電力設備狀態監測閉環管理案例分析

何君霞

（中國石油化工股份有限公司天津分公司裝備研究院，天津 300271）

裝備研究院電儀室（以下稱檢測單位）自2010年10月承擔公司電氣設備檢測任務以來，相繼開展了紅外成像檢測、電能質量檢測、局部放電檢測和電機檢測等電力設備狀態監測業務。通過以上業務的開展，檢測單位期望逐步為設備用戶提供優質和全面的服務。

電力設備狀態監測的目的是采用有效的檢測手段和分析診斷技術，及時、準確地掌握設備運行狀態，保證設備的安全、可靠和經濟運行。所以電力設備狀態監測應該是一個檢測、分析、處理、反饋、復測閉環的過程。檢測單位年復一年在這個過程中積累數據，從而總結經驗，掌握電氣設備運行特點，最終與設備用戶共同實現電氣設備長周期運行的目的。只有檢測過程形成閉環，檢測手段才對設備運行具有指導作用。也就是說，檢測單位承擔檢測業務后，希望設備用戶根據檢測發現的問題，現場進行整改后向檢測單位提供整改方式及整改后結果。但是，有些設備用戶對檢測結果重視程度不夠，處理情況未能及時提供給檢測單位，不利于檢測單位對設備運行的經驗總結。因電機檢測業務目前未發現過問題，故本文僅分別就三個檢測手段的三個完整案例給予說明，希望引起設備管理部門和設備用戶對電力設備狀態監測閉環管理的足夠重視，從而實現設備安穩長運行的目的。

1 電能質量檢測實例

1.1 委托原因

某部職防樓2#配電柜負荷不大，卻多次越級跳閘。電工懷疑電流諧波過大引起，委托裝備研究院電儀室進行檢測。電工為預防再次跳閘，采取臨時措施，由1#配電柜的配出為2#配電柜進行供電，結果從未出現跳閘現象。

1.2 檢測結果

檢測設備：Fluke 434 電能質量分析儀；檢測對象：2#進線（380V）。

1）三相相電壓（rms 有效值）均在228V 左右。基波電壓不平衡度約為0.2%，三相基波電流分別為24、26.7、19.7A，不平衡度約為10.8%，三相電流不平衡度略高，電流、電壓相位差很小。

2）總諧波電壓畸變率為2.2%左右（國標為低于5%），3 次、5 次、7 次、13 次、15 次諧波電壓含有率分別為0.4%、1.4%、1.3%、0.6%、0.3%左右，各次諧波電壓含有率均在標準要求范圍內；

總諧波電流畸變率為77.6%左右，3 次、5 次、7 次、11 次諧波電壓含有率分別為4.3%、61.8%、43.6%、14.2%左右，5 次、7 次諧波含量較高，電流畸變明顯。

3）有功功率為16.44kW、視在功率為20.38kVA、無功功率為容性4.02kVAR、功率因數為0.81。

4）整個檢測過程，電壓平穩、電流有波動。

1.3 現場數據采集

1）電能信號（如圖1所示）。

圖1 電能信號

三相相電壓（rms）為228V 左右，三相基波電壓不平衡度在0.2%左右，三相基波電流不平衡度在10.5%左右，三相基波電壓不平衡度符合標準要求，三相電流不平衡度略高，電流、電壓相位差很小。

2）諧波

諧波電壓如圖2所示。

圖2 諧波電壓

各次諧波電壓含有率均較低，THD（總諧波電壓畸變率，諧波相對于基波有效值的諧波失真總度）、5 次、7 次、11 次諧波電壓含有率分別為2.2%、1.4%、1.3%、0.6%左右，均在標準要求范圍內。

諧波電流如圖3所示。

圖3 諧波電流

5 次、7 次、11 次諧波電流含有率較高，THD（總諧波電流畸變率，諧波相對于基波有效值的諧波失真總度）、3 次、5 次、7 次、11 次諧波電壓含有率分別為77.6%、4.3%、61.8%、43.6%、14.2%左右，電流畸變明顯。

1.4 分析

目前2#配電柜負荷由1#配電柜配出供電，配出開關容量125A，1#、2#配電柜進線開關容量400A。由于所帶負荷多為變頻空調，諧波電流較大屬正常現象，但因目前負荷電流（rms）只有三十幾安培，125A 的配出開關容量也已足夠，且目前運行方式下并未出現越級跳閘現象，越級跳閘原因應與電能質量無關。

1.5 建議

1）檢查2#配電柜進線電纜是否存在缺陷。

2）檢查2#配電柜的上級配出開關保護配置是否存在問題。

3）更換2#配電柜的上級配出開關。

1.6 現場隱患排除反饋

職防樓電工根據檢測單位提出的建議進行現場檢查后，排除了2#配電柜進線電纜存在缺陷的可能和2#配電柜的上級配出開關保護配置存在問題的可能，最后更換了2#配電柜的上級配出開關，隱患排除，至今未出現越級跳閘現象。

1.7 閉環管理成效

現場設備出現供電異常，用戶向檢測單位提出諧波檢測委托。根據用戶的委托，檢測單位采用電能質量檢測手段進行諧波檢測，未發現問題。但是根據現場發現的越級跳閘現象和用戶解決問題的需求，檢測單位進行了綜合的分析，給出了三條處理建議。設備用戶依據建議，解決了現場問題，并向檢測單位進行了反饋，實現了閉環管理，保障了設備安全運行。

2 紅外成像檢測實例

2.1 委托原因

根據公司設備部的要求對公司內電氣設備一年一次常規檢測。

2.2 檢測結果

檢測設備：P65 紅外成像儀；檢測對象：4#主變。

5月8日，某部110kV 變電站4#主變高壓套管B相溫度較高，為77.1℃，其余A、C 相分別為31.3℃、32.1℃，三相電流分別為119.41A、118.74A、119.24A。

2.3 現場數據采集

紅外圖像如圖4所示，可見光圖片如圖5所示（標記部位為發熱部位）。

2.4 分析

三相電流平衡，說明負荷平衡，而B 相溫度已接近80℃的危急缺陷標準（依據DL/T 664-2008 帶電設備紅外診斷應用規范），參考該部位三年的檢測結果（見表1），B 相該部位有嚴重惡化的趨勢。懷疑B 相套管內部有接觸不良。

表1 三年/次檢測結果對比

圖4 4#主變高壓套管A、B、C 相

圖5 4#主變可見光照片

2.5 建議

1）發現該缺陷后，檢測單位立即通知班組人員，并建議該部電氣車間安排做好日常重點監測，隨時掌握溫升變化，嚴格控制運行方式變化，控制負荷分配，避免故障部位加劇惡化。

2）由于故障部位的特殊性，建議盡快安排4#變壓器停電，并聯系變壓器廠家對變壓器套管進行檢查。

2.6 現場隱患排除反饋

根據檢測單位列出的三年/次的檢測結果和提出的處理建議，該部于檢測當日即聯系了變壓器廠家。5月14日，該部安排4#主變停電檢修。經打開套管后檢查，廠家認為溫升原因為銷子接觸不好，已對外殼放電，銷子上已有黑色斑痕，如圖6所示。變壓器廠家處理完畢后，5月15日，應該部的要求，檢測單位進行了該部位的復測，發熱部位已恢復正常。

圖6 變壓器套管內的銷子

2.7 閉環管理成效

根據常規一年一次的檢測要求，檢測單位對設備展開檢測。檢測人員在檢測中發現了溫升異常嚴重缺陷。4#主變在該部供電中屬關鍵設備，檢測單位立即向該部的電氣車間管理人員匯報，并提出了加強監測的建議。設備用戶依據建議，聯系變壓器廠家解決了現場問題，并向檢測單位進行了反饋。檢測單位進行復測，確認隱患排除，實現了閉環管理，保障了設備安全運行。

3 局部放電檢測實例

3.1 委托原因

根據公司設備部的要求對公司內電氣設備一年一次常規檢測。

3.2 檢測結果

檢測設備：Ultra TEV Plus 局部放電檢測儀；檢測對象：35kV 備用系統322、323 PT。

1）323PT AB 本體北面幅值為19dB，放電明顯，為嚴重缺陷，需加強關注，利用停電機會進行清掃或更換。

2）323PT BC 本體南面幅值為18dB，放電明顯，為嚴重缺陷，需加強關注，利用停電機會進行清掃或更換。

3.3 現場數據采集

結果見表2（超聲三次背景值為-8dB）。

表2

3.4 分析

幅值為6～15dB，則存在輕微放電；幅值為15～25dB，則放電明顯；幅值為25dB 以上，則放電嚴重。根據現場檢測時看到PT 表面的污濁程度和檢測結果，說明323PT 放電已明顯，需擇機停電檢查并處理。

3.5 建議

需擇機停電檢查、清掃并處理。

3.6 現場隱患排除反饋

圖7 323PT AB 相及BC 相嚴重缺陷部位

根據檢測單位提供的檢測報告，5月份該部供管車間申請停電，對該PT 進行清掃，并刷防污閃涂料RTV 漆。5月23日，檢測單位應該部要求進行復測，0 結果正常，未發現局部放電現象。

3.7 閉環管理成效

根據常規一年一次的檢測要求，檢測單位對設備展開檢測。檢測人員在檢測中發現了局部放電嚴重缺陷。檢測單位向該部提出了擇機停電檢查、清掃并處理的建議。設備用戶依據建議，利用停電機會進行了清掃和刷漆，并向檢測單位進行了反饋。檢測單位進行復測，確認隱患排除，實現了閉環管理，保障了設備安全運行。

4 結論

以上三個案例分析證明了檢測單位利用電力設備狀態監測手段對檢測結果分析的準確性。檢測單位幫助設備用戶及時排除了隱患，避免了事故，同時設備用戶的積極處理和反饋也為檢測單位積累了豐富的經驗。因此電力設備狀態監測的閉環管理是一個非常重要的過程管理，對電氣設備長周期運行意義重大，希望引起設備管理部門和設備用戶的高度重視。