變電站全壽命周期管理探索

摘 要：通過對變電站設備檢修數據、運行缺陷統計的分析，歸納出設備壽命周期內暴露出的共性問題，提出了相應的改進措施及施工方案，提煉出一套科學的全壽命周期管理變電站運維經驗，滿足智能電網建設的各項要求。

關鍵詞：全壽命周期管理；變電站設備；智能電網

為貫徹《國家電網公司資產全壽命管理指導性意見》和《國家電網公司資產全壽命管理框架體系》的文件精神，2009年山東電力集團公司將位于煙臺市的220kV沐山變電站工程列為國家電網公司全壽命周期建設管理試點項目。煙臺供電公司以查找運行設備“短板”為突破口，積極探索，開展相關研究。通過對1993年到2009年設備檢修數據、運行缺陷統計分析，歸納出設備壽命周期內暴露出的共性問題，從各環節全面落實全壽命管理理念。

1 探尋變電站設備“短板”

1.1 變壓器問題統計分析

通過分析變壓器大修情況，發現密封膠墊、風扇電機、附件鐵件存在問題累計頻率占79.2%，殼體、鐵芯、繞組、分接開關及套管基本無異常。通過對公司所屬32臺220kV變壓器缺陷的統計分析，變壓器滲漏油、風扇電機故障、附件鐵件銹蝕占總缺陷的90%。

變壓器滲漏油部位主要集中在閥門、法蘭、散熱器等處，主要原因是密封不良。一是部分密封膠墊耐變壓器油性能較差，經變壓器油浸泡后性能發生變化，導致密封不良滲透油；二是安裝工藝不規范造成密封膠墊壓緊時受損，固定螺絲緊固不均勻造成密封膠墊受力不均，導致密封不良滲漏油。風扇電機故障主要為繞組絕緣性能、軸承材質較差，造成繞組絕緣短路、軸承鋼珠嚴重磨損軸承偏心造成卡澀。從大修情況及缺陷統計分析，滲漏油、風扇電機故障、附件鐵件銹蝕是影響變壓器壽命，增加運維成本的主要因素。

1.2 組合電器問題統計分析

煙臺供電公司運行的組合電器共162個間隔，通過對組合電器缺陷統計分析，組合電器漏氣、位置指示燈失靈、鐵件銹蝕占總缺陷的90%。

1.3 保護設備問題統計分析

煙臺供電公司運行的保護設備有1700套，全部為微機保護，通過對煙臺電網1993年以來發現的缺陷進行統計分析，發現電源板與液晶顯示板異常占到總缺陷的85%。如圖1

電源板異常是由于內部的電容壽命較短而造成的，因一般品牌的電解電容容量小易引起發熱，影響電容壽命。影響液晶顯示板最主要部件是背光源，常規使用壽命一般為3至4年。

2 采取相應的改進措施

2.1 變壓器主要問題改進措施

2.1.1 密封膠墊

常規密封膠墊使用的膠料性能指標較低，存在氣泡、雜質、膠瘤、耐變壓器油性能差等影響產品性能指標的缺陷，一般可使用6至10年。優質密封膠墊性能指標較高，影響產品性能指標的缺陷較少，可使用20年以上。采用丙烯酸酯橡膠取代丁晴橡膠，各種性能指標顯著提高。制造廠需提交該批次密封膠墊例行試驗報告、形式試驗報告及耐臭氧龜裂靜態拉伸特殊試驗報告。安裝時所有螺栓均應使用力矩扳手緊固，其力矩值應符合產品技術規定。

2.1.2 散熱器

常規散熱器基層不進行鍍鋅處理，直接進行油漆防腐，一般5年左右需防腐一次，一般可使用20年左右。優質散熱器基層進行鍍鋅處理，可使用40年以上。散熱片在安裝前，應全部進行1小時、壓力60kPa的干燥氣體壓力密封試驗，合格后才能進行安裝。主變注油完成后，需進行24至28小時、60kPa整體壓力密封試驗。

2.1.3 變壓器安裝

變壓器的安裝應在干燥、晴朗、無風沙的天氣進行，由廠家指導安裝改為廠家主導安裝。施工中要嚴格執行安裝工藝標準。

2.1.4 風扇電機等附件

根據運行經驗，選用繞組絕緣性能高、材質性能指標高、運行周期長的高性能風扇電機。

2.1.5 附件鐵件

附件鐵件采用抗腐蝕性能指標較高的材質，并適當增加壁厚。針對煙臺地區潮濕、鹽霧大等氣候特點，防腐采用耐腐蝕能力強的氟碳漆，并進行附著力及酸霧試驗。

2.2 組合電器主要問題改進措施

2.2.1 密封圈

常規密封圈使用的膠料性能指標較低，一般可使用15至20年。優質密封圈性能指標指標較高，影響產品性能指標的缺陷較少，可使用40年以上。制造廠需提交該批次密裂封圈例行試驗報告、型式試驗報告及耐臭氧龜裂靜態拉伸特殊試驗報告。安裝時所用螺栓均應使用力矩扳手緊固，其力矩應符合產品技術規定。

2.2.2 法蘭結合面注膠

廠內及現場法蘭結合面注膠必須從結合面下端孔注入、從上端孔溢出，確保結合面注膠充分，防止潮氣及水分滲入。

2.2.3 部件鐵件

組合電器密封筒采用鋁或鋁合金材料，連接螺絲采用熱浸鋅螺絲。針對煙臺地區潮濕、鹽霧大等氣候特點，防腐采用耐腐蝕能力強的氟碳漆，并進行附著力及酸霧試驗。

2.3 保護設備主要問題改進措施

2.3.1 電源板

電源板的壽命主要取決于電源板內部的電容壽命，而電容的壽命取決于本身的質量和容量，為此選用國際品牌的長壽命電解電容，并增大電容量，在105攝氏度下測試的壽命最小是5000小時，從而保證在65攝氏度情況下可以運行90000小時，換算成年為10年（按照電解電容每降低10度，壽命提高一倍的理論）。同時采用新的電源拓撲、低功耗元器件，提高電源板的效率，由原來的70%提高到80%，降低功耗，可以降低整機溫度；溫度降低后，就可以延長電解電容的壽命，優化電解電容的壽命瓶頸問題。

2.3.2 液晶顯示板

3 強化監造管理，確保建設質量

補充完善招標文件，增加了LCC條款，對存在問題的部件，明確使用壽命，有針對性地進行整改。依據監造細則，嚴把采購入口關、過程見證關、成品驗收關，將監造工作落到實處，確保成品質量。建設過程中，強化全過程質量精益化管理，加強“標準化工藝”建設，實現工廠化、無塵化施工，打造精品工程，將全壽命周期設計理念轉化為成品，確保設備使用壽命達到預期目標。

設備安裝時，將安裝現場全部封閉，設置除塵室做為第一道防塵體系，安裝人員通過專門通道，進行除塵處理后進行現場，真正意義上實現工廠化施工。在防塵室內設置第二道防塵體系，利用組合式可移動防塵棚進行設備對接，實現無塵化施工。對安裝區內塵埃、溫度、濕度變化進行實時監測，控制室內環境變化，降低因環境變化對設備造成的不利影響。安裝完成后，加強成品保護意識，施工區域鋪設防塵地毯防止二次污染，最終目標將安裝過程對設備運行可能造成的影響降到最低。

4 取得的效果對比

4.1 人力、物力投入對比

4.2 成本投入對比

常規變電站全壽命周期內總投資額為17782萬元，其中變電站初始投資為11203萬元，占變電站40年LCC成本的63%，后期運行維護費用總計6579萬元，占變電站40年LCC成本的37%。

220kV沐山站投運兩年來，設備運行狀態良好。沐山站工程的建成投運，只是資產全壽命周期管理在工程建設階段的體現，在今后的運維管理工作中，還將繼續秉承全壽命周期管理理念，加強數據的收集、分析工作，積累經驗，提煉出一套科學的全壽命周期管理變電站運維經驗。對變電站設備的全壽命的管理和應用，將整體提升我國電網智能裝備管理技術水平，滿足實現智能電網堅強可靠、經濟高效、清潔環保、友好互動、透明開放的發展要求。

參考文獻

[1]帥軍慶.電力企業資產全壽命周期管理：理論、方法及應用[M].中國電力出版社，2010（4）.

[2]易永輝，王坤，王震學，等.基于全壽命周期管理的智能變電站應用方案研究[J].電力系統保護與控制，2010（13）.

作者簡介：宋煥東（1982，1-），男，山東大學電氣工程及其自動化專業畢業，現從事煙臺供電公司辦公室行政管理工作。