沈紅權(quán) 楊立明 張苗 國網(wǎng)浙江余姚市供電公司

油田變配電設(shè)備維護(hù)檢修管理系統(tǒng)

沈紅權(quán) 楊立明 張苗 國網(wǎng)浙江余姚市供電公司

油田電力變配電設(shè)備監(jiān)控與管理系統(tǒng)是在電纜室的外壁上安裝局部放電傳感器，通過數(shù)據(jù)連接線連接到工控機(jī)，電纜室的電纜線上和斷路器室的動觸點位置安裝光纖光柵溫度傳感器，通過光纖分路器進(jìn)行信息匯總，再經(jīng)過光纜連接到主管理的工控機(jī)上。變配電設(shè)備在線監(jiān)控系統(tǒng)主要由光纖光柵溫度傳感器、局部放電傳感器和主機(jī)三部分組成。變配電設(shè)備在線監(jiān)控系統(tǒng)最大的特點就是實時性和便利性，可以實時在線監(jiān)測變配電設(shè)備的運行狀態(tài)參數(shù)，評估設(shè)備的安全等級，消除潛在危險源，而且整個系統(tǒng)的安裝和調(diào)試非常簡單，安全可靠，省時省力。

變配電；設(shè)備檢修；設(shè)備維護(hù)；實時監(jiān)控

變配電設(shè)備的可靠性為油氣田的安全生產(chǎn)提供了重要的保障，是石油企業(yè)安全生產(chǎn)和管理的重要環(huán)節(jié)。近年來油田企業(yè)的生產(chǎn)平臺實現(xiàn)了電力組網(wǎng)，對電力供應(yīng)的穩(wěn)定性提出了更高的要求。但當(dāng)前大多數(shù)油田企業(yè)的變配電設(shè)備的檢修和維護(hù)仍然采用人工的方式定期對設(shè)備進(jìn)行檢查和維護(hù)，這樣不僅時效性非常差，而且成本也高，設(shè)備出現(xiàn)故障后不能及時得到檢修，影響企業(yè)的正常生產(chǎn)運行。因此石油企業(yè)需要一種實時、安全的變配電設(shè)備在線監(jiān)控系統(tǒng)，以便于實時對設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，準(zhǔn)確地預(yù)測潛在的危險，及時采取相應(yīng)措施，消除安全隱患。

1 變配電設(shè)備維護(hù)檢修

1.1 變配電系統(tǒng)的組成

油田企業(yè)的變配電系統(tǒng)主要由變電設(shè)備、配電設(shè)備、照明配電設(shè)備、備用發(fā)電設(shè)備以及設(shè)備電源四個部分組成，它們的功能各不相同，但又相互聯(lián)系。

變配電系統(tǒng)中的變電設(shè)備主要由變壓器、設(shè)備電纜、設(shè)備電容器控制回路和接地裝置所構(gòu)成；配電設(shè)備由配電線路、電纜、支架和接地線組成；照明配電設(shè)備主要由線路分支開關(guān)、熔斷器、接地保護(hù)和漏電保護(hù)裝置構(gòu)成；備用發(fā)電設(shè)備和設(shè)備電源主要包括設(shè)備備用以及附屬裝置、開光和其他設(shè)備。

通常情況下這四部分是獨立運行工作的，但在特殊情況下也需要相互協(xié)調(diào)工作，所以必須保證系統(tǒng)每一部分都能正常運行，不能出現(xiàn)任何差錯，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障必須及時檢修維護(hù)，保證變配電系統(tǒng)的正常運行。

1.2 設(shè)備狀態(tài)檢修的定義

設(shè)備狀態(tài)檢修是指應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)對設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，并進(jìn)行專業(yè)的診斷，得到設(shè)備運行的實時狀態(tài)信息，從而判斷變配電設(shè)備是否存在異常，以及預(yù)知變配電設(shè)備將來可能發(fā)生的故障，在故障發(fā)生前對相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行針對性的檢修。

1.3 變配電設(shè)備維護(hù)檢修的內(nèi)容

油田企業(yè)要安全順利的進(jìn)行生產(chǎn)工作就必須保障變配電設(shè)備的及時檢修與維護(hù)，傳統(tǒng)的設(shè)備檢修流程按操作順序的先后可以分為：確定設(shè)備檢修狀態(tài)、提出設(shè)備檢修計劃、設(shè)備檢修計劃的實施和設(shè)備檢修驗收四個階段。

確定設(shè)備檢修狀態(tài)階段：根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)采集的設(shè)備實時運行狀態(tài)數(shù)據(jù)和設(shè)備的各項性能測試結(jié)果，并結(jié)合以往設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，對變配電設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行綜合全面的評估，確定設(shè)備的檢修等級，提出設(shè)備的最終檢修策略；提出設(shè)備檢修計劃階段：依據(jù)前一階段對設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的評估結(jié)果，提出設(shè)備的詳細(xì)檢修方案，保障設(shè)備接受正規(guī)的檢修；設(shè)備檢修計劃實施階段：這一階段主要是按照之前制定的檢修計劃，按時、定量地完成設(shè)備的檢修，管理人員應(yīng)對設(shè)備檢修的過程進(jìn)行監(jiān)督與控制，保證設(shè)備檢修的質(zhì)量；設(shè)備檢修驗收階段：對設(shè)備的檢修結(jié)果進(jìn)行最終驗收，對設(shè)備各項性能進(jìn)行測試，看其能否達(dá)到正常變配電設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。

2 常見故障與處理

2.1 電力變壓器

變壓器工作時聲音異常，這時要檢測變壓器的電壓以及電流，引起這種故障的可能原因有：①超負(fù)荷，變壓器發(fā)出“嗡嗡”的聲響，這時要對變壓器的負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整，使其在正常的指標(biāo)范圍之內(nèi)；②系統(tǒng)短路，變壓器內(nèi)部通過很大的短路電流時，會使變壓器產(chǎn)生很大的噪聲，當(dāng)遇到這種情況時需要啟動變壓器的保護(hù)裝置；③零部件松動或脫落，比如鐵芯松動使變壓器產(chǎn)生強烈而雜亂無章的噪聲，遇到這種情況必須立即停止變壓器的運行，并進(jìn)行專業(yè)的檢修。

當(dāng)油色有明顯的變化時，應(yīng)立即對變壓器油進(jìn)行取樣測試，若發(fā)現(xiàn)里面含有水分和碳粒的成分，油的閃點會降低，酸價就會增高，這時要對變壓器內(nèi)部的絕緣油進(jìn)行過濾，濾去雜質(zhì)和水分，達(dá)到合格的標(biāo)準(zhǔn)后再放入到變壓器中；并對變壓器的吊芯進(jìn)行檢查，吊芯若有放電痕跡，應(yīng)檢修處理。

2.2 斷路器

油斷路器的油顏色和油的位置不對時，應(yīng)該盡快停止油斷路器的工作，重新?lián)Q油；并檢查觸頭的情況。

當(dāng)油斷路器中油箱溫度明顯升高、油斷路器內(nèi)部有放電聲或者其他響聲、接線端端頭嚴(yán)重發(fā)熱、油斷路器的套管上有明顯的裂痕和損壞時，應(yīng)停止油斷路器的工作，檢查處理器的工作狀態(tài)。

超行程減少，其測量的值超過了規(guī)定的數(shù)值，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)是因為真空滅弧室的真空度下降造成的，此時應(yīng)立即更換真空滅弧室。

2.3 并聯(lián)電容器

并聯(lián)電容器的外殼鼓脹或者發(fā)生爆裂，應(yīng)立即更換電容器。

并聯(lián)電容器在運行時若因為某一故障跳閘，應(yīng)檢查電容器的外部是否有放電閃爍、過熱或者漏油現(xiàn)象。如果出現(xiàn)上述現(xiàn)象，則應(yīng)立即更換電熔絲。更換好之后，嘗試一次送電試驗；如果還是不能正常工作，則需要停止變配電設(shè)備的工作，通過試驗確定故障原因，并進(jìn)行檢修。

3 監(jiān)控與管理系統(tǒng)設(shè)計

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

油田電力變配電設(shè)備在線監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。在電纜室的外壁上安裝局部放電傳感器，通過數(shù)據(jù)連接線連接到工控機(jī)，電纜室的電纜線上和斷路器室的動觸點位置安裝光纖光柵溫度傳感器，通過光纖分路器進(jìn)行信息匯總，再經(jīng)過光纜連接到主管理的工控機(jī)上。電纜載流量計算軟件不包括內(nèi)部的電纜模型，其中軟件計算中需要的實時電流數(shù)據(jù)來自DMS系統(tǒng)，所需的溫度數(shù)據(jù)來自光纖光柵溫度傳感器。工控機(jī)接收系統(tǒng)可上傳各種數(shù)據(jù)信息，并在軟件的界面上進(jìn)行實時顯示。一旦出現(xiàn)異常，工控機(jī)就會及時監(jiān)測到這種異常，并控制聲光報警裝置發(fā)出相應(yīng)的報警信息。

3.2 系統(tǒng)的主要部件與功能實現(xiàn)

變配電設(shè)備在線監(jiān)控系統(tǒng)主要由光纖光柵溫度傳感器、局部放電傳感器和主機(jī)三部分組成。

圖1 變配電設(shè)備在線監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在選擇光纖光柵溫度傳感器時，對光纖的絕緣和導(dǎo)熱性能、光柵的保護(hù)強度和應(yīng)力集中損壞系數(shù)進(jìn)行了綜合的考慮，最終選擇了Brag光纖光柵作為傳感器的基本單元，其光柵的封裝采用了環(huán)氧樹脂和陶瓷兩層結(jié)構(gòu)。光纖光柵溫度傳感器的尺寸非常小巧，特別適合在狹小的空間內(nèi)進(jìn)行安裝，具體尺寸為26mm×3.1mm×3.1mm。光纖光柵溫度傳感器通過光纜與工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，并采集相應(yīng)位置的溫度信息。

局部放電傳感器的主體外殼采用了陽極氧化處理的鋁合金外殼，并使用硅膠進(jìn)行密封，能夠?qū)ν獠康碾姶鸥蓴_產(chǎn)生有效的屏蔽。與主體相連的超聲探頭使用樹脂進(jìn)行封裝。放電傳感器的內(nèi)部主要由TEV傳感頭、阻容濾波電路模塊、信號放大電路模塊、AD轉(zhuǎn)化電路模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和電源電路模塊組成。局部放電傳感器通過數(shù)據(jù)線連接到工控機(jī)，采用Modbus通信協(xié)議與工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)信號傳輸。

系統(tǒng)主機(jī)除了核心部件工控機(jī)之外還包括報警器、光端機(jī)、光解調(diào)儀和一些計算機(jī)等必要的硬件。主機(jī)的軟件系統(tǒng)由VisualC++語言開發(fā)設(shè)計，使用的數(shù)據(jù)庫是SQLServer2008。軟件系統(tǒng)主要功能包括：實時數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示、歷史數(shù)據(jù)的查詢、數(shù)據(jù)趨勢曲線的繪制、異常數(shù)據(jù)的匯總和顯示、數(shù)據(jù)通信的參數(shù)設(shè)置等，還提供一個人性化、可視化的功能綜合界面。當(dāng)有設(shè)備異常時，軟件系統(tǒng)就會接收到相應(yīng)的異常數(shù)據(jù)，并在可視化界面進(jìn)行實時顯示，同時控制聲光報警器發(fā)出報警信號。

3.3 系統(tǒng)主要特色

變配電設(shè)備在線監(jiān)控系統(tǒng)最大的特點就是實時性和便利性，可以實時在線監(jiān)測變配電設(shè)備的運行狀態(tài)參數(shù)，評估設(shè)備的安全等級，消除潛在危險源，而且整個系統(tǒng)的安裝和調(diào)試非常簡單，安全可靠，省時省力。除此之外，系統(tǒng)采用了多種先進(jìn)的前沿技術(shù)，使得監(jiān)測的結(jié)果更加全面，數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)分析更加準(zhǔn)確和可靠。

（欄目主持 關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.3.020