变电设备状态检修之浅析

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摘 要：变电设备的检修，是保证设备可靠运行、减少设备事故的有效手段。本文简要分析变电设备状态检修的内容，论述了设备检修的意义，提出了做好设备状态检修的整体策略，以期指导状态检修工作的开展。

关键词：供电公司；变电设备；状态检修

Abstract: Maintenance of substation equipment, is the effective means to ensure the reliable operation of equipment, reduce equipment accidents. This paper briefly analyses the substation equipment state maintenance content, discusses the significance of equipment maintenance, puts forward the overall strategy to condition-based maintenance, condition-based maintenance work carried out in order to guide.

Key words: power company substation equipment; condition-based maintenance;

中图分类号：U224

1、输变电设备状态检修的意义

结构合理并且经济效率高的电网也需要可靠性高的设备来配合，同时还需要先进的技术手段做到及时发现并处理掉一些由于设备状态劣化对电网安全稳定运行造成的威胁，由此来保证电网的安全性和可靠性。随着科学技术的发展和新设备的不断投入应用，尤其是以数字化、信息化和自动化技术为特点的智能电网技术的应用，不仅为电力设备运行数据的采集及管理提供了方便，最主要的是为监测其故障机理进行了深入的研究。

输变电设备状态检修是资产全寿命周期管理的不可或缺的组成部分。状态检修时设备基础数据的采集及管理等各方面的内容是资产全寿命周期管理过程中资产的利用、维护和改造，再加上(资产)电网的规划、设计及设备采购的管理也与设备在使用和维护期间历史数据、状态和健康记录等的反馈息息相关。

输变电设备状态检修是精益化管理的重要实践。精益化管理是指摒弃传统的粗放式管理模式，把具体并且明确的量化标准运用到管理的每个环节中，不但要做到少投入、少消耗资源、少花时间，而且要多产出效益，实现企业既好又快的综合研究发展。精益化管理的中心就是要努力消除生产和管理过程中的无功劳动，以最好的品质、最低的成本以及最好的效益对业务需求作出最有效的回应。

2、输变电设备状态检修的内容概述

进行状态检修必须研究电气设备的故障模式, 设备状态应包括: 设备在线监测的特征量、预防性试验的结果数据、设备的历史运行状况和检修情况, 以及设备现在的运行参数状况等。建立在在线监测基础上的故障诊断必须依据上述设备状态, 全面而客观地进行评价。主要检测的设备包括电力变压器、断路器、容性设备和GIS 等。

2.1 电力变压器的状态监测

油泥的沉积、纸包导体绝缘材料机械强度的减弱, 提供机械支撑的材料的收缩, 以及有载调压开关的错位等。某些运行方式可能导致过热, 使得溶解于油中的水分变成气泡, 这些气泡能够引起液体绝缘介质强度的严重降低, 最终导致介质失效事故。当然, 在某些情况下, 严重的后果会在瞬间发生。一般变压器状态在线监测的项目有: 绕组温度多点测量；铁心温度测量;油量、油位、油温测量；绕组输入、输出电压、电流、有功、无功监视；绝缘分解物测定；内部局部放电量检测和位置判断；冷却系统检测。常用的监测方法有:

①油中气体分析法：由于设备内部不同的故障会产生不同的气体, 通过分析油中气体的成分、含量和相对百分比, 就可达到设备绝缘诊断的目的。典型的油中气体如H2、CO、CH4、、和C2H6、C2H4、C2H2 等常被用作分析的特征气体。通过监测确定特征气体油, 中溶解气体分析(DGOA)已被证明对于发现油浸变压器内部潜伏性故障相当有效和可靠。已DGOA 作为检测变压器内部潜伏性故障的主要试验项目列于DL/T596- 1996 变压器试验项目的首位。

②局部放电法：常用的局部放电检测方法有声学检测、光学检测、化学检测、电气测量等, 过量的局部放电, 既是设备绝缘系统老化的征兆, 也是造成绝缘老化的重要机理。变压器故障的原因之一是介质击穿, 其起因主要是局部放电(PD)。PD 水平及其增长速率的明显增加, 能够指示变压器内部正发生的变化。由于局部放电能导致绝缘恶化乃至击穿, 故值得进行在线监测。最常遇到的PD 源正反映了绝缘中由于某些缺陷状态而产生的固体绝缘的空洞、金属粒子和气泡。解释检测到的（表）PD表现不够直接, 变压器的剩余寿命与PD 表现之间的相关性不存在一般的规则。从监测和诊断的角度, 高于规定值的PD 检测只能作为警示作用而一般不能作为设备失效的依据。这些现实情况只说明了所遇到的PD 诊断的许多困难之一。基于模式识别方法的局放数字化检测装置及其三维谱图显示很有特色, 但要用于在线连续监测由于现场干扰源的相异性及复杂性，目前还有相当困难。

③频率响应分析法：这是用于检测变压器绕组有无变形的有效方法。绕组机械位移会产生细微的电感和电容的改变, 而频响法正是通过细微的变化来达到监测变压器绕组状态的目的。为了达到在线检测绕组变形, 可在线检测变压器短路电抗, 测量精确度可以达到1%。该系统能依据所测短路阻抗数值给出绕组变形程度指示,对已有变形的变压器提出警告, 直至退出运行, 为电力变压器实行状态检修提供依据, 判据较明晰, 而且不依赖于实验者及其经验。

④泵风扇运行检测：冷却系统最频繁的故障模式是泵与风扇的故障。连续在线分析泵与风扇的状况, 以决定当它们是否在设定的运行状态或关闭状态。这可以通过测量流过泵和风扇的电流及测量与其相关的控制冷却系统的温度来实现；也可以通过测量泵风/ 扇的电流和上层油温来实现。考虑到金属粒子可能是潜在的介质杀手, 安装监测轴承磨损的传感器是有现实意义, 这种超声传感器被嵌入泵轴承中, 测量轴承长度可以确定是否出现了金属磨损。目前还必须离线测量。连续在线分析必须考虑: 控制冷却系统的温度可能与通过诊断系统测得的温度不同；为冷却系统工作的各阶段而建立的初始监测参数, 决定于变压器的原始设计。

2.2 容性设备的状态监测

微弱信号的采集: 末屏电流非常微弱, 例如, 110kV 以上的电流互感器的末屏接地电流约为10～20mA；110～500kV 的MOA 的全电流也仅为1～2mA。传感器的采用应具体情况具体分析。由于所取信号微弱, 考虑到现场电磁场干扰及信号传辅时的衰减, 最好的解决方案是采用数字化传输。MOA 监测结果分析几年来的研究发现这种分析接地线中电流的方法存在相间干扰和系统谐波电压的影响。目前在线监测普遍采用抵消容性电流分量法。由于MOA 的电容小, 容易被相间和其他母线等电场干扰而影响数据的准确性。而且, 该方法只能补偿基波电流, 不能抑制系统谐波的影响。三次谐波法由十电网中的谐波比较大日不稳定, 而使得测量误差较大。解决的方法:①对测到的阻性电流纵向比较, 同时也可横向比较；②可在测量装置中采用硬件补偿, 同时采用软件补偿。

2.3 GIS 的状态监测

①气体的监测：SF6 气体的监测集中在气体压力、泄漏、湿度、色谱分析等方面。由于SF6 在局部放电和火花作用下会产生分解物, 所以通过比较SF6 的离子迁移率频谱与纯SF6 气体的参考频谱变化, 使检查SF6 的特性改变成为可能。

②SF6 开关电寿命的监测：开断电流加权值监测, 测量开关的主电流波形、触头何时开断电流值和时间(用录波器或监视器记录), 经过数据处理计算开断电流加权值, 可间接监测开关的电寿命。静、动态电阻监测, SF6 开关有主触头和弧触头, 灭弧主要靠弧触头。通过测量静、动态电阻, 可预测回路接触及主触头、弧触头的磨损情况, 从而判断开关的电寿命。

3、做好输变电设备状态检修的对策

3.1 充分注重并加强基础数据管理。加强设备运行和预防性的试验，正确并完整地收集和有效的管理，作出对基础数据的及时并精准的考核机制。加强设备故障的检修判断，状态检修的最重要部分是设备故障的有效诊断、剩余寿命的准确评估、风险的正确评价以及相关知识的认识情况。其真正的目的不只是对设备潜在故障提前预知，根本目的是找到故障所在的地方和机理。

3.2 要强化设备分析及其技术监督的重要性，提高决策水准。要同步加大各专业状态检修工作。加强科技投入，强化状态监测的手段。要根据调研，了解在线监测技术现状，开展针对性研究，形成带电监测技术应用的目标与统筹，规范在线和离线技术设备。

4、结束语

电网的设备要实现安全可靠运行，要保持良好的健康状态和设备完好率，才能达到电网坚强和供电可靠。状态检修是根据设备的状态而进行的预防性作业。在电网发展日益庞大，用户对可靠性的要求越来越高的今天，状态检修更加显现出不可替代的作用。所以，完善设备状态检修工作是一个持续改进、努力超越、追求卓越的不断发展的过程，需要工作人员在工作中不断的共同努力来完成。