电力设备的状态维修与状态监测

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摘　要:电力设备维修历经3个阶段,分析了定期维修制度的不足,阐述了状态维修的优点,指出了状态维修与状态监测的关系和实现状态维修的基本途径。

关键词:定期维修;状态维修;状态监测;途径　　 纵观世界各国电力设备的维修历史,大致经历3个阶段:即事故后维修、定期维修和状态维修。目前发展的趋势是由定期维修向状态维修过渡。如何实现这种过渡是电力工作者关心的问题。 1 定期维修 长期以来,我国对运行中的电力设备实行的是以时间周期为基础的定期维修制度。所谓定期维修是指按主管部门颁发的全国统一规程所规定的项目、周期等进行的维修。例如,《电力变压器检修导则》(DL/T573-95)规定,电力变压器一般在投入运行后的5年内和以后每隔10年大修1次,一般每年小修1次;《有载分接开关运行维修导则》(DL/T574-95)规定,有载调压变压器大修的同时,进行分接开关大修,有载调压变压器小修的同时,进行分接开关小修,每年1次,而且都规定了相应的维修项目。虽然这种维修制度对减少和防止事故的发生起到了积极的作用,但随着电力设备的电压增高、容量增大、结构复杂化,暴露出这种维修制度的不足,主要表现如下: 1•1　具有盲目性和强制性 由于定期维修是到期必修,既不考虑电力设备制造质量的差异,也不考虑电力设备的实际运行条件和运行状态,实行“一刀切”,这就具有很大的盲目性和强制性,因而会造成电力设备的“过度维修”或“维修不足”,前者会浪费大量的人力、物力利财力,后者可能导致电力设备在两次维修周期内发生故障。例如,某电厂主压器220 kV侧A相避雷器,维修后,在投运时间不到1个月就因密封不良和受潮导致爆炸。 1•2　导致新的隐患 在“过度维修”过程中,由于维修者技术不佳、工艺不良或管理不善,在频繁的拆装过程中就容易造成新的隐患。例如,某50 MVA的电力变压器,维修后,110 kV侧分接头2的直流电阻超标,反复查找,找不出原因,最后把分接头2的静触头紧固螺丝紧了半圈后,直流电阻合格;又如某30 kVA的三相油浸式配电变压器,大修后就检查出有短路故障。东北某农电局曾多次检出大修后电力变压器的绝缘缺陷。 1.3 耐压试验可能对绝缘造成损伤 由于在维修后要对电力设备绝缘进行耐压试验,而施加的试验电压又远高于其额定电压,所以就可能在试验过程中对绝缘造成不可逆的损伤,它不仅可能缩短绝缘寿命,而且可能引发事故。有的电力设备在维修后,投入运行时间不长就发生绝缘事故,可能与耐压试验造成的绝缘损伤有关。 基于上述,状态维修已引起国内外电力工作者的普遍关注。近几年,我国也开始研究状态维修,部分单位在发电、供电设备中试点,以期改革定期维修制度。目前在《发电企业设备检修导则》(DL/T838-2003)中,已将发电企业设备检修的强制性标准修订为推荐性标准,在发电厂推行新的检修方式。 2 状态维修 状态维修的观点是英国于1970年提出的,后来又经世界各国不断完善,逐步用于实践。这种维修制度是以状态监测和故障诊断为基础,从电力设备的实际工况出发,根据收集到的状态信息进行处理和综合分析,确定电力设备是否需要维修,以及需要维修的项目和内容,所以状态维修具有极强的针对性和实时性。通常可以简单地把状态维修概括为“当修即修,不做无谓的维修”。电力设备从定期维修向状态维修过渡是维修思想和方法的重大变革,具有广阔的发展前景和巨大的社会和经济效益,主要表现在: 2•1　提高供电可靠性 由于采用状态检修后停电次数随之减少,使供电可靠性提高。例如,大连电业局实行状态维修后,供电可靠性指标由1987年的99.7%提高到1993年的99.83%,每年多售电400万kW•h;再如,山东莱阳电业公司实行状态维修后,1997年的停电次数比1996年减少33.7%,1998年比1997年减少6.7%,其供电可靠率达到99.83%。 2•2　经济效益显著 由于停电次数减少,直接和间接经济效益都相当可观。据国外资料报导,1995年美国电科院与ComEdison电厂合作对10台机组安装了状态监测装置,实施状态维修,经计算,开始2年的经济效益超过了1600万美元。英国曾对状态维修所得的节约作过估计,认为这种节约相当于年总产值的1%,考虑各部门的差别,具体在0.5%~3%之间。我国莱阳电业公司1998年的维修费用为305万元,比1996年减少49%,故障停电时间下降43%,增加供电量为345 kW•h,取得的经济效益为500多万元。 2•3　减少设备事故和人身事故 目前,我国实行状态维修的单位虽然不多,但现有的实践已经表明,实行状态维修对减少设备和人身事故起到重要作用,有助于形成良好的安全局面。 2•4　减少大修次数 采用状态维修后,通常都能使大修时间间隔延长,与定期维修相比,其相应的维修次数也就减少了。美国一家公司认为采用状态维修后,主要设备的大修周期由3年延长到7年~8年(实行状态维修后实际上不存在维修周期的概念,应为两次维修的时间间隔)。 3 状态监测与故障诊断 由上述,状态监测与故障诊断是状态维修的基础。状态监测是状态特征量的收集过程,即利用各种传感器及测量手段对反映设备运行状态的物理、化学量进行检测。而故障诊断是特征量收集后的分析判断过程,即专家根据状态监测所得到的各测量值及其运算结果所提供的信息,采用所掌握的关于设备的知识和经验,进行推理判断,找出设备的故障类型、部位及严重程度,从而提出对设备的维修处理建议。 目前状态特征量收集的主要途径如下: 3•1　在线监测 在线监测是在不影响设备运行的条件下,对设备状态连续或定时进行的监测,通常是自动进行的。它是收集特征量的重要手段和途径。其关键是究竟要对哪些量进行监测才能得到有用的信息。诚然,设备不同、结构各异,反映其状态的特征量不完全相同,如表l所列。目前我国在发电机、变压器、电容型产品、电缆、避雷器、高压断路器、GIS等电力设备上都不同程度地采用了在线监测技术、安装了在线监测装置,积累了一些好的经验,这不仅对进一步推广在线监测技术具有重要意义,而且能有力地促进电力设备由定期维修向状态维修过渡的进程。然而,要灵敏、有效地反映绝缘状态还需要重点研究信息传递手段、绝缘劣化的机理和规律、干扰的抑制、绝缘状态的判断等,使在线监测技术不断完善,为状态维修提供可靠的特征量。   3•2　离线试验 离线试验主要是传统的预防性试验,它虽然有不足之处,但目前仍是电力设备绝缘诊断的基本方法,也是收集绝缘缺陷和故障特征量的重要手段和途径。只是当前迫切需要引入新的反映设备状态的新参数、研制新装置、研究新方法、新技术,以提高检测的有效性。近些年来研究推广的色谱分析、局部放电、糠醛分析、频率响应分析等项目都是行之有效的,应当继续总结经验,不断完善,以使从多方面为设备状态提供特征量。 应当指出,在线监测与离线试验是相辅相成的。若在线监测发现事故隐患后,必要时可在离线状态下进行更为全面、彻底的试验和检查。 3•3　建立设备状态数据库 数据库可以提供大量的状态信息,所以不可忽视。数据库主要内容应当包括出厂试验、历次试验报告、各种状态参数、维修记录、运行记录、故障记录和异常现象等,为状态分析提供科学依据,为统计分析奠定基础。 如何利用收集到的特征量对设备的状态作出正确判断,通常采用专家系统。目前已在电力变压器中得到初步应用。其他设备的专家系统还有待于进一步开发。 4 结语 状态维修势在必行。近几年,有的单位进行了初步尝试,取得了很好经验,主要是将以在线监为主、离线试验为辅的状态监测手段相结合,通过正确诊断充分了解设备的绝缘状况,掌握绝缘老化的规律、老化程度及剩余寿命,在定期维修的基础上,逐步扩大状态维修的比例,最终形成一套高出定期维修、状态维修、改进性维修和故障维修为一体的优化维修模式,以创造更大的经济和社会效益。 参考文献： [1]　关根志,贺景亮•电气设备的绝缘在线监测与状态维修[J]•中国电力,2000,33(3),46~50 [2]　马同远•供电设备状态检修管理[J]•供用电•1999,16(4):22~24 [3]　朱德恒,谈克雄主编•电绝缘诊断技术[M]•北京:中国电力出版社,1999 [4]　DL/T838-2003,发电企业设备检修导则[S]•