楊光糯，蔡 敏，朱 濤，曾小平，鄧海峰，陳 林

（1.國網(wǎng)湖北省電力公司，湖北 武漢 430077；2.國網(wǎng)湖北省電力公司宜昌供電公司,湖北 宜昌 443002）

0 引言

2008年，國家電網(wǎng)公司資產(chǎn)全壽命周期管理工作全面啟動，“三集五大”體系建設(shè)亦在逐步深化。在這一行業(yè)背景下，電網(wǎng)設(shè)備資產(chǎn)全壽命周期管理工作得到穩(wěn)步推進(jìn)[1-3]。

電網(wǎng)設(shè)備資產(chǎn)全壽命周期管理工作主要包括資產(chǎn)的規(guī)劃設(shè)計、采購建設(shè)、運行維護(hù)、退役報廢(再利用）等階段。其中，運行維護(hù)階段是電網(wǎng)設(shè)備資產(chǎn)全壽命周期管理的核心內(nèi)容，特別是技改大修[4-7]占用了運行維護(hù)階段大部分的資金投入[8],對電網(wǎng)資產(chǎn)全壽命周期成本產(chǎn)生顯著影響[9]。因此，針對電網(wǎng)設(shè)備的技改大修策略對其全壽命周期管理顯得尤為重要。

然而，現(xiàn)有的技改大修項目普遍缺少計劃性，統(tǒng)籌性差。盡管每年都制定年度計劃，但往往臨時性工作多，項目零散，變更頻繁，造成年度計劃執(zhí)行率不高[10-11]。雖然整站整線式技改大修策略在計劃性、統(tǒng)籌性方面有其獨特優(yōu)勢，但缺乏理論依據(jù)及相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理規(guī)范。由于上述問題，每年技改大修項目的確定和上報憑經(jīng)驗做決策的情況較嚴(yán)重，不能完全反映真正的項目需要[12]。

基于上述分析，針對現(xiàn)有的技改大修方案及其存在的問題，提出了電網(wǎng)設(shè)備綜合技術(shù)壽命評價方法，旨在為以整站整線為對象的技改大修項目提供直接的理論依據(jù)。

1 現(xiàn)有方案及其問題

國網(wǎng)公司《狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》[13]明確了電網(wǎng)設(shè)備的技改大修立項流程和規(guī)則，主要涉及了技改大修研判、擬拆除設(shè)備處置研判、技術(shù)和大修項目立項評分評價方法等內(nèi)容。圖1為電網(wǎng)設(shè)備技改大修項目立項流程圖。首先，通過技改大修研判區(qū)分出設(shè)備的技改大修需求；其次，對需要技改的設(shè)備審核其是否屬于規(guī)劃庫改造項目，若否，則需要進(jìn)行項建；最后，對擬拆除設(shè)備進(jìn)行處置，并將其錄入技改大修項目儲備、排序。對無需技改的設(shè)備可直接進(jìn)行大修項建、評分、審查和排序。因這一方法主要針對單一設(shè)備，當(dāng)設(shè)備數(shù)量過多時，項目統(tǒng)籌性不足的問題顯得尤為嚴(yán)重[14-15]。

在電網(wǎng)設(shè)備技改大修項目立項過程中，技改大修研判至關(guān)重要，圖2為目前的技改大修研判邏輯圖?，F(xiàn)有的研判邏輯主要考慮了狀態(tài)評價結(jié)果、反措和應(yīng)急要求，忽視了設(shè)備運行不良工況及自然壽命等因素的影響；且LCC技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價側(cè)重經(jīng)濟(jì)性，對設(shè)備技術(shù)壽命的考慮不足[16]。

綜上所述，可將電網(wǎng)設(shè)備在技改大修方面存在的主要問題歸納為兩方面：一是生產(chǎn)技改管理方面，立項的針對性、科學(xué)性不高，且其針對的是單一設(shè)備，導(dǎo)致項目安排統(tǒng)籌性不足，部分年度技改大修計劃項目實施困難，項目資金完成比率不高[17]；二是技術(shù)壽命方面，技改大修項目立項和退運處置環(huán)節(jié)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)、管理規(guī)范、信息系統(tǒng)不完善，導(dǎo)致電網(wǎng)設(shè)備的全壽命周期管理缺乏技術(shù)性[18]?；诖耍こ躺虾屠碚撋隙计惹行枰獙で笠惶走m用于電網(wǎng)設(shè)備的技術(shù)壽命體系，既可以為整站整線的技改大修提供直接依據(jù)，又可以為電網(wǎng)設(shè)備的全壽命周期管理提供更適合的壽命依據(jù)。

2 綜合技術(shù)壽命

為解決現(xiàn)有技改大修方案的不足，同時考慮到電網(wǎng)設(shè)備的技術(shù)壽命與各設(shè)備的工作原理、運行特點等技術(shù)特征密切相關(guān)，故本文在綜合考慮壽命周期技術(shù)化和設(shè)備差異性的基礎(chǔ)上，首次提出了綜合技術(shù)壽命評價方法。其目的在于量化各設(shè)備的技術(shù)壽命狀態(tài)，進(jìn)一步得出單元、變電站、線路等整體的技術(shù)壽命。通過這一壽命評價方法，可得到各個層次的技術(shù)壽命，并將其用于整站整線技改大修項目的立項依據(jù)。

圖2 電網(wǎng)設(shè)備技改大修研判邏輯圖Fig.2 Logic diagram of the power equipment technical improvement and overhaul analysis

2.1 綜合技術(shù)壽命的概念

綜合技術(shù)壽命由設(shè)備的自然壽命、累積損耗壽命及評價損失壽命等三個方面構(gòu)成。其中，設(shè)備的自然壽命是指；電網(wǎng)設(shè)備自初次投運之日起，在電網(wǎng)中運行的實際年限；累積損耗壽命是指設(shè)備在運行過程中受不良工況、機械磨損等因素的累積作用所產(chǎn)生的不可逆影響，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備損耗的壽命；評價損失壽命是指電網(wǎng)設(shè)備當(dāng)前因存在缺陷或?qū)嶒灁?shù)據(jù)不合格等，通過狀態(tài)評價結(jié)果確定的損失壽命。

2.2 綜合技術(shù)壽命的內(nèi)涵

在電網(wǎng)設(shè)備綜合技術(shù)壽命評價過程中，充分考慮各設(shè)備的差異性，針對各個設(shè)備的運行特征，結(jié)合以往的統(tǒng)計經(jīng)驗以及相關(guān)行標(biāo)、國標(biāo)的規(guī)定，選取對各類設(shè)備技術(shù)壽命影響顯著的因素作為其壽命評價狀態(tài)量，并在評價方法中設(shè)定不同因素的權(quán)重，使單一設(shè)備、單元、變電站及線路的綜合技術(shù)壽命評價方法更加科學(xué)。

2.3 綜合技術(shù)壽命的取值

對于單一設(shè)備而言，其正常運轉(zhuǎn)實質(zhì)上是各元件的串聯(lián)運行，故取設(shè)備中各元件或狀態(tài)量的最大值作為設(shè)備的綜合技術(shù)壽命。具體做法如下：

1)對于變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、組合電器、開關(guān)柜等5類重大設(shè)備，設(shè)備的綜合技術(shù)壽命通過公式(1)求取。

式中，Lfcom表示綜合技術(shù)壽命，LfA表示設(shè)備的累積損耗壽命，Lfs表示評價損失壽命。

2)對于變電二次和輸電設(shè)備等其他無累計損耗效應(yīng)的設(shè)備，設(shè)備綜合技術(shù)壽命通過公式(2)求取。

式中，n為設(shè)備部件總數(shù)。

對于單元和變電站而言，取其內(nèi)各部分綜合技術(shù)壽命的平均值作為整體的綜合技術(shù)壽命。

(1)單元綜合技術(shù)壽命(Lfunit)，在評價得出各設(shè)備綜合技術(shù)壽命的基礎(chǔ)上，按公式(3)求出單元綜合技術(shù)壽命。

式中：Lfunit為單元綜合技術(shù)壽命，Lfdevice為該單元內(nèi)設(shè)備的綜合技術(shù)壽命，n為單元內(nèi)設(shè)備總臺數(shù)。

(2)變電站綜合技術(shù)壽命(LfTS)，根據(jù)公式（4）求變電站綜合技術(shù)壽命。

式中n′為變電站總單元數(shù)。

線路的綜合技術(shù)壽命取基礎(chǔ)、桿塔、導(dǎo)線等輸電設(shè)備綜合技術(shù)壽命的最大值，用單元綜合技術(shù)壽命計算公式求取。

2.4 綜合技術(shù)壽命的運用

由于綜合技術(shù)壽命評價量化了電網(wǎng)設(shè)備的技術(shù)壽命，故相應(yīng)的技改大修方案只需找出一個合適的閾值即可；關(guān)于技改大修閾值的選取則需要根據(jù)技術(shù)維護(hù)能力、安全等級要求、環(huán)境影響等因素共同選取。

2.4.1 技改原則

當(dāng)某一變電站綜合技術(shù)壽命大于其技改閾值，且站內(nèi)各單元綜合技術(shù)壽命大于其相應(yīng)的閾值時，可安排變電站整體進(jìn)行技術(shù)改造；當(dāng)變電站某一單元綜合技術(shù)壽命大于其技改閾值，且單元內(nèi)各設(shè)備綜合技術(shù)壽命大于其相應(yīng)的閾值時，可安排單元整體進(jìn)行技術(shù)改造；當(dāng)某一設(shè)備綜合技術(shù)壽命大于其技改閾值時，安排該設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造。

2.4.2 大修原則

當(dāng)設(shè)備綜合技術(shù)壽命滿足其大修閾值時，安排該設(shè)備進(jìn)行大修，設(shè)備大修后，相關(guān)部件或元件(狀態(tài)量)恢復(fù)初始狀態(tài)，即該部件綜合技術(shù)壽命數(shù)值歸零。基于以上技改大修原則，最終整站整線的技術(shù)改造原則既考慮了各設(shè)備的個體差異性，又實現(xiàn)了從整體角度進(jìn)行決策，一定程度上解決了立項科學(xué)性、工作統(tǒng)籌性的問題。

3 基于綜合技術(shù)壽命評價方法的技改大修策略

基于綜合技術(shù)壽命評價方法的立項流程如圖3所示，與現(xiàn)有的技改大修立項流程相比，增加了基于綜合技術(shù)壽命的整站整線技改研判和單元技改研判過程。具體流程如下：首先結(jié)合整站整線綜合技術(shù)壽命和其他技改需求對整站整線進(jìn)行技改判斷，對需要技改的整站整線進(jìn)行項建判定，若否，則對其進(jìn)行項建；然后，對于不需要技改的整站整線，結(jié)合其內(nèi)部單元的綜合技術(shù)壽命和其他技改需求對各單元進(jìn)行技改研判，對需要技改的單元進(jìn)行項建判定，若否，則對其進(jìn)行項建；其次，對于不需要技改的單元，結(jié)合其內(nèi)部設(shè)備的綜合技術(shù)壽命和設(shè)備的其他技改需求對其進(jìn)行技改研判，對需要技改的設(shè)備進(jìn)行項建判定，若否，則對其進(jìn)行項建；再次，對技改項目中的擬拆除設(shè)備進(jìn)行處置，并將其錄入技改大修項目儲備、排序；最后，對無需技改的設(shè)備進(jìn)行大修需求判定，若需要大修，可直接項建、評分、審查、立項和排序。

圖3 基于綜合技術(shù)壽命評價方法的電網(wǎng)設(shè)備技改大修立項流程圖Fig.3 Flow chart of overhaul and technological transformation decisions of network equipment based on comprehensive technical life evaluation methodology

經(jīng)過上述改進(jìn)后，電網(wǎng)設(shè)備技改大修立項流程在統(tǒng)籌規(guī)劃和整體決策方面將得到顯著優(yōu)化，使得電網(wǎng)設(shè)備整站整線式技改大修有理可循，有法可依。

4 案例分析

考慮技術(shù)維護(hù)能力、安全等級要求、環(huán)境影響等因素，得到某變電站的綜合技術(shù)壽命技改閾值定為60，單元的技改閾值定為70，設(shè)備的技改和大修閾值均定為80。

4.1 變電站評價結(jié)果

變電站共52個單元，其綜合技術(shù)壽命計算值分布如圖3所示，根據(jù)公式(3)由各單元的綜合技術(shù)壽命得到該變電站整體綜合技術(shù)壽命值為41.8。

圖4 單元綜合技術(shù)壽命分布圖Fig.4 Distribution of comprehensive technology of life Spacing unit

4.2 決策制定

由于該變電站綜合技術(shù)壽命值41.8，小于該處變電站技改閾值，故無需對該變電站進(jìn)行整體技術(shù)改造。本次評價的變電站內(nèi)單元共52個，按照上文提及的單元決策方案，綜合技術(shù)壽命超過閾值的8個單元可考慮進(jìn)行技改。對于不在整體技改單元內(nèi)的設(shè)備，依據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，安排設(shè)備技術(shù)改造；由于壽命統(tǒng)計數(shù)量過大，此處不一一列出。

4.3 決策對比與差異分析

實際中，這一變電站已于2015年列入生產(chǎn)技改儲備項目，改造的具體內(nèi)容包括：(1)9臺110 kV斷路器更換；(2)隔離開關(guān)更換：48處線路刀閘以及主變220 kV中性點若干刀閘、110 kV中性點若干隔離開關(guān)，建議整體更換主刀電動機構(gòu)和地刀手動機構(gòu)；(3)互感器更換：更換110 kV電流互感器共21臺。而本方法評價的結(jié)果是對綜合技術(shù)壽命超過閾值的8個單元進(jìn)行整體技改，效果與實際項目基本吻合，且其在項目統(tǒng)籌性方面優(yōu)勢明顯。

5 結(jié)論

通過基于綜合技術(shù)壽命評價方法對電網(wǎng)設(shè)備技改大修策略的研究，得出以下結(jié)論：（1）闡明了電網(wǎng)設(shè)備的現(xiàn)有技改大修存在的問題，指出以整站整線為對象的技改大修策略有其優(yōu)越性。（2）提出了綜合技術(shù)壽命評價方法，量化了各設(shè)備的技術(shù)壽命狀態(tài)；進(jìn)一步地，由各個設(shè)備的技術(shù)壽命狀態(tài)得出單元、變電站、線路等整體的技術(shù)壽命，同時為以整站整線為對象的技改大修決策提供了定量理論依據(jù)。（3）通過對綜合技術(shù)壽命評價方法的案例分析，其結(jié)果能準(zhǔn)確反應(yīng)設(shè)備的技術(shù)壽命；與現(xiàn)有的技改大修決策相比，體現(xiàn)出其立項科學(xué)性和項目統(tǒng)籌性的優(yōu)勢。

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