电力系统故障诊断与维护案例

在电力系统运行中，各类故障的及时诊断与有效维护是保障电网安全稳定的核心环节。以下结合实际运维场景，通过典型案例阐述故障诊断思路与维护策略，为一线人员提供参考。案例一：变压器绕组匝间短路故障诊断与修复故障背景与现象某220kV变电站#2主变在负荷高峰时段，监控系统发出“轻瓦斯动作”信号，油温较平日升高约8℃（负荷率无明显变化）。现场检查发现呼吸器硅胶变色、油位略降，初步判断内部存在异常。诊断过程1.油色谱分析：采集油样送检，结果显示H₂（120μL/L）、CH₄（85μL/L）、C₂H₂（5μL/L）含量超标，产气速率加快。结合三比值法（H₂/CH₄≈1.4、CH₄/C₂H₄≈2.1、C₂H₂/C₂H₄≈0.2），判断为“低温过热+局部放电”，故障点指向绕组/铁芯。2.红外热成像检测：对本体及套管测温，发现低压侧绕组出线套管与本体连接处温度达95℃（环境32℃），明显高于其他部位（约65℃），锁定绕组区域。3.停电检修验证：停电后拆除顶盖，发现低压绕组某匝绝缘纸碳化、导线局部烧蚀，确认匝间短路。维护实施1.绕组修复：真空干燥铁芯，更换受损绕组段（同型号铜导线绕制、浸漆固化），恢复绝缘结构。2.油处理：真空滤油、脱气后补充新油，更换呼吸器硅胶。3.试验验证：完成绝缘电阻、直流电阻、变比等试验，参数符合规程后投运，油温恢复正常，瓦斯信号未再触发。经验启示油色谱分析是变压器“早期预警器”，需结合产气组分、速率及三比值法综合判断。红外热成像应在负荷稳定时开展，对比历史数据可提高故障识别精度。绕组修复后需严格执行绝缘处理与出厂试验标准，彻底消除隐患。案例二：110kV输电线路雷击断线故障定位与治理故障背景与现象某山区110kV甲-乙线雷雨过后跳闸，重合闸失败。调度显示“永久性接地故障”，线路全长35km，途经多山区域，传统巡线难度大。诊断过程1.故障录波器分析：保护录波显示故障电流瞬时大电流后骤降，伴随高频振荡，结合雷暴记录，初步判断为雷击故障。2.无人机巡检：搭载红外热像仪与高清摄像头的无人机沿线路飞行，在距甲站22km处发现#45塔A相导线断线，绝缘子炸裂、弧垂异常。3.地面复核：现场确认A相导线因雷击过电压绝缘击穿、电弧烧断，绝缘子串受损。维护实施1.导线更换：同规格钢芯铝绞线液压压接，更换防污型复合绝缘子（提升防雷性能）。2.防雷优化：#45塔及相邻3基杆塔加装线路避雷器，调整导线弧垂至设计值（消除放电隐患）。3.试运行监测：恢复送电后，在线监测负荷、温度及绝缘参数，72小时无异常。经验启示雷击故障需结合气象、录波与无人机巡检快速定位，山区线路优先采用“空-地”协同诊断。复合绝缘子在潮湿、多雷地区防雷性能优于瓷绝缘子，可作为重点区段升级选型。线路弧垂调整需考虑温度、覆冰等因素，避免环境变化引发二次故障。案例三：220kV变电站母差保护误动故障排查与优化故障背景与现象某220kV变电站220kV母线差动保护无征兆动作，跳开母线上所有断路器，导致大面积停电。一次设备无明显故障，保护装置无硬件告警。诊断过程1.二次回路检查：保护采样数据显示某间隔CT采样值突变，排查发现CT端子排松动（接触电阻增大，采样电流“毛刺”干扰）。2.定值与逻辑复核：母差保护定值（差动门槛0.3In）偏低（未考虑新投运设备电容电流）；谐波制动系数（0.15）偏小，抗干扰不足。3.模拟试验验证：实验室模拟CT松动、谐波干扰，保护重复误动，确认定值与逻辑缺陷。维护实施1.二次回路整改：紧固所有CT/PT端子排，二次电缆屏蔽处理，消除接触不良与电磁干扰。2.保护定值优化：重新核算电容电流，差动门槛调整为0.5In；谐波制动系数增至0.25。3.逻辑升级：装置软件增加“突变量+三次谐波”双重闭锁判据，避免单一干扰触发误动。4.验收试验：整组传动与带负荷测试通过，母线恢复正常运行。经验启示继电保护误动多源于二次回路隐患或定值/逻辑缺陷，需从“硬件-定值-逻辑”三维排查。新投运设备或电网结构变化后，应重新核算保护定值，避免沿用旧参数。二次回路维护需注重细节（端子排紧固、电缆屏蔽），是防误动的关键。案例四：10kV配电网谐振接地故障处理与预防故障背景与现象某10kV城区配电网A相接地，故障指示器触发，但试拉线路后故障未消除，系统出现间歇性弧光过电压，PT铁芯饱和、发出异响。诊断过程1.故障性质判断：母线三相电压A相降为0，B、C相升至线电压（约10kV），伴随电压波动，判断为谐振接地（非金属性接地）。2.消弧线圈检查：消弧线圈补偿度为“欠补偿”，档位未随负荷调整，导致电容电流与电感电流不匹配，引发铁磁谐振。3.故障录波分析：PT二次侧录波显示三次谐波分量，幅值随时间振荡，确认谐振故障。维护实施1.消弧线圈调整：补偿方式改为“过补偿”，档位调整使补偿度10%~15%，投入自动跟踪补偿模式。2.PT消谐处理：PT开口三角绕组接入阻尼电阻（约100Ω），抑制铁磁谐振过电压。3.线路排查：结合故障指示器与人工巡线，发现某分支电缆接头绝缘破损（高阻泄漏），更换接头并绝缘处理。4.系统优化：关键节点加装暂态录波型故障定位装置，缩短接地故障查找时间；雨季前检查消弧线圈补偿度。经验启示配电网单相接地需区分“金属性接地”（优先试拉）与“谐振接地”（调整消弧线圈/抑制谐振）。消弧线圈补偿度应随系统负荷、线路投切动态调整，自动跟踪装置可提高响应速度。高阻接地易引发谐振，需结合录波与巡检精准定位，避免盲目试拉。总结与展望电力系统故障诊断与维护需建立“现象-分析-验证-治理”闭环流程，结合传统手段（油色谱、红外、录波）与新兴技术（无人机