电力系统设备维护与故障排查

电力系统设备维护与故障排查电力系统作为能源输送与分配的核心载体，其设备的稳定运行直接关乎电网安全、民生用电与工业生产的连续性。设备维护与故障排查工作，既是保障电力系统可靠性的“防火墙”，也是提升电网韧性的“必修课”。从变电站的变压器、断路器，到输电线路、继电保护装置，每一类设备的健康状态都需要通过科学的维护策略与精准的故障排查技术来守护。本文结合行业实践经验，系统梳理设备维护的核心逻辑、故障排查的技术路径，为电力运维从业者提供兼具理论深度与实操价值的参考范式。一、设备维护的核心原则与策略电力系统设备维护需遵循“预防为主、分级管控、技术赋能”的核心原则，通过全周期、多层级的维护策略降低故障发生概率。（一）预防性维护的体系化构建预防性维护以“提前干预、消除隐患”为目标，涵盖定期巡检与状态监测两大维度。定期巡检需制定标准化作业流程，对设备外观、接线端子、油位气压等基础参数进行周期性核查；状态监测则依托传感器、物联网技术构建在线监测系统，实时采集变压器油色谱、断路器机械特性、线路负荷电流等数据，通过趋势分析预判设备劣化趋势。例如，对变压器实施油色谱分析，可通过乙炔、氢气等特征气体含量变化，提前识别绕组绝缘故障风险。（二）维护策略的分层管理根据设备重要性与故障后果，维护策略可分为三层：日常维护由运维班组负责，包含清洁、紧固、参数核对等基础工作；专业维护由技术团队主导，结合离线试验（如变压器绕组变形测试、断路器耐压试验）开展深度检修；应急维护针对突发故障，需建立快速响应机制，确保故障设备在最短时间内隔离、修复或替换。分层管理的核心是优化资源配置，避免过度维护或维护不足。（三）维护技术的迭代升级传统维护依赖人工经验，现代电力运维已逐步引入智能诊断技术。例如，利用红外热成像技术检测母线接头、电缆终端的过热缺陷，通过超声波检测定位GIS设备的局部放电；借助人工智能算法对历史运维数据建模，实现设备故障的预测性维护。技术升级的关键在于打通“数据采集—分析—决策”的闭环，让维护工作从“被动抢修”转向“主动预防”。二、常见故障类型及成因分析电力系统设备故障具有多样性，需结合设备类型与运行环境，从多维度剖析故障根源。（一）变压器故障变压器作为电网核心设备，常见故障包括绕组短路（因绝缘老化、雷电冲击导致匝间或相间短路）、油质劣化（长期运行中水分、杂质侵入，引发绝缘性能下降）、铁芯多点接地（铁芯夹件绝缘损坏，形成环流导致过热）。故障成因既包含设备自身老化，也与电网谐波污染、过负荷运行等外部因素相关。（二）断路器故障断路器故障集中在机械与绝缘两类：机械故障表现为分合闸卡涩（传动机构磨损、弹簧疲劳）、操作机构拒动；绝缘故障则因灭弧室受潮、SF₆气体泄漏，导致绝缘强度不足。此外，频繁操作或短路电流冲击会加速触头磨损，增加故障概率。（三）输电线路故障线路故障以短路（树障、鸟害、外力破坏引发相间或接地短路）、断线（覆冰、大风导致导线过载断裂）为主，雷击也是重要诱因（直击雷或感应雷造成绝缘子闪络、线路跳闸）。线路故障具有突发性，需结合故障录波、巡线无人机快速定位故障点。（四）继电保护装置故障保护装置故障表现为误动（定值错误、二次回路干扰）或拒动（装置硬件故障、电源失电）。成因包括二次回路接线错误、电磁干扰、装置软件逻辑缺陷，需通过定期校验、抗干扰试验提升可靠性。三、故障排查的系统方法与技术手段故障排查需遵循“现象识别—数据采集—原因溯源—验证修复”的逻辑，结合科学方法与先进技术提升排查效率。（一）系统分析方法的应用1.故障树分析（FTA）：以故障事件为顶事件，逐层分解至基本事件（如变压器油温过高的顶事件，可分解为冷却系统故障、绕组短路、环境温度过高等中间事件），通过逻辑门（与、或、非）梳理因果关系，缩小排查范围。2.鱼骨图分析法：从“人、机、料、法、环”五个维度分析故障成因（如断路器拒动的鱼骨图，“人”维度包含操作失误、维护不到位；“机”维度包含机构磨损、电源故障等），帮助全面识别潜在因素。（二）技术手段的精准应用1.继电保护测试：通过继电保护测试仪模拟故障电流、电压，验证保护装置的动作逻辑与定值准确性，快速定位二次回路或装置硬件故障。2.红外与超声波检测：红外热成像可直观呈现设备发热点（如接头松动、绕组过热）；超声波检测则捕捉局部放电、气体泄漏的超声信号，辅助定位GIS、变压器等设备的隐性故障。3.在线监测系统回溯：调取故障前后的在线监测数据（如变压器油色谱、线路负荷曲线），结合故障录波图，分析故障发生的时序与诱因，为排查提供数据支撑。（三）排查流程的标准化实施故障排查需遵循“先外后内、先易后难”的原则：首先核查设备外观、二次回路接线、运行参数等易查项；再通过试验、检测手段深入分析内部故障。例如，断路器拒动时，先检查操作电源、控制回路，再测试操作机构机械特性，最后排查灭弧室绝缘状态，确保排查过程逻辑清晰、效率最优。四、维护与排查的协同优化机制维护与故障排查并非孤立环节，需构建“数据共享、策略联动、能力共进”的协同机制，提升电力系统运维效能。（一）全生命周期数据管理建立设备“健康档案”，整合日常维护记录、故障排查报告、试验数据等信息，形成全生命周期数据库。通过大数据分析挖掘设备故障规律（如某型号断路器的机械故障高发周期），为维护计划制定提供依据；同时，故障排查时可快速调取历史数据，缩短原因溯源时间。（二）闭环管理的策略联动维护中发现的隐患（如绝缘子污秽、接头温升）需作为故障排查的重点关注对象，避免隐患发展为故障；故障排查结果（如保护定值错误、设备设计缺陷）则反馈至维护策略，优化巡检周期、试验项目或技术改造方案。例如，某线路因鸟害频繁跳闸后，维护策略新增“驱鸟装置安装”与“鸟害隐患专项巡检”，形成“隐患—故障—优化”的闭环。（三）人员能力的协同提升电力运维人员需兼具维护与排查能力，通过跨专业培训（如变电运维人员学习继电保护原理、线路运维人员掌握无人机巡检技术）、典型案例复盘（组织故障排查案例分析会，分享经验教训）、实操演练（模拟复杂故障场景，提升应急处置能力），打造复合型运维团队。五、典型案例与经验总结（一）案例：变压器油温异常升高的排查与处置某220kV变电站主变油温持续升高，超过警戒值。运维人员首先调取在线监测系统的油色谱数据，发现乙炔含量显著上升（从无到超标），结合绕组温度传感器数据，初步判断绕组存在局部放电或短路故障。随后停电检修，通过绕组变形测试仪检测，发现绕组存在轻微变形；进一步拆解检查，确认绕组绝缘因长期过负荷出现局部老化，导致匝间短路。处置措施为更换绕组、过滤变压器油，恢复后设备运行正常。（二）经验总结1.重视状态监测数据：油色谱、红外测温等在线监测数据是故障预警的“眼睛”，需建立数据异常告警机制，第一时间响应隐患。2.构建快速响应机制：故障发生后，需在最短时间内隔离故障设备、恢复非故障区域供电，同时启动排查流程，避免故障扩大。3.强化跨专业协作：变压器故障排查涉及油务、电气试验、检修等多专业，需建立协作机制，整合技术资源，提升排查精准度。结语电力系统设备维护与故障排查是一项兼具技术深