大型風電場輸變電設備運行分析及檢修策略研究

靳利文

摘要：一直以來，風電場輸變電設備一直沿用的是計劃性檢修、臨時性檢修及事故性檢修相結(jié)合的檢修制度，不能客觀地反映設備內(nèi)在質(zhì)量和運行工況等因素的差異，不僅缺乏合理性和科學性，還具有很大的盲目性。若干設備應修而未修，不但影響其技術(shù)性能和使用壽命，嚴重的還會造成損壞事故;也有更多的設備不該修而修，造成人、物、財?shù)荣Y源的嚴重浪費;還有一些設備因檢修不當而影響正常使用。因此，制定出適合風電場輸變電設備的檢修策略勢在必行。

關(guān)鍵詞：風電場;輸變電設備;運行分析;檢修策略

一、大型風電場輸電設備總體運行特點

因為服務目標和使用場景各不相同，所以輸變電設備在風電場運行期間會具有多種特點。

因為要想讓風能得到順利的傳送，就得確保風電場輸變電設備能得到穩(wěn)定的運行。而對風電場發(fā)電量起到?jīng)Q定性效果的輸電設備包括匯集線路以及變電設備。一般情況下變電設備主要包括主變壓器、斷路器等，它們的電壓分別具有35kV、110kV及220kV。排除外在電網(wǎng)，因為變電設備出現(xiàn)問題會出現(xiàn)主變跳閘的情況，從而會讓整站處于停電的狀態(tài)，而且也會導致電場丟失傳送風能的功能;匯集線路會造成此段線路中的風電機組風能不能順利傳送。風電場變電設備主要位于變電站里，能夠順利的進行巡檢、試驗等工作;匯集線路具有非常多的分布點，在進行巡檢、試驗的時候主要和與風電機組有關(guān)的工作來一同進行。所以風電場輸變電設備在運行期間，可以避免變電站全部停電的情況，而且也能避免風機脫網(wǎng)。利用維修，能夠讓設備維持在良好的狀態(tài)中，從而確保得到高質(zhì)量的運行。

二、風電場輸變電設備檢修策略研究

2.1輸變電設備檢修策略研究的意義

開展輸變電設備檢修策略研究，對于保障風電場風能的有效送出有著重要意義。在開展準確決策的基礎上，對輸變電進行合理的運維和檢修，能讓輸變電設備在風電機組滿發(fā)的情況下，具備最佳的運行狀態(tài)，保障風能的順利送出。輸變電設備檢修策略應與風電機組等其他風電場設備的維護策略相協(xié)調(diào)，應充分考慮風電機組的運行特點，擇優(yōu)選取。

通過理論分析發(fā)現(xiàn)，設備在經(jīng)歷不同類別的檢修后，故障率均有不同程度的降低。在制定設備檢修決策時，電力調(diào)度運行人員綜合考慮設備在檢修中故障率的回落值、設備故障損失、檢修成本和電網(wǎng)運行風險等要素，對檢修策略進行優(yōu)化。運行人員則根據(jù)設備的狀態(tài)變化趨勢，通過合理安排檢修時間和檢修內(nèi)容，降低設備的故障損失和檢修成本以及對系統(tǒng)可靠性的影響。

因此，檢修策略的合理性直接決定運行、檢修的效果。

2.2風電場輸變電設備檢修模式選擇

（1）被動維修（事故后維修CM，CorrectiveMaintenance）。該檢修方式就是當設備發(fā)生故障才進行檢修。輸變電設備一旦發(fā)生絕緣故障后，如無法自行恢復，會造成間隔停電，嚴重時會造成全站停電，對風電送出造成極大損失。因此，在風電場輸變電設備上這種檢修方式不可取。

（2）定期檢修（TBM，TimeBasedMaintenance）。定期檢修是在對某一類設備運行規(guī)律把握的基礎上，試圖在設備故障前實施檢修。根據(jù)采用策略的不同，有若干實施方式。設備役齡的更換前者在規(guī)定周期內(nèi)，當設備運行時間大于該周期則更換新的設備，而當設備在周期內(nèi)故障時，在一定的目標下，選擇小修或不完全維修，修復設備的功能;周期性檢修優(yōu)化是在一定的周期內(nèi)，以設備的檢修周期為決策量，尋求在一定的目標下設備的最優(yōu)檢修決策。

（3）基于設備全壽命周期成本（LCCLifeCycleCost）的狀態(tài)檢修。此檢修策略主要偏重于減少設備檢測和維修的總費用，沒有強調(diào)設備檢修安排對系統(tǒng)運行可靠性的影響。相比于風電機組，輸變電設備檢測和維修的費用較低，因此這種模式不適用于追求系統(tǒng)穩(wěn)定性以保障電能有效送出的風電場。

2.3風電場輸變電設備檢修策略選擇

對于風電場設備而言，變電站設備采用基于風險評估的狀態(tài)檢修結(jié)合定期檢修的策略，匯集線路采用基于風險評估的狀態(tài)檢修策略。

三、風電場輸變電設備檢修決策方法研究

3.1明確設備狀態(tài)信息來源

（1）設備巡視。設備巡視按照風電場運行規(guī)程執(zhí)行，按照設備狀態(tài)評價導則搜集整理設備狀態(tài)信息。

（2）帶電檢測是指在運行狀態(tài)下，對設備狀態(tài)量進行的現(xiàn)場檢測，其檢測為帶電短時間內(nèi)檢測，有別于長期連續(xù)的在線監(jiān)測。目前以紅外測溫技術(shù)為代表的帶電測試技術(shù)等早已成熟應用，取得了很好的效果;而容性設備電容量/介損帶電檢測、高頻局部放電等技術(shù)的應用也有十幾年的歷史，帶電檢測技術(shù)的使用范圍正逐步擴大。目前各項帶電檢測裝置技術(shù)標準正在相繼出臺，形成電力行業(yè)標準。

（3）在線監(jiān)測是指在不停電的情況下，對電力設備狀況進行連續(xù)或周期性的自動監(jiān)視檢測。由于風電場中箱變、匯集線路分布點多面廣，難以選擇合適的通信方式，監(jiān)測信息得不到有效傳送。此外在線監(jiān)測裝置元件性能不穩(wěn)定、功能失效;裝置的抗干擾性能較差，抗外界因素如溫濕度變化的能力弱。因此風電場輸變電設備在線監(jiān)測并未得到大面積應用。

3.2建立設備狀態(tài)評價體系

通過采用《油浸式變壓器狀態(tài)評價導則》、《架空輸電線路運行狀態(tài)評估技術(shù)導則》等標準明確設備部件、狀態(tài)量、設備的狀態(tài)等定義，明確每個部件中能直接或間接表征設備狀態(tài)的各類信息定義為狀態(tài)量，根據(jù)對設備的性能和安全運行的影響程度狀態(tài)量分為一般狀態(tài)量和重要狀態(tài)量;根據(jù)各個部件和整體的評價的結(jié)果將設備的狀態(tài)分為正常狀態(tài)、注意狀態(tài)、異常狀態(tài)和嚴重狀態(tài)。

開展設備定期評價和設備動態(tài)評價。定期評價每年不少于一次;動態(tài)評價主要包括新設備首次評價、缺陷評價、不良工況評價、檢修評價、特殊時期專項評價等;動態(tài)評價應根據(jù)設備狀況、運行工況、環(huán)境條件等因素及時開展，確保設備狀態(tài)可控、在控。

3.3結(jié)合風險分析開展檢修決策

檢修決策除依據(jù)技術(shù)標準和設備狀態(tài)評價結(jié)果，還應參考風險評估結(jié)論，考慮風電場規(guī)模發(fā)展、技術(shù)更新等要求，綜合季節(jié)特點、電網(wǎng)調(diào)度意見，確定設備檢修維護策略，明確檢修類別、檢修項目和檢修時間等內(nèi)容。

檢修決策過程將設備狀態(tài)檢修分為4類：A類檢修一般為整體更換和試驗;B類檢修一般為局部性的檢修，外部部件的解體檢查、維修、更換和試驗;C類檢修一般為常規(guī)性清掃、檢查、維護和試驗;D類檢修一般為不停電狀態(tài)下進行的帶電測試、外觀檢查和維修。檢修類別的分類原則主要根據(jù)被檢設備工況（是否需要停電）、檢修工作涉及范圍以及檢修內(nèi)容確定。

設備的狀態(tài)檢修策略根據(jù)設備狀態(tài)評價結(jié)果進行動態(tài)調(diào)整，可劃分為“正常狀態(tài)”檢修策略、“注意狀態(tài)”檢修策略、“異常狀態(tài)”檢修策略、“嚴重狀態(tài)”檢修策略。

四、結(jié)語

通過以上內(nèi)容我們能夠了解到，對風電長輸變電設備制定完善的維修方案，能夠全面的展現(xiàn)出設備所具有的差別性，不但可以加強風電場輸變電設備的穩(wěn)定性，同時還能夠確保電能得到順利的傳送。而且根據(jù)風電場輸變電設備檢修方案，創(chuàng)建了風電場輸變電設備評價體系以及檢修措施，這樣一來就可以確保狀態(tài)檢修的效果?？偠灾贫ㄍ晟频娘L電場設備檢修方案，能夠很大程度的提升輸變電設備的穩(wěn)定性。

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