電力電氣設備狀態檢修技術的研究

呂守向

（福州海峽職業技術學院 福建 350014）

0 引言

傳統電力電氣設備的檢修方式一般使用定期檢修的方法，這種方法通過實踐可以看到存在很多問題，因此為了讓電力電氣設備有效的投入運作，引進狀態維修的概念，這是通過對采集電力電氣設備運行時的數據，用科學的分析方法對設備進行評估，做好檢測計劃，并進行故障排除的方法，這種方法能解決定期檢修方法的弊端，使電力電氣設備更可靠、更安全的運作。

1 電力電氣設備狀態檢修的概述

1.1 狀態檢修的定義

電力電氣設備的檢修是上世紀五十年代美國首先提出的檢修方式，在那之前以定期檢修與事后檢修相結合的方式確保電力電氣設備的狀態，我國的電網電剛開始也使用這種方法。有效的電力電氣狀態檢修能減少各種設各事故出現，能讓設備保持良好的運行狀態。但是這種方式也有自己的弊端，比如有可能出現維修次數不夠使電力電氣設備運行時還是會出現問題造成各種事故，或者過度維修造成成本浪費，也有可能出現維修不當使原本沒有故障的電力電氣設備出現故障。于是，隨著科學技術的發展與實踐經驗的總結，提出一種新的檢修模式，即狀態檢修，它需要對電力電氣設備的可靠性、狀態監測、壽命監測作一定的評估，根據結果判斷是否需要維修、需要維修什么項目，什么時候進進維修。電力電氣設備狀態檢修技術通過更動態的方法取代過去靜態的檢修方法，這種先進的檢修模式必將取代舊有的模式。

1.2 狀態檢修的內容

（1）目的

狀態檢測的目的是為了給評估電力電氣設備以指標的方式作出評估，這其中包含狀態評估、風險評估、檢測決策，這種方式能使電力電氣設備能安全無故障、狀態良好的運行，同時能節省維修的成本，使資源能合理運用。

（2）作用

傳統的檢修方式是一種靜態的檢修方式，它固定一年或幾年對電力電氣設備作維護或調試，而狀態檢修是一種動態的方式，通過動態的記錄，可以通過分析可以了解電力電氣設備過去運行狀況、現在存在的問題、未來會出現故障的預測，只要擁有記錄，可以使用遠程的方式作一定程度的故障分析，同時，對故障分析還能細化到出故障的具體位置、具體時間、檢測的方式。它能用科學的方式，將檢修的方法細化的完成。

（3）原則

狀態檢修的原則是如果需要維修的地方要趕緊維修，進行維修后要保證電力電氣設備運行良好。在檢修過后要作好風險因素分析、設備檢查計劃、未來檢修內容等安排。

（4）要求

每次檢修過后要對狀態做指標性評估，以便實行動態方式管理；新投運的電力電氣設備要按國家相關規定進行檢修試驗，比如100kv的要求1-2年后必須進行檢測，220kV在投運一年后必須檢測，要根據詳細的檢測做綜合的評估；電力電氣設備在長時間運氣后，由于設備老化，評估的動態指標需要變化，以便更準確評估出設備目前的狀態。

2 電力電氣設備狀態檢修的方法

2.1 狀態檢修的技術

（1）狀態監測

狀態監測是根據目前電力電氣設備出現的故障，用合適的方法與裝置對目前設備運行的狀況進行監測，了解整個設備的運行信息，再對這些信息進行處理，抓住信息中反映出來的特證，再進行檢測處理。它需要對電力電氣設備的整個運行信息做宏觀的掌握，再根據所有的信息綜合判斷出現故障的原因，分析需要檢修的時間，避免因為故障運行對設備的損傷。一般來說，在帶電壓的狀態下檢測出的數據比不帶電壓檢測出的數據更準確，它能了解電力電氣設備實際運轉的情況。狀態監測的方法在電力電氣設備中常常用到，特別是重要的電力電氣設備尤其需要使用狀態監測技術。狀態監測技術要做好數據采集、分析、特征提取、狀態評估、故障診斷、分類六個方面的工作。

（2）狀態預測

目關狀態預測通常使用科學的方法，比如時間序列法、回歸分析法、模糊預測法、灰色預測法、人工神經網絡活動，等等，這都是根據科學方法與信息技術的方法進行預測。

（3）狀態評估

這是以電力電氣設備的運行狀態作為評估對像，通過指標的方法對設備運行的情況作動態預測，通過這種方法評估可以更清楚的了解電力電氣設備的可運行情況，狀態評估方法是以正在運行的情況進行評估，在運行之后作出判斷，狀態的評估決定怎樣有效的進行維修。

2.2 狀態檢修的實施

（1）電力電氣設備功能的確定

電力電氣設備的主要功能是電力電氣設備運行的根本，在檢測和維修時非常重要。比如三卷式50MVA、110kV的降壓變壓器，它的主要功能就是作電壓轉換，要求變容量的額定值為50MVA，在檢測和維修時，要以這項目能為重點。

次要功能是指實現最主要的功能以外，還有一些輔助的功能可以實現，如果次要功能出現故障，會引起主要功能運行不靈，甚至還會出現錯誤的運轉，造成的后果極其嚴重。比如，變壓器的次要功能為給設備提供冷卻的作用，但是它如果不能正常運轉，電力電氣設備會燒毀。因此對次要功能進行深入的了解是極其必要的。隨著科技的發展，電力電氣設備的次要功能更多，它們能更好的、更有效率的幫助主要動能進行實現，但是這也意味著這些精密的議器一旦出現問題，設備很容易出現故障。

電力電氣設備為了讓設備能安全、高效、連續的運轉通常會提供一些保護的功能，它能自動排除一些運行中的故障礙。比如會提供一些斷路器壓力閉鎖裝置、繼電器保護裝置等等。它們的原理是如果設備運行中出現故障則運行自動中止；如果設備不正常運行則提供報警；通過一種備用的運行方式替換出現故障的運行方式等等。這些保護裝置雖然在運行過程中能極大提高電力電器設備運行的安全行，但是卻給檢測時帶來很多障礙，它會干涉到檢測的正常流程。比如斷路器由于可以實現壓力異常報警，那么就將傳統的出現壓力異常問題改為檢修壓力異常報警裝裝置是否能正常運行。

（2）電力電氣設備評估診斷方法

對電力電氣設備的型號、裝置各不相同，如果在檢測的時候做全面的狀態檢測不僅非常麻煩而且要耗費大量的成本，因此要做好電力電器設備與裝置的評估工作，使需要檢修時能立刻找到需要維修的重點。目前在電力電氣設備中，常常使用蒙特卡羅仿真法與層次分析法，這兩種方法操作簡單，評估結果比較準確，通過這兩種方法進行評估能得到電力電氣設備實際的狀態。

對于電力電氣設備做出的評估，還要進行在線監測，通過在線的方式能對電力電氣設備動態的了解，在線監測系統通過自動監測、記錄、存儲、報警等一系列的設置能夠對電力電氣設備做詳細的跟蹤，在線監測系統不能取代評估的工作，評估是在線監測的基礎，只有做好評估工作，在線監測才能以評估的數據當一個大概的指標，通過采集種種數據與評估做對比，用更詳細的方式動態的了解電力電氣設備的運作情況，。目前在線監測一般使用介質損耗監測系統、油色譜監測系統、局部放電監測系統等。

在做好評估與在線監測工作后，對于電力電氣設備的故障障要做好維修工作，在維修以前，首先要根據評估與在線監測找到出故障的原因，通過找到出故障的可能性、診斷模式再來找出故障診斷的方式。比如一臺變壓器出現故障可以通過各種科學的故障判斷方法一步一步進行排除，如果斷路器出現故障通常是用機械壽命分析法與電壽命分析法。

3 電力電氣設備狀態檢修的方法

3.1 電力電氣設備狀態檢修應用現狀

電力電氣設備的狀態檢測在國外很早就得到應用，美國杜邦公司在70年代就已經提出狀態檢修的概念，對這一概念美國電力科學研究院很快做深入的研究，目前向 RCM（又即reliability centered maintenance）方面發展，日本電力電氣設備在80年代引進狀態檢修技術。我國引進電力電氣設備狀態檢修方法比較晚，目前各種技術正不斷進步中。

3.2 電力電氣設備檢修技術的發展

（1）壽命管理技術發展

電力電氣設備在70年代開始普遍應用，通常來說，這些設備的使用壽命為25-30年，目前，這批舊有的設備正呈老化的趨勢，只有做好準確的評估與預測、合理的維修才能延長設備的壽命，同時也能使設備使用的狀態更良好。目前絕大部分電力電氣的使用設備都將壽命的預測與評估視為狀態檢測的關鍵環節，它們是目前舊有電力電氣設備需要預測和評估的重點，特別是鍋爐、汽機、發電機、變壓器、高壓開關的壽命預測與評估是整個設備的運行狀態檢測評估的重點。

（2）可靠性技術發展

過去的電力電氣設備的壽命評估與預測通常使用浴盆曲線法，這是因為它的曲線形狀像一個浴盆，但是這種評估方法預測的范圍比較狹窄，它只能對出現支配性耗損故障進行預測，而且預測的結果十分模糊，如果引進多元統計方法中的因子分析與聚類分析的方法對電力電氣設備進行預測，那么不僅可評估、預測的范圍擴大，而且可靠性大幅度提升。這種技術方法是以火電大機組的可靠性指標體系為基礎，對我國目前100MV火電與相關的機組設備進行分系，建立起一套能準確評估預電力電氣設備的技術，這種技術在進一步研究后可以廣泛推廣使用。

（3）信息決策技術發展

狀態檢修是信息管理的一種方式，實際上對電力電氣設備進行檢測就是一種對數據的管理，而進行判斷與維護則便于數據的決策，因此，使用先進的信息管理方式能夠讓狀態檢修工作順利的進行。用怎樣的信息技術能實現更好的數據管理，使數據能準確提供決策資料是目前正在發展的一門科學。芬蘭曾提出一種建立在一對變電站長期檢修的基礎上，對壽命周期費用進行統計，然后概括出設備劣化模式的方式；苛蘭則提出一種將多種策略均衡應用的方式引入到狀態檢測里，它擁有診斷專家的功能，其可靠性與安全性目前都能滿足實際的需要；德國提出把供貨商的管理層功能融入到狀態檢測里，概括出狀態檢測的瘦型管理模型，在實際運用中，它能使狀態檢測的流程得到優化。

4 總結

未來，隨著科學技術的發展，電力電氣設備會在非破壞性實驗的前提條件下進行狀態檢修，它會發展出更多智能設備，能夠自動采集電力電氣設備運行的數據，能夠模擬人工思維的方法找到診斷結果；要使用狀態檢修技術，對員工素質的要求更高，員工需要有很高的專業技術素質，能完成精密的儀器操作，同時還要具有良好的職業道德素質，能按照要求完成標準化作業；未來電力電氣行業要將管理體系、技術體系、執行體系融合在一起，向著科學化、系統化方向發展。

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