變電設(shè)備狀態(tài)檢修應(yīng)用探討

摘要：電力是當(dāng)今社會發(fā)展的最主要能源，供電企業(yè)的重要性不言而喻。而對變電設(shè)備這一重要設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行檢測、維護(hù)、修理是保障電力企業(yè)正常發(fā)電的重要環(huán)節(jié)?，F(xiàn)在電力企業(yè)中對變電設(shè)備主要采取定期檢查的方法，但是應(yīng)對突發(fā)狀況的能力較為缺乏。文章在長期實(shí)踐經(jīng)歷的基礎(chǔ)上，對變電設(shè)備狀態(tài)檢修的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：變電設(shè)備；狀態(tài)檢修；電力資源；供電企業(yè)；電力需求；電網(wǎng)穩(wěn)定性 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM73 文章編號：1009-2374（2016）09-0033-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.09.015

1 概述

國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平在不斷進(jìn)步與提高，對電力的需求量、對電網(wǎng)穩(wěn)定性的需要也不斷增長。隨著供電系統(tǒng)不斷擴(kuò)大，變電站點(diǎn)不斷增加，如何保證供電的安全以及電力輸送的穩(wěn)定成為電力企業(yè)不得不正視的一大難點(diǎn)。作為高危的電能，一旦供電網(wǎng)絡(luò)的某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，不僅對各類設(shè)備產(chǎn)生重大破壞，還會影響居民正常生活用電以及可能造成的人員傷亡與經(jīng)濟(jì)損失。而變電站作為供電網(wǎng)絡(luò)中基點(diǎn)的存在，一旦出現(xiàn)問題，對電能的輸送會產(chǎn)生重大打擊，所以需要對變電站進(jìn)行完善的維護(hù)與檢修，以保證其平穩(wěn)運(yùn)行的狀態(tài)。

2 變電設(shè)備狀態(tài)檢修定義、作用與流程

狀態(tài)檢修即對設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)的監(jiān)測與分析，得出大量數(shù)據(jù)信息，通過數(shù)據(jù)反饋判斷設(shè)備是否健康；出現(xiàn)異常時(shí)對故障進(jìn)行預(yù)測并安排及時(shí)處理。作用一般體現(xiàn)在可以在動(dòng)態(tài)的狀態(tài)需求的情況下，及時(shí)檢修以便對設(shè)備進(jìn)行合理的維修，能避免現(xiàn)在定期檢修中可能出現(xiàn)的設(shè)備修理不及時(shí)或者設(shè)備修理過于頻繁造成使用壽命減少的情況，進(jìn)而提高設(shè)備的穩(wěn)定性。

流程一般如下：首先通過已有的數(shù)據(jù)，例如觀察數(shù)據(jù)與檢修歷史，采用非齊次泊松隨機(jī)模型，輸入?yún)?shù)，在平衡費(fèi)用與穩(wěn)定的基礎(chǔ)上有效判斷設(shè)備是否有維修需求；其次即時(shí)觀察設(shè)備狀態(tài)并做好記錄分析。一般監(jiān)測設(shè)備的特征量、歷史運(yùn)行狀況、現(xiàn)行參數(shù)等多項(xiàng)數(shù)據(jù)；再次進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，進(jìn)一步確定設(shè)備狀態(tài)是否需要故障檢查與維修。沒有故障最好，這時(shí)候只要做好記錄，以便于下一次狀態(tài)監(jiān)測即可。有故障就進(jìn)入下一流程，即將設(shè)備各類故障與可能發(fā)生的情況列出參數(shù)代入設(shè)定好的模型進(jìn)行計(jì)算；最后，通過觀測設(shè)備狀態(tài)以及時(shí)間參數(shù)決定設(shè)備的維修時(shí)機(jī)。

3 變電設(shè)備狀態(tài)檢修主要技術(shù)支持

3.1 可靠性評估

根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、模型等信息，對產(chǎn)品的性能做出評估，得出可靠性結(jié)論即為可靠性評估的大體思路。狀態(tài)檢修這項(xiàng)技術(shù)關(guān)鍵的一部分就是可靠性評估。廣義的可靠性評估一般采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法論，以數(shù)學(xué)的思想、統(tǒng)計(jì)學(xué)的手段進(jìn)行的評估。一般電力企業(yè)主要采用貝葉斯方法，這一方法正常程序上有三個(gè)步驟：首先是對個(gè)體設(shè)備進(jìn)行評估；其次是根據(jù)每一個(gè)單位個(gè)體反映出的可靠性信息匯總到整體，判斷整個(gè)變電設(shè)備的狀態(tài)；最后是對整體的信息進(jìn)行評估，判斷其可靠性。整個(gè)流程就是一個(gè)個(gè)體分析與整體匯總的流程，隨著變電設(shè)備評估的發(fā)展，新型科技在不斷被應(yīng)用，比如信息融合技術(shù)等科技，正在與傳統(tǒng)方法相融合，以適應(yīng)不斷復(fù)雜化的供電系統(tǒng)。

3.2 傳感技術(shù)與抗干擾技術(shù)

由于傳感器的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、元件眾多，單憑目視難以準(zhǔn)確判斷傳感器的狀態(tài)以及是否有故障，于是就需要應(yīng)用傳感技術(shù)。隨著科技發(fā)展，傳感技術(shù)的精確程度也在不斷更新。這使得對傳感器的準(zhǔn)確傳感變得可行，也使得獲取的傳感器信息更加準(zhǔn)確豐富，以便于工作人員對變電器狀態(tài)的準(zhǔn)確判斷與故障識別。傳感器的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，眾多的電子元件與集成線路使得對其的狀態(tài)監(jiān)測變得艱難，而變電器等電網(wǎng)間的設(shè)備也因?yàn)楦泳芑沟闷湓絹碓绞懿涣穗姶鸥蓴_等外界因素。異常的電磁波動(dòng)或者其他電信號的干擾會使得變電器出現(xiàn)各類問題，例如導(dǎo)致信號失真等不正常情況，嚴(yán)重者可能導(dǎo)致傳感器的元件出現(xiàn)損壞。所以說，如何試驗(yàn)傳感器及其組件的抗干擾性與兼容性，便成為檢測的一個(gè)重要內(nèi)容。幸運(yùn)的是，隨著近年來科技在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng)對狀態(tài)監(jiān)測中的新技術(shù)應(yīng)用也與時(shí)俱進(jìn)，例如數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)濾波技術(shù)等專業(yè)性高科技的投入使用，對抗干擾與防止信號錯(cuò)失有著重要意義。

3.3 原則

通過實(shí)踐操作，有以下原則總結(jié)：從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合具體情況分析對待，有必要修則修，確定修就修好。現(xiàn)在的電力企業(yè)主要有以下兩類情況：一是新項(xiàng)目或者項(xiàng)目改建的情況，在這種情況下，由于設(shè)備更新，可以利用狀態(tài)檢修，在項(xiàng)目開展過程中就加裝相關(guān)設(shè)備，從設(shè)備投入初始就開始監(jiān)測其狀態(tài)，不斷記錄數(shù)據(jù)，然后合理監(jiān)修；二是已投入使用的變電站，如果極少出現(xiàn)事故或者是變電站處于電網(wǎng)不重要的線路地區(qū)上，從費(fèi)效比上看，采用狀態(tài)監(jiān)測是不劃算的，因?yàn)闋顟B(tài)檢修的一套設(shè)備是十分昂貴的?？梢院喕瘜ο到y(tǒng)的狀態(tài)檢修，改為對關(guān)鍵部位、高故障率原件的狀態(tài)監(jiān)測。這樣既實(shí)用，又降低成本，整體性價(jià)比高。在一段時(shí)間的檢測后，可以根據(jù)具體的情況，對狀態(tài)的監(jiān)測時(shí)間段進(jìn)行合理調(diào)整，延長穩(wěn)定部件的檢測時(shí)間間隔，縮短故障部件的監(jiān)測時(shí)間間隔，并在不斷的調(diào)整中找到一個(gè)最佳監(jiān)測方案。對一些基礎(chǔ)設(shè)備元件或者是數(shù)目眾多的部件，可以不采取狀態(tài)監(jiān)測，直接進(jìn)行更換，以追求最佳使用狀態(tài)與最低工作成本。

3.4 狀態(tài)監(jiān)測分類

變電站的狀態(tài)監(jiān)測，一般分為三個(gè)方面：一是在線監(jiān)測，顧名思義，通過計(jì)算機(jī)與各類監(jiān)測設(shè)備的在線接通，即時(shí)、在線地監(jiān)測各類被監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)的參數(shù)；二是離線監(jiān)測，則是對變電設(shè)備定期不定期地通過不同儀器，例如振動(dòng)監(jiān)測儀等監(jiān)測設(shè)備，定期監(jiān)測或者不定期抽查變電設(shè)備，提取各種運(yùn)行參數(shù)；三是定期解體點(diǎn)檢，一般是在設(shè)備大修或者電網(wǎng)暫停供電進(jìn)行檢查時(shí)，在一個(gè)比較特定的情況下，依據(jù)操作流程和工作標(biāo)準(zhǔn)，通過拆解設(shè)備以便于詳細(xì)地觀察設(shè)備的狀態(tài)。

3.5 設(shè)備的故障診斷

設(shè)備的故障一般有以下兩種診斷方法：一是綜合診斷法，這種診斷由于之前需要做大量的數(shù)據(jù)收集工作，包括在線監(jiān)測系統(tǒng)提供的大量數(shù)據(jù)，如變壓器的絕緣情況、變壓器油色譜情況、變壓器運(yùn)行的溫度、負(fù)荷情況，開關(guān)類設(shè)備檢測結(jié)果，對設(shè)備的離線采集數(shù)據(jù)，并歸納總結(jié)設(shè)備運(yùn)行信息。將這些收集整理的數(shù)據(jù)與基于知識的專家系統(tǒng)知識庫進(jìn)行匹配，最終診斷出結(jié)果；二是基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能診斷，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能診斷又分為多種，但這些診斷技術(shù)多用于發(fā)電、繼電設(shè)備當(dāng)中，對變電設(shè)備的故障診斷，較多的是基于知識的智能診斷系統(tǒng)。

4 變電設(shè)備狀態(tài)檢修的應(yīng)用

變電設(shè)備的狀態(tài)檢修一般應(yīng)用于變壓器、斷路器、隔離開關(guān)與GIS等電路系統(tǒng)的重要組成部分：

4.1 變壓器的應(yīng)用

一般有三種方法來對變壓器進(jìn)行狀態(tài)檢修：一是提取變壓器內(nèi)的氣體進(jìn)行物理分析比較常用，因?yàn)闅怏w的物理性質(zhì)例如成分、百分比率等易于得出答案；二是對局部放電現(xiàn)象的觀測也是一個(gè)關(guān)注點(diǎn)；三是頻率響應(yīng)分析法，這個(gè)方法一般專用于對繞組狀態(tài)的檢修，因?yàn)槿绻@組狀態(tài)有變化，再微小都可以通過頻率變化反映出來。一般利用以上三種方法，對變壓器的各類元件的完整性、可用性與變化性進(jìn)行判斷。

4.2 斷路器的狀態(tài)檢測

斷路器一般會出現(xiàn)以下故障：拒動(dòng)、誤動(dòng)的動(dòng)作反應(yīng)，聲音或者溫度異常，嚴(yán)重情況下的著火甚至爆炸現(xiàn)象。一般來說，斷路器出現(xiàn)故障的原因有很多，接通斷路器的直流電電壓不符合斷路器的指標(biāo)會導(dǎo)致故障，保險(xiǎn)與閘口的接觸不良或者正負(fù)極接錯(cuò)也會造成故障，操作不當(dāng)或者電池容量不足也會造成故障，還有斷路器開關(guān)的結(jié)構(gòu)性錯(cuò)誤也能導(dǎo)致問題發(fā)生。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，斷路器的故障主要以機(jī)械故障為主，所有對斷路器的狀態(tài)檢測主要傾向于對其的機(jī)械狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控與排障。

4.3 隔離開關(guān)的檢測

常見的故障一般有載流回路過熱和接觸不良這兩類：第一類故障大多由于隔離開關(guān)本身的實(shí)際作用與特點(diǎn)導(dǎo)致其自身接觸面積較小，又需要隔離多個(gè)環(huán)節(jié)的電路動(dòng)作，所以容易產(chǎn)生過熱現(xiàn)象導(dǎo)致故障發(fā)生，需要強(qiáng)調(diào)的是，過熱現(xiàn)象一般出現(xiàn)在接線座與觸頭；第二類故障是因?yàn)楦綦x開關(guān)要隔離多個(gè)部件，隨時(shí)可能出現(xiàn)某一部件接觸不良的現(xiàn)象。而且在現(xiàn)實(shí)中，很多部件可能會出現(xiàn)制造的不夠精良、安裝的不夠準(zhǔn)確、調(diào)試出現(xiàn)問題使得位置不準(zhǔn)確，容易接觸不良。接觸不良的狀態(tài)監(jiān)測，一般以安裝時(shí)的預(yù)防為主以及運(yùn)行時(shí)的監(jiān)控為輔。

4.4 對GIS的狀態(tài)監(jiān)測

一般從氣體檢測、局部放電監(jiān)測、斷路器等方面進(jìn)行檢測，GIS的可靠性較高，然而為了保證正常運(yùn)行，仍然要監(jiān)測，以策萬全。

5 結(jié)語

電力企業(yè)作為當(dāng)今經(jīng)濟(jì)建設(shè)的能源重要保障企業(yè)，對國計(jì)民生都有著無比重要的意義。而這一重要責(zé)任下，電力企業(yè)由于其工作領(lǐng)域的專業(yè)性和復(fù)雜性，設(shè)備設(shè)施容易出現(xiàn)各類故障。為了避免故障產(chǎn)生后對整個(gè)社會正常生產(chǎn)生活造成影響，我們需要對其的狀態(tài)監(jiān)測進(jìn)行研究與應(yīng)用。在電力設(shè)備的前端生產(chǎn)安裝、中端運(yùn)行維護(hù)、終端維修更換等全部環(huán)節(jié)進(jìn)行有效作為，以保證電力企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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作者簡介：張輝（1981-），女，國網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司工程師，研究方向：變電運(yùn)行、調(diào)度檢修計(jì)劃。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）