廣東省電力第一工程局 徐奕穆

關于電力電氣設備狀態(tài)檢修技術的研究

廣東省電力第一工程局 徐奕穆

隨著科學技術的飛速發(fā)展,國民經(jīng)濟的快速提升,人們對電力電氣設備的要求也越來越高。電力電氣設備能否可靠運行將直接影響到電力系統(tǒng)的安全性。本文通過對電力電氣設備狀態(tài)檢修技術的研究進展做以簡單的介紹,并進行粗淺的分析,進而發(fā)表一些淺見,以供廣大專家學者批評指正。

電力電氣設備狀態(tài)檢修技術

目前,電力電氣設備所采用的計劃檢修體制大多都存在著較為嚴重的缺陷,這使得我國每年在電力電氣設備的維修上都要消耗巨大的維修資金。長期以來,電力電氣設備的主要維修方式一直為定期檢修,而定期維修的周期很難進行準確確定,因此檢修周期常常是根據(jù)電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗來制定的。由于電力電氣設備的定期維修周期無法被準確制定,這就可能導致電力電氣設備出現(xiàn)維修不足或過度維修的情況。過度維修將會造成維修費用不斷增加,嚴重時還會出現(xiàn)沒有故障卻修出故障的現(xiàn)象;維修不足會造成電力電氣設備的可靠性不能達到要求,這將會造成設備障礙,嚴重時還能引發(fā)設備事故,甚至是電網(wǎng)事故。隨著新工藝、新技術在電力電氣設備制造業(yè)上的廣泛應用,如今的電力電氣設備在性能與質量上都有了很大提高。為此,電力電氣設備的檢修方法與制度也發(fā)生了較大的變化,電力電氣設備狀態(tài)維修技術取代電力電氣設備的定期檢修管理也已成為一種必然趨勢。

一、電力電氣設備狀態(tài)檢修的優(yōu)點

狀態(tài)檢修就是在設備狀態(tài)評價的基礎上,根據(jù)電力電氣設備狀態(tài)與分析診斷結果安排檢修項目與時間,并主動實施的一種電力電氣設備檢修方式。狀態(tài)檢修與定期檢修不同,定期檢修是一種預防性檢修,它主要以時間為基準;狀態(tài)檢修是一種響應性檢修,它主要以狀態(tài)為基準。相比之下,狀態(tài)檢修主要有以下幾點優(yōu)勢:第一,狀態(tài)檢修可以根據(jù)電力電氣設備的運行情況、試驗結果與結構特點,通過綜合分析來確定設備是否需要進行檢修,哪些項目需要進行檢修,具有較強的針對性,并且能夠獲取非常好的檢修效果。第二,對于工作狀態(tài)較好的設備,狀態(tài)檢修能夠延長檢修周期,這樣可以節(jié)省大量的財力、物力、人力。第三,狀態(tài)檢修大大的克服了定期檢修的不確定性與盲目性,進而使電力電氣設備的供電可靠率與安全性得到保障。

二、電力電氣設備功能的確定

(1)電力電氣設備的主要功能。維修活動的開展主要是圍繞著電力電氣設備的主要功能進行的,所以對電力電氣設備的主要功能進行確定就顯得尤為重要,必須要認真對待。例如,一臺三卷式50MVA、110kV降壓變壓器,其主要功能是將110kV的電壓轉換為10kV電壓和35kV,轉變容量的額定值為50MVA。

(2)電力電氣設備的次要功能。電力電氣設備除了具有主要功能外,同時還具有一些次要功能來輔助主要功能可以可靠實現(xiàn)。電力電氣設備的某些次要功能一旦發(fā)生障礙,會使電力電氣設備的主要功能受到嚴重影響,造成的后果甚至比設備喪失主要功能所造成的后果還要嚴重。例如,變壓器冷卻裝置可以為變壓器提供冷卻作用,是變壓器的次要功能,它一旦出現(xiàn)嚴重故障,可能會導致主變壓器燒毀,后果十分嚴重。所以,也十分有必要關注并清楚的了解電力電氣設備的這些次要功能。電力電氣設備的次要功能一般可分為四種:密封作用、支持作用、儀表監(jiān)視作用與防護作用。通常電力電氣設備越復雜、它的次要功能就越多。

(3)電力電氣設備的保護功能。電網(wǎng)供電具有高安全性與連續(xù)性的要求,為了降低故障后果與減少故障,電力電氣設備大都采用了保護裝置,如斷路器壓力閉鎖裝置、繼電保護裝置等。其作用方式一般可分為4種形式:一旦發(fā)生故障則設備停止工作;設備不正常運行的異常告警或提醒;消除或緩解由于故障產(chǎn)生的不正常狀態(tài);接替已失效的功能。電力電氣設備由于安裝了保護裝置,這可以使故障后果顯著降低,從而使得被保護設備的故障維修需求降低,即保護裝置的存在影響著維修策略的選擇。例如:在保護裝置能夠正常工作的前提下,斷路器機構液壓系統(tǒng)因設有壓力異常報警,就可以不檢查機構液壓系統(tǒng)的閉鎖情況和不予維修。因而,對機構液壓系統(tǒng)的維修可轉換為對壓力異常報警裝置的檢查和維修。

三、電氣設備的重要度評估及在線監(jiān)測與故障診斷方法

(1)電力電氣設備重要度評估。變電站內電力電氣設備的型號與裝置繁雜多樣,要對全面設備進行狀態(tài)檢修非常繁瑣麻煩,并且沒有必要。所以需要對裝置與設備進行重要度評估與篩選,從而使電力電氣設備狀態(tài)檢修的可操作性更強。對設備重要度評估的常見方法有模糊Fuzzy聚類方法、層次分析法、蒙特卡羅仿真法與模糊綜合評判等,其中蒙特卡羅仿真法和層次分析法比較簡單易用,據(jù)此對電力電氣設備進行設備重要度評估,并得出相應的評估與篩選結果。

(2)在線監(jiān)測與故障診斷方法。電力電氣設備狀態(tài)檢修策略的確定需要故障診斷系統(tǒng)與在線監(jiān)測系統(tǒng)的支持。目前,在線監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)應用得越來越廣泛,例如介質損耗監(jiān)測系統(tǒng)、油色譜監(jiān)測系統(tǒng)、局部放電監(jiān)測系統(tǒng)等,其能實現(xiàn)連續(xù)的自動監(jiān)測、數(shù)據(jù)記錄、存儲,異常報警等。在線監(jiān)測與離線檢測并不是對立的,而是相輔相成的,在線監(jiān)測發(fā)現(xiàn)設備異常后,必要時可在離線狀態(tài)下進行更為徹底的全面檢查,并且日常還可為狀態(tài)檢修基礎工作的開展收集數(shù)據(jù),提供必要的基礎信息支撐。故障診斷是狀態(tài)維修實施的重要前提,只有通過確立設備的失效模式與失效原因,才能夠對設備實施正確的維修方式并確定最優(yōu)的維修周期。首先要對設備進行故障診斷,然后確定各種故障的可能性、進而確立設備的故障診斷模型。以變壓器為例,其常用的故障診斷方法有:基于樸素貝葉斯網(wǎng)絡的故障診斷模型;粗糙集專家系統(tǒng);模糊粗糙集理論;粗糙集理論與可拓學相結合的診斷方法等等。而斷路器又有機械壽命分析法與電壽命分析法等。

四、紅外診斷技術在電力電氣設備狀態(tài)檢修中的應用

紅外診斷技術具有非接觸、遠距離、不停電、安全、靈活簡便以及投入產(chǎn)出比高的特點。它能夠檢測出不同類型的電力電氣設備外部接觸性過熱故障,同時還能有效地檢測出電力電氣設備內部導流回路的絕緣故障和缺陷。在現(xiàn)場對電氣設備進行故障診斷和紅外檢測時,經(jīng)常會遭受一些主觀因素與客觀因素的制約,所以我們應該考慮準確性的處理方法與印象因素。由于電力電氣設備在進行故障紅外診斷時,其故障診斷的判斷標準經(jīng)常是以設備的額定電流時的溫升為依據(jù),所以當檢測時,實際電流小于額定電流時,就應把現(xiàn)場實際溫升換算成為額定電流時的溫升:

其中Ip——設備額定電流

Ii——設備實際電流

Δθ——額電電流Ip時設備用載流導體故障點溫升,℃

Δθt——在實際運行電流Ii時設備內部截流導體故障點溫升,℃

K-設備內部導電賄賂溫升常數(shù)

任何一種紅外測量儀器對于電力電氣設備溫度信息的獲得,都是通過測量電力電氣設備表面的紅外輻射功率來實現(xiàn)的。而且在紅外診斷儀器接受來自目標紅外輻射功率相同的情況下,由于目標表面反射率不同將會得到不同的檢測結果。所以為了準確的測量電力電氣設備溫度,就必須要知道受檢目標的發(fā)射率值,并將該值作為計算溫度的重要參數(shù)輸入計算機,以便對所測量部件的溫度輸出值進行發(fā)射率修正。

五、結束語

電力電氣設備實施狀態(tài)檢修需要建立一個先進的狀態(tài)檢修管理體制,并且要采用科學合理的狀態(tài)判斷方法,同時還要提高相關人員素質。在對電力電氣設備進行狀態(tài)檢修時要以電力電氣設備當前的實際工作狀況為參照,而不能以其使用時間為主要依據(jù)。首先要對設備相關功能和重要度進行確定,然后再通過先進的壽命預測手段、狀態(tài)監(jiān)測手段、故障模型以及可靠性評價手段等判斷出電力電氣設備的狀態(tài),從而識別出故障的早期征兆,并對故障部位、故障發(fā)展趨勢及其及其嚴重程度作出判斷,依照分析診斷結果在電力電氣設備故障將發(fā)生之前或性能下降到一定程度進行維修。以使設備能夠安全穩(wěn)定、全性能、長周期、優(yōu)質的運行。

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