關(guān)于電力電氣設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)的研究

廣東省電力第一工程局 徐奕穆

關(guān)于電力電氣設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)的研究

廣東省電力第一工程局 徐奕穆

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速提升,人們對(duì)電力電氣設(shè)備的要求也越來(lái)越高。電力電氣設(shè)備能否可靠運(yùn)行將直接影響到電力系統(tǒng)的安全性。本文通過(guò)對(duì)電力電氣設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)的研究進(jìn)展做以簡(jiǎn)單的介紹,并進(jìn)行粗淺的分析,進(jìn)而發(fā)表一些淺見,以供廣大專家學(xué)者批評(píng)指正。

電力電氣設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)

目前,電力電氣設(shè)備所采用的計(jì)劃?rùn)z修體制大多都存在著較為嚴(yán)重的缺陷,這使得我國(guó)每年在電力電氣設(shè)備的維修上都要消耗巨大的維修資金。長(zhǎng)期以來(lái),電力電氣設(shè)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(jìn)行準(zhǔn)確確定,因此檢修周期常常是根據(jù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)制定的。由于電力電氣設(shè)備的定期維修周期無(wú)法被準(zhǔn)確制定,這就可能導(dǎo)致電力電氣設(shè)備出現(xiàn)維修不足或過(guò)度維修的情況。過(guò)度維修將會(huì)造成維修費(fèi)用不斷增加,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)沒有故障卻修出故障的現(xiàn)象;維修不足會(huì)造成電力電氣設(shè)備的可靠性不能達(dá)到要求,這將會(huì)造成設(shè)備障礙,嚴(yán)重時(shí)還能引發(fā)設(shè)備事故,甚至是電網(wǎng)事故。隨著新工藝、新技術(shù)在電力電氣設(shè)備制造業(yè)上的廣泛應(yīng)用,如今的電力電氣設(shè)備在性能與質(zhì)量上都有了很大提高。為此,電力電氣設(shè)備的檢修方法與制度也發(fā)生了較大的變化,電力電氣設(shè)備狀態(tài)維修技術(shù)取代電力電氣設(shè)備的定期檢修管理也已成為一種必然趨勢(shì)。

一、電力電氣設(shè)備狀態(tài)檢修的優(yōu)點(diǎn)

狀態(tài)檢修就是在設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上,根據(jù)電力電氣設(shè)備狀態(tài)與分析診斷結(jié)果安排檢修項(xiàng)目與時(shí)間,并主動(dòng)實(shí)施的一種電力電氣設(shè)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(yù)防性檢修,它主要以時(shí)間為基準(zhǔn);狀態(tài)檢修是一種響應(yīng)性檢修,它主要以狀態(tài)為基準(zhǔn)。相比之下,狀態(tài)檢修主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì):第一,狀態(tài)檢修可以根據(jù)電力電氣設(shè)備的運(yùn)行情況、試驗(yàn)結(jié)果與結(jié)構(gòu)特點(diǎn),通過(guò)綜合分析來(lái)確定設(shè)備是否需要進(jìn)行檢修,哪些項(xiàng)目需要進(jìn)行檢修,具有較強(qiáng)的針對(duì)性,并且能夠獲取非常好的檢修效果。第二,對(duì)于工作狀態(tài)較好的設(shè)備,狀態(tài)檢修能夠延長(zhǎng)檢修周期,這樣可以節(jié)省大量的財(cái)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(jìn)而使電力電氣設(shè)備的供電可靠率與安全性得到保障。

二、電力電氣設(shè)備功能的確定

(1)電力電氣設(shè)備的主要功能。維修活動(dòng)的開展主要是圍繞著電力電氣設(shè)備的主要功能進(jìn)行的,所以對(duì)電力電氣設(shè)備的主要功能進(jìn)行確定就顯得尤為重要,必須要認(rèn)真對(duì)待。例如,一臺(tái)三卷式50MVA、110kV降壓變壓器,其主要功能是將110kV的電壓轉(zhuǎn)換為10kV電壓和35kV,轉(zhuǎn)變?nèi)萘康念~定值為50MVA。

(2)電力電氣設(shè)備的次要功能。電力電氣設(shè)備除了具有主要功能外,同時(shí)還具有一些次要功能來(lái)輔助主要功能可以可靠實(shí)現(xiàn)。電力電氣設(shè)備的某些次要功能一旦發(fā)生障礙,會(huì)使電力電氣設(shè)備的主要功能受到嚴(yán)重影響,造成的后果甚至比設(shè)備喪失主要功能所造成的后果還要嚴(yán)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(yán)重故障,可能會(huì)導(dǎo)致主變壓器燒毀,后果十分嚴(yán)重。所以,也十分有必要關(guān)注并清楚的了解電力電氣設(shè)備的這些次要功能。電力電氣設(shè)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(hù)作用。通常電力電氣設(shè)備越復(fù)雜、它的次要功能就越多。

(3)電力電氣設(shè)備的保護(hù)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(shè)備大都采用了保護(hù)裝置,如斷路器壓力閉鎖裝置、繼電保護(hù)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(shè)備停止工作;設(shè)備不正常運(yùn)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(shè)備由于安裝了保護(hù)裝置,這可以使故障后果顯著降低,從而使得被保護(hù)設(shè)備的故障維修需求降低,即保護(hù)裝置的存在影響著維修策略的選擇。例如:在保護(hù)裝置能夠正常工作的前提下,斷路器機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)因設(shè)有壓力異常報(bào)警,就可以不檢查機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的閉鎖情況和不予維修。因而,對(duì)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的維修可轉(zhuǎn)換為對(duì)壓力異常報(bào)警裝置的檢查和維修。

三、電氣設(shè)備的重要度評(píng)估及在線監(jiān)測(cè)與故障診斷方法

(1)電力電氣設(shè)備重要度評(píng)估。變電站內(nèi)電力電氣設(shè)備的型號(hào)與裝置繁雜多樣,要對(duì)全面設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢修非常繁瑣麻煩,并且沒有必要。所以需要對(duì)裝置與設(shè)備進(jìn)行重要度評(píng)估與篩選,從而使電力電氣設(shè)備狀態(tài)檢修的可操作性更強(qiáng)。對(duì)設(shè)備重要度評(píng)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(píng)判等,其中蒙特卡羅仿真法和層次分析法比較簡(jiǎn)單易用,據(jù)此對(duì)電力電氣設(shè)備進(jìn)行設(shè)備重要度評(píng)估,并得出相應(yīng)的評(píng)估與篩選結(jié)果。

(2)在線監(jiān)測(cè)與故障診斷方法。電力電氣設(shè)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(cè)系統(tǒng)的支持。目前,在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用得越來(lái)越廣泛,例如介質(zhì)損耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、油色譜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、局部放電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等,其能實(shí)現(xiàn)連續(xù)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)記錄、存儲(chǔ),異常報(bào)警等。在線監(jiān)測(cè)與離線檢測(cè)并不是對(duì)立的,而是相輔相成的,在線監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常后,必要時(shí)可在離線狀態(tài)下進(jìn)行更為徹底的全面檢查,并且日常還可為狀態(tài)檢修基礎(chǔ)工作的開展收集數(shù)據(jù),提供必要的基礎(chǔ)信息支撐。故障診斷是狀態(tài)維修實(shí)施的重要前提,只有通過(guò)確立設(shè)備的失效模式與失效原因,才能夠?qū)υO(shè)備實(shí)施正確的維修方式并確定最優(yōu)的維修周期。首先要對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障診斷,然后確定各種故障的可能性、進(jìn)而確立設(shè)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(luò)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(xué)相結(jié)合的診斷方法等等。而斷路器又有機(jī)械壽命分析法與電壽命分析法等。

四、紅外診斷技術(shù)在電力電氣設(shè)備狀態(tài)檢修中的應(yīng)用

紅外診斷技術(shù)具有非接觸、遠(yuǎn)距離、不停電、安全、靈活簡(jiǎn)便以及投入產(chǎn)出比高的特點(diǎn)。它能夠檢測(cè)出不同類型的電力電氣設(shè)備外部接觸性過(guò)熱故障,同時(shí)還能有效地檢測(cè)出電力電氣設(shè)備內(nèi)部導(dǎo)流回路的絕緣故障和缺陷。在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行故障診斷和紅外檢測(cè)時(shí),經(jīng)常會(huì)遭受一些主觀因素與客觀因素的制約,所以我們應(yīng)該考慮準(zhǔn)確性的處理方法與印象因素。由于電力電氣設(shè)備在進(jìn)行故障紅外診斷時(shí),其故障診斷的判斷標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)常是以設(shè)備的額定電流時(shí)的溫升為依據(jù),所以當(dāng)檢測(cè)時(shí),實(shí)際電流小于額定電流時(shí),就應(yīng)把現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際溫升換算成為額定電流時(shí)的溫升:

其中Ip——設(shè)備額定電流

Ii——設(shè)備實(shí)際電流

Δθ——額電電流Ip時(shí)設(shè)備用載流導(dǎo)體故障點(diǎn)溫升,℃

Δθt——在實(shí)際運(yùn)行電流Ii時(shí)設(shè)備內(nèi)部截流導(dǎo)體故障點(diǎn)溫升,℃

K-設(shè)備內(nèi)部導(dǎo)電賄賂溫升常數(shù)

任何一種紅外測(cè)量?jī)x器對(duì)于電力電氣設(shè)備溫度信息的獲得,都是通過(guò)測(cè)量電力電氣設(shè)備表面的紅外輻射功率來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而且在紅外診斷儀器接受來(lái)自目標(biāo)紅外輻射功率相同的情況下,由于目標(biāo)表面反射率不同將會(huì)得到不同的檢測(cè)結(jié)果。所以為了準(zhǔn)確的測(cè)量電力電氣設(shè)備溫度,就必須要知道受檢目標(biāo)的發(fā)射率值,并將該值作為計(jì)算溫度的重要參數(shù)輸入計(jì)算機(jī),以便對(duì)所測(cè)量部件的溫度輸出值進(jìn)行發(fā)射率修正。

五、結(jié)束語(yǔ)

電力電氣設(shè)備實(shí)施狀態(tài)檢修需要建立一個(gè)先進(jìn)的狀態(tài)檢修管理體制,并且要采用科學(xué)合理的狀態(tài)判斷方法,同時(shí)還要提高相關(guān)人員素質(zhì)。在對(duì)電力電氣設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢修時(shí)要以電力電氣設(shè)備當(dāng)前的實(shí)際工作狀況為參照,而不能以其使用時(shí)間為主要依據(jù)。首先要對(duì)設(shè)備相關(guān)功能和重要度進(jìn)行確定,然后再通過(guò)先進(jìn)的壽命預(yù)測(cè)手段、狀態(tài)監(jiān)測(cè)手段、故障模型以及可靠性評(píng)價(jià)手段等判斷出電力電氣設(shè)備的狀態(tài),從而識(shí)別出故障的早期征兆,并對(duì)故障部位、故障發(fā)展趨勢(shì)及其及其嚴(yán)重程度作出判斷,依照分析診斷結(jié)果在電力電氣設(shè)備故障將發(fā)生之前或性能下降到一定程度進(jìn)行維修。以使設(shè)備能夠安全穩(wěn)定、全性能、長(zhǎng)周期、優(yōu)質(zhì)的運(yùn)行。

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