配電設備狀態(tài)檢修技術分析

李守營

（淄博市中心醫(yī)院，山東淄博 255000）

0 引言

電力運行維護人員容易將配電設備檢修視為單一技術性問題，不太關注檢修體制的經(jīng)濟因素。從本質上看，檢修決策過程，能夠權衡設備檢修與更新費用。決策者要求降低設備維護成本，延長檢修周期能夠降低維修成本，然而卻增加設備損壞風險，致使設備更換投資增加?？s短檢修周期，能夠提升設備運行效益，但是也會導致檢修成本增加。因此必須高度重視配電設備狀態(tài)檢修問題。

1 配電設備故障特征

為了加強配電設備運行安全性，運維檢修人員應采用狀態(tài)檢修法，掌握配電設備運行狀態(tài)。在實際生產中，開關柜無法應用變壓器監(jiān)測系統(tǒng)，不能全方位監(jiān)控設備運行。配電設備數(shù)量多，成本高，設備價格明顯高于成本期望值。在配電系統(tǒng)中，配電設備多存在于元件組合中，設備元器件多、組合結構復雜、結構安裝操作繁瑣、設備狀態(tài)檢修技術難度大。開關柜安全事故頻率逐漸上升，多是因設備故障所致。運維檢修人員實行狀態(tài)檢修時，應當保持客觀態(tài)度，發(fā)現(xiàn)問題盡快處理。

2 配電設備狀態(tài)檢修內容

針對配電設備狀態(tài)檢修，需要按照用戶用電安全性、配合新技術的使用，將配電設備狀態(tài)檢修項目劃分為巡檢、例行試驗、診斷性試驗，操作方式如下：

（1）巡檢：以配電設備帶電運行為基礎，巡視、檢查帶電設備狀態(tài)。巡檢方式效率高，屬于日常設備狀態(tài)檢修重點。在巡檢過程中創(chuàng)新設備帶電檢測技術，如局部放電技術、超聲波技術、紅外測溫技術等。

（2）例行試驗：設備停電狀態(tài)下，按標準周期做設備狀態(tài)試驗。在具體執(zhí)行中，落實標準化規(guī)定，縮短特殊用戶設備檢修周期為1 次/6 年。一般設備則無需例行試驗。在例行試驗檢修中，按照優(yōu)化試驗內容、特殊用戶特殊處理原則，全面提升檢修效率，以維護供電效益。

（3）診斷性試驗：如果在巡檢與例行檢查中發(fā)現(xiàn)設備狀態(tài)不良，則按照設備運行時間的長短、不良操作的影響對設備狀態(tài)予以評估。操作具備偶發(fā)性特點，可以減少重復性試驗項目，加強試驗目標性。診斷性試驗能夠確保設備狀態(tài)正常，維護設備供電可靠性。圖1 為設備狀態(tài)檢修流程。配電設備狀態(tài)檢修內容可以劃分為5 類：A——整體性檢修：針對配電設備實施整體性、全面性檢修與更換處理，為無差別檢修；B——局部性檢修：針對配電設備的功能部件，實行局部分解、檢查與檢修；C——一般性檢修：設備停電狀態(tài)下開展檢修試驗項目，為例行試驗、一般巡檢；D——維護性檢修：不停電狀態(tài)下檢修設備外觀；E——使用絕緣手套、絕緣桿實施檢修：在不停電狀態(tài)下，對線路與變壓器進行檢修、消缺與維護。

圖1 配電設備狀態(tài)檢修流程

3 配電設備運行維護問題分析

配電設備狀態(tài)檢修的局限性較大，因此必須重視設備的運行維護，以確保配電設備安全運行。當前設備運維工作中存在的問題：①設備運行維護項目范圍廣、效率低。設備運行維護為人工操作，需要分析設備運行方式、設備運行狀態(tài)、電網(wǎng)保護情況與工作協(xié)調度。設備運行維護時涉及較多統(tǒng)籌兼顧項目，因此實際維護操作效率低、難度大。使用分類、分批次維護，能夠減少維護的交叉性[1]；②設備維護人員缺乏專業(yè)技術，影響維護效率與準確性。設備運行維護人員必須具備豐富的工作經(jīng)驗、專業(yè)技能，準確判斷和處理設備突發(fā)情況。設備維護對細致性要求高，技術人員必須加強責任心，因此要對相關人員進行思想教育與技術培訓，提升其工作責任心；③不注重電網(wǎng)供電可靠性管控。人工維護方式問題比較多，缺乏科學維護體系，且維護時間的精確度不足，極易導致停電頻率高、時間短。應注重維護工作中儀器設備的使用，以提高維護工作的科學性；④不重視設備運行維護工作，通過人工方式維護設備運行，整體性與高效性不足。實際操作期間，部分工作的失誤率較高，并且涉及到大量重復性工作，影響資源配置效益。

4 配電設備狀態(tài)檢修技術與方法

4.1 局部放電

局部放電是絕緣體內存在局部放電情況，電壓導體未貫穿。通常來說，局部放電包括以下流程：流程出現(xiàn)離子化現(xiàn)象，原理是原子帶電；氣體放電是當電子崩潰時電流產生氣體流通現(xiàn)象；局部放電現(xiàn)象未達到不同電極的電極橋落間放電，是內部放電、尖銳放電現(xiàn)象。通常情況下，配電設備局部放電現(xiàn)象會引發(fā)設備故障，由于局部放電原因不同，在狀態(tài)檢修期間檢修技術的差別比較大。

4.2 配電設備檢測

配電設備檢測期間，必須遵循標準化檢測原理。由于設備產生的局部放電現(xiàn)象不同，所以對不同的局部放電問題要應用不同原則檢修。通常情況下，放電類型包括機械類、電氣類、化學類、光學類，不同放電類型對應不同的物理效應，應用不同的檢測方法，比如電氣類檢測方法為高頻檢測法、局部放電檢測法。機械類方法為聲音、聲光譜檢測技術，選擇正確設備狀態(tài)檢修方案，以保障檢修質量。

4.3 紅外測溫技術

紅外檢測工作原理：通過紅外線自身功能，當物體受到輻射后產生的能量，會改變物體表面溫度。使用紅外檢測技術可以判斷溫度，發(fā)現(xiàn)配電設備潛在問題。紅外檢測技術可以實現(xiàn)不取樣狀態(tài)下的故障程度與位置評估，幫助檢修人員發(fā)現(xiàn)配電設備存在的問題。應用紅外帶電檢測技術，可以檢測區(qū)域內所有設備，適用于因電流所致溫度升高檢測，提升檢測效率與質量[2]。

配電室控制變壓器主要為高壓配電柜斷路器提供控制回路電源。在正常狀態(tài)下，二次電壓為220 V。夏季炎熱季節(jié)，由于環(huán)境溫度升高，變壓器溫度持續(xù)攀升到50 ℃。溫度持續(xù)升高，會增加變壓器短路保障事故率，因此配電室應注重變壓器檢修工作。通過紅外測溫儀，能夠快速檢測變壓器，如果變壓器表面溫度為90 ℃，則外觀色澤變化，初步判斷變壓器輸入首次電壓高于預設值。在停電狀態(tài)下，使用兆歐表對變壓器實施阻撓絕緣測試，顯示設備發(fā)熱原因是阻撓絕緣電阻破損。

4.4 超聲波檢測技術

如果未出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象，被檢測對象周邊電場應力、離子保持均衡狀態(tài)。出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象后，會打破均衡狀態(tài)，從而導致電荷遷移。正負電荷中和后，電流脈沖會引發(fā)升溫膨脹。當出現(xiàn)升溫膨脹問題后，電流通過能夠恢復平衡狀態(tài)。但是局部放電區(qū)域體積會影響介質緊密狀態(tài)，造成電場應力劇烈震蕩，發(fā)出20～200 kHz 超聲波，為超聲波檢測提供條件。

實際應用超聲波檢測時，為了保證檢測效果，在傳感器表面附著超聲耦合劑，以降低傳感器與被檢測設備空隙影響。例如，某地區(qū)10 kV 線路日常檢修期間，檢修人員應用超聲波巡檢儀檢測發(fā)現(xiàn)放電聲音位于1 號桿下引線連接部位，診斷為出現(xiàn)松動所致放電聲音，在放電區(qū)域檢測發(fā)現(xiàn)該部位劣化度為97，應檢修處理。完成檢修工作后，使用WUD 巡檢儀復檢，處理不良問題。

4.5 暫態(tài)電壓檢測技術

暫態(tài)電壓檢測技術是通過局部放產生電磁波后電子途經(jīng)設備，由于金屬體、接地體所致暫態(tài)電壓脈沖。局部放電后電子高速移動，電子移動時由帶電體向非帶電體移動，受到趨膚效應影響，放電點產生電磁波信號，并且朝著兩端延伸，電磁波信號無滲透問題，應用暫態(tài)電壓檢測技術，檢測人員可準確定位和分析局部放電暫態(tài)電壓。為了減少檢測數(shù)據(jù)誤差，各站用同一個檢測設備。檢測時如果發(fā)生異常，必須實行動態(tài)檢測，以降低誤差，同時為檢測人員提供數(shù)據(jù)支持。如某配電室排查開關柜隱患時，使用暫態(tài)電壓檢測法測量后，開關柜放電測量結果為0，開關柜局部放電測試值為55 dB。檢測期間發(fā)現(xiàn)明顯放電聲，初步推斷為開關柜出現(xiàn)局部有害放電，通過定位儀確定放電位置，即柜內套管位置，該部位放電測試值為65 dB，檢修后問題得以解決。

5 基于狀態(tài)評估的配電設備實時故障率模型

為了提高配電設備狀態(tài)檢測效果，模擬設備健康狀態(tài)下的故障評估模型。傳統(tǒng)評估模型通過分析歷史數(shù)據(jù)信息排查潛在風險問題，但此種評估方法無法反映出配電設備的實時狀態(tài)。配電設備的健康狀態(tài)對配電設備運行的影響非常大?；诮】禒顟B(tài)建立以下模型：綜合評估配電設備各個部分，按照評分確定不同部分健康狀態(tài)，將健康狀態(tài)分為正常、注意、異常、嚴重。H 表示分值：超過85 分，即正常狀態(tài)，分值75～85 分為注意狀態(tài)，60 分以下為嚴重狀態(tài)[3]。

以配電變壓器為例進行分析，設備整體健康狀態(tài)由不同部分健康狀態(tài)決定，涉及到鐵芯、繞組等。不同部分健康狀態(tài)又會受到繞組溫度、負載率指標影響，除動態(tài)化指標，也會影響靜態(tài)指標，比如負荷、運行年限等。因此，綜合評估各部件，能夠獲得各部分健康狀態(tài)，擬合得出實時健康指數(shù)，其中，ωj表示設備各部分權重；Xj表示各部分得分值；j 表示設備部件數(shù)量。由此可獲得實時故障率、實時健康指數(shù)λ=KeCH。其中，λ 表示實時故障率；K 表示比例系數(shù)，C 表示曲率系數(shù)。由于同一地區(qū)使用同一個設備，所以針對常用故障率，需要使用最小值求解比例系數(shù)、曲率系數(shù)。聯(lián)合上式，獲得健康狀態(tài)下的實時故障率：

6 結束語

綜上所述，電力需求度提升導致配電網(wǎng)構造復雜，為了提升配電網(wǎng)運行效益，應及時檢修和管理配電設備狀態(tài)，結合實際情況，科學維護配電網(wǎng)系統(tǒng)設備，密切監(jiān)測其運行狀態(tài)，以保障配電設備安全運行。