電力電氣設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)的研究

呂守向

（福州海峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 福建 350014）

0 引言

傳統(tǒng)電力電氣設(shè)備的檢修方式一般使用定期檢修的方法，這種方法通過實(shí)踐可以看到存在很多問題，因此為了讓電力電氣設(shè)備有效的投入運(yùn)作，引進(jìn)狀態(tài)維修的概念，這是通過對(duì)采集電力電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)，用科學(xué)的分析方法對(duì)設(shè)備進(jìn)行評(píng)估，做好檢測計(jì)劃，并進(jìn)行故障排除的方法，這種方法能解決定期檢修方法的弊端，使電力電氣設(shè)備更可靠、更安全的運(yùn)作。

1 電力電氣設(shè)備狀態(tài)檢修的概述

1.1 狀態(tài)檢修的定義

電力電氣設(shè)備的檢修是上世紀(jì)五十年代美國首先提出的檢修方式，在那之前以定期檢修與事后檢修相結(jié)合的方式確保電力電氣設(shè)備的狀態(tài)，我國的電網(wǎng)電剛開始也使用這種方法。有效的電力電氣狀態(tài)檢修能減少各種設(shè)各事故出現(xiàn)，能讓設(shè)備保持良好的運(yùn)行狀態(tài)。但是這種方式也有自己的弊端，比如有可能出現(xiàn)維修次數(shù)不夠使電力電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)還是會(huì)出現(xiàn)問題造成各種事故，或者過度維修造成成本浪費(fèi)，也有可能出現(xiàn)維修不當(dāng)使原本沒有故障的電力電氣設(shè)備出現(xiàn)故障。于是，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，提出一種新的檢修模式，即狀態(tài)檢修，它需要對(duì)電力電氣設(shè)備的可靠性、狀態(tài)監(jiān)測、壽命監(jiān)測作一定的評(píng)估，根據(jù)結(jié)果判斷是否需要維修、需要維修什么項(xiàng)目，什么時(shí)候進(jìn)進(jìn)維修。電力電氣設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)通過更動(dòng)態(tài)的方法取代過去靜態(tài)的檢修方法，這種先進(jìn)的檢修模式必將取代舊有的模式。

1.2 狀態(tài)檢修的內(nèi)容

（1）目的

狀態(tài)檢測的目的是為了給評(píng)估電力電氣設(shè)備以指標(biāo)的方式作出評(píng)估，這其中包含狀態(tài)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、檢測決策，這種方式能使電力電氣設(shè)備能安全無故障、狀態(tài)良好的運(yùn)行，同時(shí)能節(jié)省維修的成本，使資源能合理運(yùn)用。

（2）作用

傳統(tǒng)的檢修方式是一種靜態(tài)的檢修方式，它固定一年或幾年對(duì)電力電氣設(shè)備作維護(hù)或調(diào)試，而狀態(tài)檢修是一種動(dòng)態(tài)的方式，通過動(dòng)態(tài)的記錄，可以通過分析可以了解電力電氣設(shè)備過去運(yùn)行狀況、現(xiàn)在存在的問題、未來會(huì)出現(xiàn)故障的預(yù)測，只要擁有記錄，可以使用遠(yuǎn)程的方式作一定程度的故障分析，同時(shí)，對(duì)故障分析還能細(xì)化到出故障的具體位置、具體時(shí)間、檢測的方式。它能用科學(xué)的方式，將檢修的方法細(xì)化的完成。

（3）原則

狀態(tài)檢修的原則是如果需要維修的地方要趕緊維修，進(jìn)行維修后要保證電力電氣設(shè)備運(yùn)行良好。在檢修過后要作好風(fēng)險(xiǎn)因素分析、設(shè)備檢查計(jì)劃、未來檢修內(nèi)容等安排。

（4）要求

每次檢修過后要對(duì)狀態(tài)做指標(biāo)性評(píng)估，以便實(shí)行動(dòng)態(tài)方式管理；新投運(yùn)的電力電氣設(shè)備要按國家相關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢修試驗(yàn)，比如100kv的要求1-2年后必須進(jìn)行檢測，220kV在投運(yùn)一年后必須檢測，要根據(jù)詳細(xì)的檢測做綜合的評(píng)估；電力電氣設(shè)備在長時(shí)間運(yùn)氣后，由于設(shè)備老化，評(píng)估的動(dòng)態(tài)指標(biāo)需要變化，以便更準(zhǔn)確評(píng)估出設(shè)備目前的狀態(tài)。

2 電力電氣設(shè)備狀態(tài)檢修的方法

2.1 狀態(tài)檢修的技術(shù)

（1）狀態(tài)監(jiān)測

狀態(tài)監(jiān)測是根據(jù)目前電力電氣設(shè)備出現(xiàn)的故障，用合適的方法與裝置對(duì)目前設(shè)備運(yùn)行的狀況進(jìn)行監(jiān)測，了解整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行信息，再對(duì)這些信息進(jìn)行處理，抓住信息中反映出來的特證，再進(jìn)行檢測處理。它需要對(duì)電力電氣設(shè)備的整個(gè)運(yùn)行信息做宏觀的掌握，再根據(jù)所有的信息綜合判斷出現(xiàn)故障的原因，分析需要檢修的時(shí)間，避免因?yàn)楣收线\(yùn)行對(duì)設(shè)備的損傷。一般來說，在帶電壓的狀態(tài)下檢測出的數(shù)據(jù)比不帶電壓檢測出的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，它能了解電力電氣設(shè)備實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的情況。狀態(tài)監(jiān)測的方法在電力電氣設(shè)備中常常用到，特別是重要的電力電氣設(shè)備尤其需要使用狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)。狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)要做好數(shù)據(jù)采集、分析、特征提取、狀態(tài)評(píng)估、故障診斷、分類六個(gè)方面的工作。

（2）狀態(tài)預(yù)測

目關(guān)狀態(tài)預(yù)測通常使用科學(xué)的方法，比如時(shí)間序列法、回歸分析法、模糊預(yù)測法、灰色預(yù)測法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)，等等，這都是根據(jù)科學(xué)方法與信息技術(shù)的方法進(jìn)行預(yù)測。

（3）狀態(tài)評(píng)估

這是以電力電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)作為評(píng)估對(duì)像，通過指標(biāo)的方法對(duì)設(shè)備運(yùn)行的情況作動(dòng)態(tài)預(yù)測，通過這種方法評(píng)估可以更清楚的了解電力電氣設(shè)備的可運(yùn)行情況，狀態(tài)評(píng)估方法是以正在運(yùn)行的情況進(jìn)行評(píng)估，在運(yùn)行之后作出判斷，狀態(tài)的評(píng)估決定怎樣有效的進(jìn)行維修。

2.2 狀態(tài)檢修的實(shí)施

（1）電力電氣設(shè)備功能的確定

電力電氣設(shè)備的主要功能是電力電氣設(shè)備運(yùn)行的根本，在檢測和維修時(shí)非常重要。比如三卷式50MVA、110kV的降壓變壓器，它的主要功能就是作電壓轉(zhuǎn)換，要求變?nèi)萘康念~定值為50MVA，在檢測和維修時(shí)，要以這項(xiàng)目能為重點(diǎn)。

次要功能是指實(shí)現(xiàn)最主要的功能以外，還有一些輔助的功能可以實(shí)現(xiàn)，如果次要功能出現(xiàn)故障，會(huì)引起主要功能運(yùn)行不靈，甚至還會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的運(yùn)轉(zhuǎn)，造成的后果極其嚴(yán)重。比如，變壓器的次要功能為給設(shè)備提供冷卻的作用，但是它如果不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，電力電氣設(shè)備會(huì)燒毀。因此對(duì)次要功能進(jìn)行深入的了解是極其必要的。隨著科技的發(fā)展，電力電氣設(shè)備的次要功能更多，它們能更好的、更有效率的幫助主要?jiǎng)幽苓M(jìn)行實(shí)現(xiàn)，但是這也意味著這些精密的議器一旦出現(xiàn)問題，設(shè)備很容易出現(xiàn)故障。

電力電氣設(shè)備為了讓設(shè)備能安全、高效、連續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)通常會(huì)提供一些保護(hù)的功能，它能自動(dòng)排除一些運(yùn)行中的故障礙。比如會(huì)提供一些斷路器壓力閉鎖裝置、繼電器保護(hù)裝置等等。它們的原理是如果設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)故障則運(yùn)行自動(dòng)中止；如果設(shè)備不正常運(yùn)行則提供報(bào)警；通過一種備用的運(yùn)行方式替換出現(xiàn)故障的運(yùn)行方式等等。這些保護(hù)裝置雖然在運(yùn)行過程中能極大提高電力電器設(shè)備運(yùn)行的安全行，但是卻給檢測時(shí)帶來很多障礙，它會(huì)干涉到檢測的正常流程。比如斷路器由于可以實(shí)現(xiàn)壓力異常報(bào)警，那么就將傳統(tǒng)的出現(xiàn)壓力異常問題改為檢修壓力異常報(bào)警裝裝置是否能正常運(yùn)行。

（2）電力電氣設(shè)備評(píng)估診斷方法

對(duì)電力電氣設(shè)備的型號(hào)、裝置各不相同，如果在檢測的時(shí)候做全面的狀態(tài)檢測不僅非常麻煩而且要耗費(fèi)大量的成本，因此要做好電力電器設(shè)備與裝置的評(píng)估工作，使需要檢修時(shí)能立刻找到需要維修的重點(diǎn)。目前在電力電氣設(shè)備中，常常使用蒙特卡羅仿真法與層次分析法，這兩種方法操作簡單，評(píng)估結(jié)果比較準(zhǔn)確，通過這兩種方法進(jìn)行評(píng)估能得到電力電氣設(shè)備實(shí)際的狀態(tài)。

對(duì)于電力電氣設(shè)備做出的評(píng)估，還要進(jìn)行在線監(jiān)測，通過在線的方式能對(duì)電力電氣設(shè)備動(dòng)態(tài)的了解，在線監(jiān)測系統(tǒng)通過自動(dòng)監(jiān)測、記錄、存儲(chǔ)、報(bào)警等一系列的設(shè)置能夠?qū)﹄娏﹄姎庠O(shè)備做詳細(xì)的跟蹤，在線監(jiān)測系統(tǒng)不能取代評(píng)估的工作，評(píng)估是在線監(jiān)測的基礎(chǔ)，只有做好評(píng)估工作，在線監(jiān)測才能以評(píng)估的數(shù)據(jù)當(dāng)一個(gè)大概的指標(biāo)，通過采集種種數(shù)據(jù)與評(píng)估做對(duì)比，用更詳細(xì)的方式動(dòng)態(tài)的了解電力電氣設(shè)備的運(yùn)作情況，。目前在線監(jiān)測一般使用介質(zhì)損耗監(jiān)測系統(tǒng)、油色譜監(jiān)測系統(tǒng)、局部放電監(jiān)測系統(tǒng)等。

在做好評(píng)估與在線監(jiān)測工作后，對(duì)于電力電氣設(shè)備的故障障要做好維修工作，在維修以前，首先要根據(jù)評(píng)估與在線監(jiān)測找到出故障的原因，通過找到出故障的可能性、診斷模式再來找出故障診斷的方式。比如一臺(tái)變壓器出現(xiàn)故障可以通過各種科學(xué)的故障判斷方法一步一步進(jìn)行排除，如果斷路器出現(xiàn)故障通常是用機(jī)械壽命分析法與電壽命分析法。

3 電力電氣設(shè)備狀態(tài)檢修的方法

3.1 電力電氣設(shè)備狀態(tài)檢修應(yīng)用現(xiàn)狀

電力電氣設(shè)備的狀態(tài)檢測在國外很早就得到應(yīng)用，美國杜邦公司在70年代就已經(jīng)提出狀態(tài)檢修的概念，對(duì)這一概念美國電力科學(xué)研究院很快做深入的研究，目前向 RCM（又即reliability centered maintenance）方面發(fā)展，日本電力電氣設(shè)備在80年代引進(jìn)狀態(tài)檢修技術(shù)。我國引進(jìn)電力電氣設(shè)備狀態(tài)檢修方法比較晚，目前各種技術(shù)正不斷進(jìn)步中。

3.2 電力電氣設(shè)備檢修技術(shù)的發(fā)展

（1）壽命管理技術(shù)發(fā)展

電力電氣設(shè)備在70年代開始普遍應(yīng)用，通常來說，這些設(shè)備的使用壽命為25-30年，目前，這批舊有的設(shè)備正呈老化的趨勢(shì)，只有做好準(zhǔn)確的評(píng)估與預(yù)測、合理的維修才能延長設(shè)備的壽命，同時(shí)也能使設(shè)備使用的狀態(tài)更良好。目前絕大部分電力電氣的使用設(shè)備都將壽命的預(yù)測與評(píng)估視為狀態(tài)檢測的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它們是目前舊有電力電氣設(shè)備需要預(yù)測和評(píng)估的重點(diǎn)，特別是鍋爐、汽機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器、高壓開關(guān)的壽命預(yù)測與評(píng)估是整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)檢測評(píng)估的重點(diǎn)。

（2）可靠性技術(shù)發(fā)展

過去的電力電氣設(shè)備的壽命評(píng)估與預(yù)測通常使用浴盆曲線法，這是因?yàn)樗那€形狀像一個(gè)浴盆，但是這種評(píng)估方法預(yù)測的范圍比較狹窄，它只能對(duì)出現(xiàn)支配性耗損故障進(jìn)行預(yù)測，而且預(yù)測的結(jié)果十分模糊，如果引進(jìn)多元統(tǒng)計(jì)方法中的因子分析與聚類分析的方法對(duì)電力電氣設(shè)備進(jìn)行預(yù)測，那么不僅可評(píng)估、預(yù)測的范圍擴(kuò)大，而且可靠性大幅度提升。這種技術(shù)方法是以火電大機(jī)組的可靠性指標(biāo)體系為基礎(chǔ)，對(duì)我國目前100MV火電與相關(guān)的機(jī)組設(shè)備進(jìn)行分系，建立起一套能準(zhǔn)確評(píng)估預(yù)電力電氣設(shè)備的技術(shù)，這種技術(shù)在進(jìn)一步研究后可以廣泛推廣使用。

（3）信息決策技術(shù)發(fā)展

狀態(tài)檢修是信息管理的一種方式，實(shí)際上對(duì)電力電氣設(shè)備進(jìn)行檢測就是一種對(duì)數(shù)據(jù)的管理，而進(jìn)行判斷與維護(hù)則便于數(shù)據(jù)的決策，因此，使用先進(jìn)的信息管理方式能夠讓狀態(tài)檢修工作順利的進(jìn)行。用怎樣的信息技術(shù)能實(shí)現(xiàn)更好的數(shù)據(jù)管理，使數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確提供決策資料是目前正在發(fā)展的一門科學(xué)。芬蘭曾提出一種建立在一對(duì)變電站長期檢修的基礎(chǔ)上，對(duì)壽命周期費(fèi)用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后概括出設(shè)備劣化模式的方式；苛蘭則提出一種將多種策略均衡應(yīng)用的方式引入到狀態(tài)檢測里，它擁有診斷專家的功能，其可靠性與安全性目前都能滿足實(shí)際的需要；德國提出把供貨商的管理層功能融入到狀態(tài)檢測里，概括出狀態(tài)檢測的瘦型管理模型，在實(shí)際運(yùn)用中，它能使?fàn)顟B(tài)檢測的流程得到優(yōu)化。

4 總結(jié)

未來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力電氣設(shè)備會(huì)在非破壞性實(shí)驗(yàn)的前提條件下進(jìn)行狀態(tài)檢修，它會(huì)發(fā)展出更多智能設(shè)備，能夠自動(dòng)采集電力電氣設(shè)備運(yùn)行的數(shù)據(jù)，能夠模擬人工思維的方法找到診斷結(jié)果；要使用狀態(tài)檢修技術(shù)，對(duì)員工素質(zhì)的要求更高，員工需要有很高的專業(yè)技術(shù)素質(zhì)，能完成精密的儀器操作，同時(shí)還要具有良好的職業(yè)道德素質(zhì)，能按照要求完成標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)；未來電力電氣行業(yè)要將管理體系、技術(shù)體系、執(zhí)行體系融合在一起，向著科學(xué)化、系統(tǒng)化方向發(fā)展。

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