝、外熔丝电容器接线保护整定 267
四、无熔丝电容器接线保护整定 268
第二节 电力电容器的诊断与分析 269
一、10kV电容器软连接发热 269
二、10kV电容器外熔丝群爆故障 270
三、10kV电容器引线鼻烧断故障 272
四、10kV电容器不平衡电压保护动作Ⅰ 273
五、10kV电容器不平衡电压保护动作Ⅱ 275
六、10kV电容器不平衡电压保护动作Ⅲ 276
七、10kV电容器不平衡电压保护动作Ⅳ 277
八、10kV电容器无功投切装置损坏 279
九、6kV电容器套管发热渗油 281
十、电容器不平衡电压告警 282
十一、10kV电容器中性线接地运行故障 283
十二、10kV电容器组放电线圈二次短路爆炸 284
十三、10kV电容器组发热漏油故障 285
十四、10kV电容器组过电压故障 286
十五、35kV电容器爆炸故障 287
十六、66kV电容器投运故障 289
十七、电容器组避雷器下端引线锈断 289
十八、10kV电容器组汇流母线发热 290
第六章 消弧线圈
第一节 消弧线圈简介 295
一、消弧线圈作用 295
二、使用原因 297
三、工作原理 297
四、电容电流整定 298
五、安装 299
六、控制方式 300
七、特征 300
八、分类 301
九、使用问题 306
第二节 消弧线圈工作原理及结构 308
一、典型电气结构 308
二、自动消谐及选线控制 308
三、控制器操作 310
四、阻尼电阻箱 310
五、并联中电阻箱 312
六、零序电流互感器 312
七、运行维护 314
第三节 消弧线圈的诊断与分析 315
一、干式接地变压器温控器损坏超温跳闸 315
二、消弧线圈阻尼电阻烧坏 316
三、消弧线圈装置花屏 317
四、消弧线圈装置黑屏，运行灯熄灭 318
五、10kV干式接地变压器相继故障 319
六、消弧线圈容量不足 321
七、10kV线路故障造成接地变压器跳闸 323
八、站用变压器低压侧导线绝缘老化脱落 324
九、消弧线圈接地变压器铁芯发热 325
第七章 保护及二次装置
一、10kV保护测控装置屏运行灯熄灭 329
二、10kV线路机构弹簧未储能 330
三、10kV手车断路器跳闸线圈烧坏 331
四、交流采样异常造成 10kV备用电源自动投入装置保护拒动 334
五、35kV线路故障越级主变压器低后备跳闸 335
六、110kV线路测控装置控制回路断线 337
七、110kV线路弹簧机构箱进水跳闸 340
八、110kV主变压器有载调压回路二次接地跳闸 342
九、保护屏显示器黑屏花屏 343
十、110kV主变压器有载调压控制模块损坏 344
十一、110kV主变压器有载调压机构不能自动调挡 345
十二、110kV主变压器低压侧智能终端电源损坏告警 349
十三、110kV线路合智一体装置电源损坏告警 350
十四、110kV电压互感器两点接地保护拒动 352
十五、电流相序接反造成保护误动 354
十六、110kV主变压器保护装置电源板损坏告警 355
十七、110kV主变压器接线组别错误跳闸 356
十八、110kV线路光纤接反差动跳闸 358
十九、220kV综合自动化监控机A网中断 361
二十、220kV主变压器压力释放阀进水受潮直流接地 362
二十一、220kV汇控柜温控器烧坏告警 363
二十二、二次绝缘降低造成 220kV主变压器跳闸 365
二十三、220kV主变压器A屏保护装置闭锁 366
二十四、直流接地造成 220kV线路跳闸 368
二十五、220kV液压机构控制回路断线 369
二十六、220kV线路光纤差动通道告警 372
二十七、定值整定错误 220kV主变压器纵联差动跳闸 373
二十八、110kV母线测控装置端口损坏告警 374
二十九、220kV线路切换继电器同时动作告警 375
三十、110kV线路保护装置管理板死机 378
三十一、110kV变电站 110备用电源自动投入装置闭锁动作 380
三十二、断路器开入量异常造成 110备用电源自动投入装置闭锁 382
第八章 一键顺控的操作应用
一、系统组成 387
二、顺控操作准备 390
三、顺控操作交互流程 391
四、视频双确认 395
五、微动开关隔离开关位置双确认 400
六、应用分析 401
七、未来展望 406
附录A 110kV开关机构图 407
附录B 220kV开关机构图 409
参考文献 415

为总结变电设备的运维经验，进一步提高运维人员对设备缺陷、故障分析与处理能力，本书以图文并茂的形式，对变电站设备异常和故障典型案例进行了分析，详细介绍了设备异常和故障产生的原因、处理过程和防范措施。
本书按照设备类型，共分为八章，包括变压器、断路器、互感器、隔离开关、电力电容器、消弧线圈、保护及二次装置、一键顺控的操作应用。
本书可供变电、运维、检修、高压、保护等专业人员，日常学习和现场分析使用，亦可供电力行业管理人员、电力院校、厂家技工、新员工培训等参考。

赵全胜（1968年出生），男，毕业于华北水利水电学院，电力工程技术高级工程师、高级技师，从事220kV变电站运维工作36年，发表核心论文30余篇，中国电力出版社著作4部；国家授权发明和实用新型专利72项，主编的《220kV及以下变电站设备异常和故障典型案例分析》荣获国网河南省电力公司“优秀论著奖”，《一起35KV主变有载调压开关故障的分析》，荣获全国变压器新技术开发成果“三等奖”，收录《中国电机工程学会年会论文集》10篇，参与系统内技术交流、学术讨论和培训等活动。