云南滇東雨汪能源有限公司 王飛麗 華能云南滇東能源有限責(zé)任公司 高宗賢

電力一次設(shè)備是電力系統(tǒng)中核心組成部分，在電力系統(tǒng)中一次設(shè)備主要包括電力電壓器、電力電抗器、電力斷路器、隔離開關(guān)、自動(dòng)開關(guān)、接觸器、母線及電力電纜線路等，是直接用于投入電力生產(chǎn)的電氣設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性，因此需關(guān)注電力一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。最初對(duì)電力一次設(shè)備運(yùn)行故障檢測(cè)的方式為人工方式，由技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電力一次設(shè)備調(diào)試、性能測(cè)試、外表觀察等，這種方式檢測(cè)效果較低，且對(duì)設(shè)備檢修人員技術(shù)水平要求非常高，完全憑借檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)識(shí)別設(shè)備故障，檢測(cè)結(jié)果主觀性過強(qiáng)。

隨著檢測(cè)技術(shù)的不斷提高，以及電力一次設(shè)備故障問題逐漸受到重視，相關(guān)學(xué)者與專家提出了一系列檢測(cè)方法，但在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)誤檢、錯(cuò)檢現(xiàn)象，誤檢率較高，已無法滿足電力一次設(shè)備故障檢測(cè)實(shí)際需求，國(guó)內(nèi)該方面技術(shù)水平相較國(guó)外還存在較大差距。電力一次設(shè)備故障主要取決于設(shè)備的絕緣性，而一次設(shè)備依靠絕緣油保證自身的絕緣性，當(dāng)絕緣油顏色、成分等指標(biāo)表現(xiàn)異常時(shí)，就會(huì)有極高的可能性出現(xiàn)故障，因此可從一次設(shè)備絕緣油角度出發(fā)，應(yīng)用油化驗(yàn)技術(shù)對(duì)設(shè)備故障檢測(cè)，形成一個(gè)新的檢測(cè)思路。

1 電力一次設(shè)備油化驗(yàn)及故障檢測(cè)

利用油化驗(yàn)技術(shù)對(duì)電力一次設(shè)備絕緣油進(jìn)行檢驗(yàn)，根據(jù)絕緣油的各方面表現(xiàn)，判斷設(shè)備是否存在故障，評(píng)價(jià)電力一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。一次設(shè)備絕緣油主要成分為一氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、水及少量氫氣，顏色表現(xiàn)為黃褐色，絕緣油主要儲(chǔ)存于電力一次設(shè)備儲(chǔ)油容器中，打開電力一次設(shè)備儲(chǔ)油容器，首先記錄下容器中絕緣油的顏色；然后對(duì)絕緣油進(jìn)行取樣，在取樣時(shí)需打開一次設(shè)備儲(chǔ)油容器的放油閥門，在放油閥門口接入塑料管，將塑料管一端放入到采樣瓶中，使絕緣油從儲(chǔ)油容器閥門口溢出，導(dǎo)入到采樣瓶中[1]。

為保證后續(xù)油化驗(yàn)色譜數(shù)據(jù)質(zhì)量、減小數(shù)據(jù)誤差，從放油管導(dǎo)入少量的絕緣油到采樣瓶?jī)?nèi)，對(duì)采樣瓶進(jìn)行沖洗，沖洗次數(shù)為三次，在采樣過程中要注意環(huán)境濕度和環(huán)境溫度，當(dāng)環(huán)境溫度大于20℃、環(huán)境濕度大于80%時(shí)不宜采樣，這樣環(huán)境中的水分會(huì)進(jìn)入到采集的絕緣油試樣中，或采集的絕緣油試樣中水分會(huì)蒸發(fā)掉，因此將采樣環(huán)境溫度控制在0～20℃，采樣環(huán)境濕度最好控制在30%～50%，此時(shí)采樣操作最佳[2]?？紤]到電力一次設(shè)備絕緣油中部分成分含有一定的毒性和腐蝕性，因此采樣瓶采用黑褐色玻璃瓶，容量為100ml。按照上述操作每隔10min 采樣一次、共采樣三次，將采集到的絕緣油試樣密封到采樣瓶?jī)?nèi)，放到背光處待測(cè)。

對(duì)采集到的絕緣油試樣進(jìn)行檢驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際需求此次采用LAIOF-AF44便攜式油分測(cè)定儀對(duì)試樣進(jìn)行檢測(cè)，將試樣滴到測(cè)定儀上，記錄每個(gè)試樣中一氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、水、氫氣及其他化學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)，每個(gè)試樣測(cè)量三次，取三次測(cè)量數(shù)據(jù)平均值作為最終油化驗(yàn)數(shù)據(jù)，將其上傳到計(jì)算機(jī)上，用于后續(xù)油化驗(yàn)色譜分析及故障檢測(cè)。

通過對(duì)油化驗(yàn)數(shù)據(jù)色譜分析，確定電力一次設(shè)備絕緣油狀態(tài)，正常情況下絕緣油顏色成深黃色或黃褐色，抽取顏色為淡黃色絕緣油試樣油化驗(yàn)數(shù)據(jù)作為分析樣本數(shù)據(jù)[3]?！峨娏σ淮卧O(shè)備絕緣油分析和判斷導(dǎo)則》規(guī)定，絕緣油中一氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、水、氫氣低于注意值時(shí)，設(shè)備絕緣油狀態(tài)為異常，其中一氧化碳注意值為≤900uL/L，甲烷注意值為≤25.45uL/L，乙烷注意值為≤5.5uL/L，乙烯注意值為≤2.5uL/L，水注意值為≥10mg/L，氫氣注意值為≤150uL/L。

利用色譜法計(jì)算出各項(xiàng)成分含量，其計(jì)算公式為F=KY，式中：F 表示在平衡條件下，電力一次設(shè)備絕緣油中某成分的含量；K 表示在一定溫度下的一次設(shè)備絕緣油中某成分的溶解度系數(shù)；Y 表示在平衡條件下一次設(shè)備絕緣油中某成分的濃度[4]。利用上述公式計(jì)算出各成分含量，并按照上述檢驗(yàn)一次設(shè)備絕緣油各項(xiàng)成分含量是否符合標(biāo)準(zhǔn)，如超出該標(biāo)準(zhǔn)則表示電力一次設(shè)備絕緣油狀態(tài)異常。

根據(jù)以上分析結(jié)果，判斷電力一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)其故障進(jìn)行檢測(cè)。由于實(shí)際中并不是一次設(shè)備絕緣油成分異常就表示設(shè)備一定存在故障，還有一些其他原因也會(huì)導(dǎo)致絕緣油狀態(tài)異常，但當(dāng)電力一次設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，如局部放電、火花放電及電弧放電等，受到其影響絕緣油會(huì)產(chǎn)生炔類氣體、比如乙炔，因此對(duì)絕緣油狀態(tài)異常的樣本進(jìn)行氣體含量測(cè)量，根據(jù)乙炔含量和濃度程度確定電力一次設(shè)備故障嚴(yán)重程度。此次利用絕緣油的飽和含氣量指標(biāo)，反映電力一次設(shè)備炔類氣體含氣量，其計(jì)算公式為：U=(10%-ΣD×0.006)/(Σ(D-W)/T×0.006)。

式中：U 表示電力一次設(shè)備絕緣油飽和含氣量；D 表示當(dāng)前炔類氣體組分在一次設(shè)備絕緣油中的總濃度值；W 表示上一次測(cè)量時(shí)類氣體組分在一次設(shè)備絕緣油中的總濃度值；T 表示連續(xù)兩次絕緣油采樣時(shí)間間隔。利用上述公式計(jì)算出電力一次設(shè)備絕緣油飽和含氣量，如果含氣量大于零，則表示電力一次設(shè)備當(dāng)前存在故障，以此完成基于油化驗(yàn)技術(shù)的電力一次設(shè)備故障檢測(cè)。

2 實(shí)驗(yàn)論證

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及過程

為進(jìn)一步驗(yàn)證油化驗(yàn)技術(shù)在電力一次設(shè)備故障檢測(cè)中應(yīng)用的適用性，選擇某電力系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)環(huán)境，該電力系統(tǒng)中包含的一次設(shè)備有SIFF-A4F5電力變壓器兩臺(tái)、ASGH/A645G 電力斷路器三臺(tái)、FAHAV-AV26隔離開關(guān)10臺(tái)、FAFW95AF 自動(dòng)開關(guān)10臺(tái)、OAUF-A45F 接觸器三臺(tái)、TAGWA4G4電抗器一臺(tái)、直徑為2.56mm 母線2500m，該電力系統(tǒng)中一次設(shè)備使用時(shí)間較長(zhǎng)，經(jīng)常出現(xiàn)絕緣、放電、短路等故障，符合實(shí)驗(yàn)需求，應(yīng)用油化驗(yàn)技術(shù)對(duì)該電力系統(tǒng)中一次設(shè)備故障進(jìn)行檢測(cè)，并選擇兩種傳統(tǒng)的設(shè)備故障檢測(cè)方法作為對(duì)比，分別為基于無損檢測(cè)和基于機(jī)器視覺，以下用傳統(tǒng)方法X 與傳統(tǒng)方法Y 表示。

在對(duì)一次設(shè)備絕緣油采樣前，對(duì)采樣環(huán)境溫度和濕度進(jìn)行了測(cè)量，分別為15℃、45%，采樣環(huán)境適宜，本次實(shí)驗(yàn)每隔10min 采集一次樣本，共采集到100份絕緣油試樣，按照上述流程對(duì)絕緣油試樣化驗(yàn)（表1）。通過對(duì)油化驗(yàn)數(shù)據(jù)色譜分析，得到電力一次設(shè)備故障檢測(cè)結(jié)果如表2。

表1 電力一次設(shè)備取油樣試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2 電力一次設(shè)備故障檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)油化驗(yàn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果對(duì)電力一次設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)人工檢驗(yàn)結(jié)果與上表中檢測(cè)結(jié)果一致，通過對(duì)故障維修，電力一次設(shè)備均恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)，再次進(jìn)行油化驗(yàn)檢測(cè)后，油化驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)均正常。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

為進(jìn)一步驗(yàn)證油化驗(yàn)技術(shù)在電力一次設(shè)備故障檢測(cè)中應(yīng)用的適用性，以誤檢率作為三種方法評(píng)價(jià)指標(biāo)，使用三種方法對(duì)電力一次設(shè)備故障檢測(cè)800次，將檢測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況對(duì)比，記錄每種方法錯(cuò)誤檢測(cè)次數(shù)與正確檢測(cè)次數(shù)，計(jì)算出誤檢率，誤檢率可反映出故障檢測(cè)精度，誤檢率越高電力一次設(shè)備故障檢測(cè)精度越低。

從圖1看出，應(yīng)用油化驗(yàn)技術(shù)對(duì)電力一次設(shè)備故障檢測(cè)誤檢率較低，隨著檢測(cè)次數(shù)的增加誤檢率有輕微提升，但增加幅度不大，最高誤檢率僅為1.45%，在本次實(shí)驗(yàn)中平均誤檢率為1.04%，說明應(yīng)用油化驗(yàn)技術(shù)對(duì)電力一次設(shè)備故障檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果基本與實(shí)際情況一致；而兩種傳統(tǒng)方法在本次實(shí)驗(yàn)中誤檢率均較高，隨著檢測(cè)次數(shù)的增加大幅度增長(zhǎng)，傳統(tǒng)方法X 與傳統(tǒng)方法Y 最高誤檢率分別為4.76%、4.64%，平均誤檢率分別為3.86%、3.54%，遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)方法，因此實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明在檢測(cè)精度方面設(shè)計(jì)方法優(yōu)于傳統(tǒng)方法，具有較高的檢測(cè)精度，油化驗(yàn)技術(shù)在電力一次設(shè)備故障檢測(cè)中具有良好的應(yīng)用前景。

綜上，新的故障檢測(cè)思路對(duì)提高電力一次設(shè)備故障檢測(cè)技術(shù)水平及檢測(cè)精度、豐富基于油化驗(yàn)技術(shù)的電力一次設(shè)備故障檢測(cè)理論具有良好的現(xiàn)實(shí)意義。但由于此次研究時(shí)間有限，僅為油化驗(yàn)技術(shù)在電力一次設(shè)備故障檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，研究?jī)?nèi)容可能存在一些不足之處，今后會(huì)對(duì)油化驗(yàn)技術(shù)在電力一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行探究，促進(jìn)電力行業(yè)發(fā)展。