电力系统维护与故障处理技术指导

电力系统维护与故障处理技术指导电力系统作为能源供应的核心枢纽，其稳定运行直接关系到社会生产与居民生活的可靠性。高效的维护策略与精准的故障处理技术，是保障电网安全、提升供电质量的关键支撑。本文结合电力行业实践经验，从维护要点、故障诊断、处理流程到技术趋势，系统梳理电力系统运维的核心技术逻辑，为从业者提供兼具理论性与实操性的技术指导。一、电力系统维护的核心要点电力系统维护需建立“预防为主、综合治理”的体系，围绕设备全生命周期管理，重点关注设备巡检、状态监测、定期试验三大维度，实现隐患的早发现、早处置。（一）设备巡检的精细化实施日常巡检需覆盖输电线路、变电设备、配电设施的关键参数与状态：输电线路：重点检查导线弧垂、绝缘子污秽/破损、金具锈蚀、杆塔基础沉降，结合无人机巡检（复杂地形或特高压线路）提升效率；变电设备：变压器油位/油温、断路器分合闸指示、GIS气室压力、电容器外壳变形等，需按“看、听、嗅、测”四步法（观察外观、监听异响、嗅辨异味、测试参数）逐项排查；配电系统：台区变压器负载率、低压电缆接头温度、配电箱防护等级，尤其关注老旧小区配电设施的绝缘老化问题。巡检周期需结合设备类型、运行环境动态调整：城市核心区变电站宜每周巡检1次，郊区线路可每季度1次；极端天气（台风、暴雪）后需立即开展特巡。（二）状态监测的智能化升级通过在线监测技术实时捕捉设备隐性缺陷，构建“数据驱动”的维护模式：温度监测：在电缆接头、母线排、变压器绕组等易发热部位部署光纤测温或无线测温传感器，实时预警过热风险；局部放电监测：采用特高频（UHF）、超声波（AE）技术监测GIS、变压器的局放信号，结合AI算法识别放电类型（电晕、沿面放电等）；绝缘监测：对电缆、避雷器等设备开展介损测试、绝缘电阻检测，通过“历史数据对比+同类设备对标”判断绝缘劣化趋势。监测数据需建立“阈值预警+趋势分析”机制：当某变电站变压器局放信号周增长率超30%时，触发专项诊断流程。（三）定期试验的标准化执行定期试验是验证设备性能的核心手段，需严格遵循规程开展：绝缘试验：变压器绕组绝缘电阻测试（需记录环境温湿度）、电缆耐压试验（采用变频串联谐振装置），重点关注试验前后参数的一致性；继电保护校验：模拟短路、接地故障信号，验证保护装置的动作逻辑与时限，确保“四性”（可靠性、选择性、速动性、灵敏性）达标；传动试验：对断路器、隔离开关开展分合闸传动，检查机械特性（如分闸时间、弹跳次数）与电气控制回路的匹配性。二、常见故障类型及诊断技术电力系统故障具有“类型多样、诱因复杂”的特点，需结合故障特征+诊断工具精准定位，典型故障场景与诊断方法如下：（一）故障类型分类输电线路故障：雷击导致的绝缘子闪络、树障引发的相间短路、覆冰造成的导线断线；变电设备故障：变压器绕组匝间短路（油温骤升、油色谱异常）、GIS气室SF₆泄漏（密度继电器报警）、保护装置误动（无故障时跳闸）；配电系统故障：台区变压器过载（三相电流不平衡）、低压电缆接地故障（零序电流突变）、配电箱火灾（绝缘老化+积尘）。（二）诊断技术应用1.红外热成像诊断利用红外测温仪捕捉设备表面温度场，快速定位发热缺陷：变压器套管发热（温度＞80℃）：多为接触不良或内部绝缘劣化；电缆接头过热（温差＞15K）：需立即停电处理，防止绝缘击穿。2.局部放电检测通过特高频传感器采集GIS、变压器的局放信号，结合时域/频域分析判断故障类型：电晕放电（信号集中在高频段）：多为导体表面毛刺；沿面放电（信号含低频成分）：需重点检查绝缘子污秽或裂纹。3.故障录波分析利用故障录波器记录故障瞬间的电压、电流波形，通过“波形特征+相量分析”定位故障点：相间短路：故障相电流骤增、电压骤降，结合行波定位技术（A、B、C相行波到达时间差）可缩小故障范围至数百米内。三、故障处理的标准化流程故障处理需遵循“安全隔离→原因分析→修复验证”的闭环逻辑，确保快速恢复供电并杜绝次生故障。（一）故障隔离与安全措施快速定位：依托SCADA系统的遥测/遥信数据、馈线自动化（FA）的故障指示器，5分钟内锁定故障区段；安全隔离：按“停电→验电→挂地线→设置围栏”流程，隔离故障设备，防止触电事故；信息通报：向调度、运维班组同步故障信息，启动应急抢修预案。（二）故障原因深度分析结合检测数据+历史记录，采用“故障树分析法”（FTA）追溯根源：变压器油色谱异常（H₂、CH₄含量剧增）：排查绕组匝间短路或铁芯多点接地；线路跳闸（重合闸失败）：结合红外测温、无人机巡检，分析是否为雷击、树障或鸟害。案例：某110kV线路跳闸，通过故障录波发现A相电流突变，无人机巡检定位到#123杆塔绝缘子击穿，原因为雷击导致绝缘劣化。（三）修复实施与效果验证修复方案：根据故障类型制定针对性方案（如更换绝缘子、修复绕组、调整保护定值）；作业管控：执行“两票三制”（工作票、操作票，监护制、复诵制、核对制），确保作业安全；验证测试：恢复供电后，带负荷测试设备参数（如变压器负载率、线路压降），通过“故障复现模拟”验证修复效果（如模拟短路信号，检查保护动作逻辑）。四、预防性维护策略的优化实践预防性维护是降低故障概率的核心手段，需结合状态检修、大数据预测、备件管理实现精准运维。（一）状态检修的动态实施基于设备状态评价结果（如变压器健康度评分），制定差异化检修计划：健康度A级设备：延长检修周期至6年/次；健康度C级设备：缩短至1年/次，重点开展绝缘修复。引入RCM（以可靠性为中心的维护）理念，对关键设备（如500kV变压器）开展FMEA（故障模式与影响分析），优先处置高风险故障模式。（二）大数据预测的落地应用构建设备健康度模型，整合监测数据、气象信息、历史故障记录，实现故障预测：某省电网通过LSTM神经网络模型，预测变压器油温异常的准确率达92%，提前72小时预警；利用台区负荷曲线的“峰谷特征”，预测配电变压器过载风险，指导增容改造。（三）智能备件管理体系备件选型：建立“设备型号-备件编码-技术参数”的关联库，确保备件兼容性；库存优化：采用RFID技术跟踪备件生命周期，结合预测性维护需求，实现“Just-In-Time”补货；应急备件：在偏远变电站部署智能备件柜，通过人脸识别+权限管理，保障抢修效率。五、典型故障处理案例解析案例1：变压器油温异常升高故障故障现象：某220kV变电站#2主变油温达85℃（正常≤75℃），油色谱检测H₂含量120μL/L（正常≤100μL/L）。诊断过程：红外测温发现高压绕组温度98℃（热点温度超阈值），结合绕组变形测试仪检测，确认绕组匝间短路。处理措施：停电吊罩检修，更换受损绕组，恢复后油色谱H₂含量降至20μL/L，油温恢复正常。案例2：10kV线路短路故障故障现象：某馈线速断保护动作，重合闸失败，故障指示器显示#01-#05杆区间故障。诊断过程：无人机巡检发现#03杆A相绝缘子击穿，导线与横担短路，原因为长期积污+雷击。处理措施：更换复合绝缘子，清理线路通道树障，恢复供电后带负荷测试，三相电流平衡。六、技术发展与未来趋势电力系统运维正朝着“智能化、数字化、协同化”方向演进，核心技术趋势包括：（一）智能巡检机器人搭载激光雷达、多光谱相机的巡检机器人，实现变电站“无人值守+自主巡检”，2023年某电网应用后，缺陷识别效率提升40%。（二）数字孪生技术构建电力系统虚拟模型，实时映射物理设备状态，支持故障模拟与预案推演：某特高压换流站通过数字孪生，将故障处置时间从4小时缩短至1.5小时。（三）区块链技术应用在设备巡检、试验数据存证中引入区块链，确保数据不可篡改：某省电网试点后，运维数据可信度提升至99.9%，助力设备状态评价更精准。