中海油安全技術(shù)服務(wù)有限公司 孫 濤 王子維

長期以來，配電系統(tǒng)中電氣設(shè)備檢維修模式主要包括事后檢維修和定期檢維修兩種方式。事后維修是20世紀五十年代前采取的維修方式，事后維修是一種電氣設(shè)備出現(xiàn)了故障異常后才進行的檢維修方式，主要基于電氣設(shè)備發(fā)生故障時的影響較小，并且當時很多電氣設(shè)備都比較簡單[1]。事后維修的特點是非計劃停機次數(shù)較多，對現(xiàn)場生產(chǎn)安全、維修成本、使用環(huán)境等影響都很大，并且對電氣設(shè)備日常運行管理也具有不可控性。定期維修是一種基于時間的維修方式，定期維修的工作內(nèi)容及周期均是事先計劃好的，其特點是不管電氣設(shè)備的狀態(tài)如何到期就修，這種維修模式在預(yù)防電氣事故發(fā)生有一定作用，但這樣會給多數(shù)企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失，同時也會對企業(yè)人力、財力及物力造成巨大的浪費。

隨時現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，基于電氣設(shè)備健康狀態(tài)檢修方法的研究勢必取代以往的檢修模式，電氣設(shè)備健康狀態(tài)檢修可以實現(xiàn)對電氣設(shè)備應(yīng)修必修、修必修好的思想，可通過對電氣設(shè)備進行狀態(tài)檢修、以最少的資源消耗來實現(xiàn)對電氣設(shè)備運行管理的安全性及可靠性的目的[2]。

1 狀態(tài)檢修分析技術(shù)

本文所述電氣設(shè)備健康狀態(tài)管理方法，主要是基于對電氣設(shè)備運行情況進行狀態(tài)評價，通過對電氣設(shè)備狀態(tài)評價模型的搭建，有效利用科學(xué)合理方法，結(jié)合對配電系統(tǒng)中電氣設(shè)備的基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)、歷年預(yù)防性試驗數(shù)據(jù)、現(xiàn)場日常運行記錄數(shù)據(jù)、監(jiān)測檢測信息數(shù)據(jù)等進行系統(tǒng)統(tǒng)計篩選分析，進而做出對電氣設(shè)備可能存在風(fēng)險進行評估分析，針對電氣設(shè)備不同風(fēng)險情況制定不同的風(fēng)險應(yīng)對措施，使其風(fēng)險處于可控狀態(tài)，有效借助于信息化方法，將電氣設(shè)備檢修方式由傳統(tǒng)的事故維修及周期性檢修向狀態(tài)檢修轉(zhuǎn)變，提高設(shè)備的可用率，降低不必要的經(jīng)濟損失，實現(xiàn)電氣設(shè)備的健康度管理。

狀態(tài)檢修主要是基于對電氣設(shè)備在線狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)及日常運行情況數(shù)據(jù)進行收集整理，對其運行狀態(tài)進行狀態(tài)打分，通過對國家關(guān)于電氣設(shè)備管理要求的相關(guān)法律法規(guī)、標準規(guī)范、技術(shù)要求、國際資產(chǎn)完整性管理規(guī)范及最佳行業(yè)實踐的挖掘，梳理研究國內(nèi)外完整性管理發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合配電系統(tǒng)中電氣設(shè)備運行管理現(xiàn)狀，深入系統(tǒng)分析電氣設(shè)備運行管理中存在的不足、系統(tǒng)調(diào)研，明確電氣設(shè)備管理需求。電氣設(shè)備完整性管理狀態(tài)檢修技術(shù)路線圖為：數(shù)據(jù)采集→數(shù)據(jù)整理分析→風(fēng)險評估建?！鸂顟B(tài)風(fēng)險評估→制定檢維修側(cè)率→結(jié)論。

1.1 數(shù)據(jù)采集與分析

對電氣設(shè)備相關(guān)資料進行采集，主要包括電氣設(shè)備屬性數(shù)據(jù)、運行環(huán)境數(shù)據(jù)、設(shè)計數(shù)據(jù)、施工過程記錄、運營期監(jiān)測數(shù)據(jù)、各項試驗檢驗記錄，日常監(jiān)測記錄、歷史的重要過程及事件記錄等。數(shù)據(jù)收集資料主要為電氣系統(tǒng)圖、設(shè)備臺賬、施工安裝記錄資料、廠家說明書、歷年試驗記錄、檢維修記錄、缺陷統(tǒng)計、運行記錄、事故（故障）記錄、檢維修規(guī)程、檢維修計劃等。

1.2 風(fēng)險評估建模

本文基于電氣設(shè)備健康度狀態(tài)檢修研究方法，是采用對電氣設(shè)備歷次預(yù)防性試驗數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)、監(jiān)測檢測數(shù)據(jù)等進行梳理分析，結(jié)合電氣設(shè)備相關(guān)技術(shù)要求，搭建電氣設(shè)備狀態(tài)風(fēng)險評估系統(tǒng)，借助于數(shù)字化、信息化技術(shù)，根據(jù)評價結(jié)果制訂電氣設(shè)備的檢維修方案，將電氣設(shè)備檢修方式由傳統(tǒng)的事故維修及周期性檢修向狀態(tài)檢修轉(zhuǎn)變，提前對設(shè)備故障進行預(yù)警并給出處理意見，從而實現(xiàn)電氣設(shè)備的健康度管理。

1.3 狀態(tài)風(fēng)險評估

配電系統(tǒng)電氣設(shè)備風(fēng)險評估是電氣設(shè)備健康度管理的依據(jù)，從電氣設(shè)備功能現(xiàn)狀分析開始，明確各部件功能、結(jié)構(gòu)關(guān)系，對重點電氣設(shè)備進行系統(tǒng)分析，分析電氣設(shè)備在運行中面臨的或可能面臨的風(fēng)險，分析各種故障類型的影響大小及重要度，確定風(fēng)險等級，根據(jù)風(fēng)險等級大小進行有針對性的制定檢維修計劃，從而為電氣設(shè)備檢測監(jiān)測及維護維修改造提供管理依據(jù)[3]。

本文電氣設(shè)備狀態(tài)風(fēng)險評估研究方法以百分制對電氣設(shè)備狀態(tài)進行賦值打分，100分為滿分，表示電氣設(shè)備為理想狀態(tài)；0分為最低分，代表電氣設(shè)備狀態(tài)最差。其他情況的電氣設(shè)備健康狀態(tài)評分為0～100分之間。電氣設(shè)備狀態(tài)評分G為：G=B×T×E×F，式中：B表示電氣設(shè)備基本得分，T表示電氣設(shè)備歷次試驗得分，E表示電氣設(shè)備不良情況得分，F(xiàn)表示電氣設(shè)備家族缺陷評分。

1.3.1 基本評分（B）

基本評分結(jié)果可參考表1進行取值。其中B=60+式中Bi分別代表設(shè)備建造、運輸、安裝及實驗等各階段情況，其中B1代表設(shè)備建造材料質(zhì)量情況，B2代表建造工序情況，B3代表建筑商信譽情況，B4代表出廠試驗情況，B5代表設(shè)備運輸情況，B6代表交接試驗情況，B7代表同類設(shè)備運行情況，B8代表設(shè)備運行時間。

表1 電氣設(shè)備基本評分

1.3.2 試驗評分（T）

電氣設(shè)備試驗評分是先對設(shè)備每個單獨試驗內(nèi)容進行評分，每項實驗評分后對其加權(quán)計算出全部實驗幾何平均值。在評分過程中，單個實驗項目的得分取值范圍為0%～100%，0%表示該項實驗劣化情況嚴重，其各狀態(tài)量接近于預(yù)警值或者注意值，需要重點關(guān)注。其計算方法如下：如果一個電氣設(shè)備有n個單項試驗，每個試驗又是相互獨立，第i項試驗的評分情況為Gi，權(quán)重為Wi，當權(quán)重沒有提供時取值為1，則該電氣設(shè)備的試驗評分T為：T=

1.3.3 不良情況評分（E）

不良情況是指電氣設(shè)備在運行時出現(xiàn)過負荷、過載、短路等不良情況，以及在運行過程中出現(xiàn)過冰凍、高溫、雷電、大風(fēng)等自然災(zāi)害影響電氣設(shè)備的健康狀況，進而對電氣設(shè)備健康情況進行的評估。不良情況評分取值范圍介于0%～100%，其中0%表示電氣設(shè)備健康狀態(tài)最為嚴重。不同設(shè)備的影響因素也不同，對于變壓器影響最為嚴重的主要是突發(fā)的侵入波及近區(qū)（出口）短路等，對于斷路器影響最為嚴重的是開斷短路電流等。在電氣系統(tǒng)中，根據(jù)情況，現(xiàn)在其他設(shè)備暫不考慮不良情況影響。

便于計算，目前對于電氣系統(tǒng)中斷路器暫時考慮開斷短路電流的一種不良工況:×100%，式中：Ij代表斷路器第j次開斷時大電流的峰值，L代表斷路器累積開斷壽命的80%（設(shè)備累積開斷壽命可查看設(shè)備出廠的技術(shù)文件），單位按kA 表示。如果斷路器設(shè)備出廠時設(shè)備技術(shù)文件中沒有給出該值，這時可以默認累積開斷壽命為3000，或者根據(jù)該斷路器設(shè)備運行經(jīng)驗情況確定。當E評分結(jié)果小于0時按0計。

1.3.4 家族缺陷評分（F）

家族缺陷是指經(jīng)確認電氣設(shè)備是由工藝、設(shè)計、材料、制造等共性因素問題出現(xiàn)的設(shè)備缺陷稱為家族性缺陷。當電氣設(shè)備存在家族缺陷時，即便運行設(shè)備沒有發(fā)生故障、運行情況良好，在隱患未消除之前也應(yīng)考慮其對電氣設(shè)備狀態(tài)的影響，家族缺陷評分也應(yīng)考慮在內(nèi)，其家族缺陷評分計算公式如公式：式中：N表示存在家族缺陷的電氣設(shè)備總臺數(shù)，n代表出現(xiàn)該家族缺陷的設(shè)備臺數(shù)（1≤n≤N）。計算家族缺陷評分時，f值大小是根據(jù)電氣設(shè)備缺陷發(fā)生的部位和性質(zhì)來確定，f取值原則如表2所示。若存在家族缺陷設(shè)備的隱患已經(jīng)消除，這時可以不需考慮其影響。

表2 f 取值原則

評分結(jié)果對應(yīng)狀態(tài)如下：80～100正常狀態(tài)、60～80注意狀態(tài)、40～60異常狀態(tài)、40以下嚴重狀態(tài)。

1.4 制定檢維修策略

傳統(tǒng)的電氣設(shè)備維修主要包括事后檢維修和定期檢維修兩種方式。隨著科技水平的發(fā)展，傳統(tǒng)的檢修模式已不能滿足當今的電氣檢修的要求，制定合理的檢維修策略和任務(wù)是電氣設(shè)備檢修發(fā)展的趨勢。電氣設(shè)備維修的歷史記錄可通過電氣設(shè)備管理系統(tǒng)進行查詢，利用電氣設(shè)備健康度狀態(tài)檢修系統(tǒng)，對已積累電氣設(shè)備維修記錄數(shù)據(jù)進行分析，可分析出某一特定環(huán)境下電氣設(shè)備的不同特性參數(shù)，對其一一打分，并加權(quán)計算，得出電氣設(shè)備狀態(tài)評價結(jié)果，在依據(jù)電氣設(shè)備的健康度狀態(tài)評分結(jié)果，有針對性的對電氣設(shè)備進行檢修，這樣既可避免電氣設(shè)備的過修或欠修，又可避免不必要的資源浪費[4]。

同時，很多電氣設(shè)備的維修均屬于一種破壞性的維修，對電氣設(shè)備進行狀態(tài)檢修，可以有效地減少電氣設(shè)備發(fā)生故障的頻率、提高電氣設(shè)備使用效率，又可以有效合理延長電氣設(shè)備的維修周期，從而可以大幅度提供電氣設(shè)備的預(yù)期使用壽命。

1.4.1 制定維修策略

維修策略制定是以電氣設(shè)備健康度狀態(tài)評估結(jié)果為依據(jù)，在制定維修策略前，通過對電氣設(shè)備健康度狀態(tài)進行分析評估，了解電氣設(shè)備的運行狀態(tài)良好情況，綜合考慮電氣設(shè)備對電氣系統(tǒng)運行的重要程度及影響等級（低影響、中影響、高影響）[5]，建立電氣設(shè)備健康度狀態(tài)和風(fēng)險的二維關(guān)系決策模型，決策模型如表3所示。根據(jù)決策模型風(fēng)險情況來判斷電氣設(shè)備的檢維修類型，通常電氣設(shè)備的檢維修類型分為大修、中修、小修，再按不同的維修類型進而有針對性低制定電氣設(shè)備相應(yīng)的維修策略[6]。

表3 電氣設(shè)備健康度狀態(tài)和風(fēng)險的二維關(guān)系決策模型

1.4.2 狀態(tài)維修決策

電氣設(shè)備完成健康度狀態(tài)分析評估后，根據(jù)評估結(jié)果及確定的設(shè)備風(fēng)險等級大小，結(jié)合系統(tǒng)定義好的維修策略，系統(tǒng)會自動給出對應(yīng)推薦的應(yīng)對措施，用戶制定電氣設(shè)備檢修計劃時參考系統(tǒng)措施，也可根據(jù)現(xiàn)場實際添加。風(fēng)險應(yīng)對措施如表4所示。

表4 風(fēng)險應(yīng)對措施

2 結(jié)語

通過電氣設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)的應(yīng)用，可解決傳統(tǒng)電氣設(shè)備檢修模式中的維修過度及維修不足，合理有效利用維修資源，減少資源浪費，提供配電系統(tǒng)中電氣設(shè)備的安全性及可靠性。