水利工程電氣設(shè)備運(yùn)行管理研究

(1.江蘇省水利科學(xué)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225002;2.張家港市長(zhǎng)江防洪工程管理處，江蘇 張家港 215625)

1 引 言

電氣設(shè)備是水利工程的動(dòng)力之源，保障著水利設(shè)施的正常運(yùn)行。電氣設(shè)備一旦發(fā)生故障，輕則工程設(shè)備無(wú)法運(yùn)行，重則引發(fā)巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失，后果不堪設(shè)想。做好水利工程電氣設(shè)備運(yùn)行管理工作，一方面有利于完善監(jiān)督管理體制，推動(dòng)水利工程向標(biāo)準(zhǔn)化管理方向發(fā)展；另一方面有利于實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)目標(biāo)，保障工程效益。本文對(duì)水利工程主要電氣設(shè)備運(yùn)行常見(jiàn)問(wèn)題和管理方式進(jìn)行了分析和研究。

2 電氣設(shè)備常見(jiàn)的問(wèn)題

水利工程(如泵站、水閘、水庫(kù)等)主要電氣設(shè)備包括電動(dòng)機(jī)、變壓器、電纜線路、隔離開(kāi)關(guān)、高低壓開(kāi)關(guān)柜、斷路器、接地裝置等。電氣設(shè)備由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，且受環(huán)境影響會(huì)造成各種類型的故障和缺陷，下面介紹幾種電氣設(shè)備的常見(jiàn)問(wèn)題。

2.1 電動(dòng)機(jī)

電動(dòng)機(jī)的主要故障有電動(dòng)機(jī)定轉(zhuǎn)子絕緣材料隨著時(shí)間增長(zhǎng)絕緣性能下降，造成電機(jī)的絕緣電阻偏低；電機(jī)的軸承長(zhǎng)時(shí)間磨損，導(dǎo)致軸承出現(xiàn)明顯振動(dòng)或異響；水泵在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)阻卡，引發(fā)電機(jī)超載，影響機(jī)組的正常運(yùn)行。

2.2 變壓器

油浸式變壓器常見(jiàn)問(wèn)題集中在變壓器油，變壓器油主要起著絕緣、散熱、消弧的作用，因此對(duì)油溫和油質(zhì)有著嚴(yán)格的要求。油浸式變壓器正常放置于室外，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，密封件容易出現(xiàn)老化現(xiàn)象，造成變壓器漏油，影響變壓器的安全運(yùn)行。此外，變壓器呼吸器中吸潮劑失效的現(xiàn)象較為常見(jiàn)(吸潮劑主要功能為除去空氣中的塵埃和潮濕，以減少變壓器油的受潮和氧化)，吸潮劑失效后將會(huì)提高變壓器油的含水量，降低變壓器油的絕緣性能。

干式變壓器常見(jiàn)問(wèn)題主要集中在變壓器溫控裝置，具體表現(xiàn)為溫度傳感器損壞后未及時(shí)更換，溫度指示裝置或風(fēng)機(jī)損壞等問(wèn)題導(dǎo)致變壓器溫度過(guò)高時(shí)無(wú)法啟動(dòng)風(fēng)機(jī)降溫，嚴(yán)重影響變壓器運(yùn)行的可靠性。干式變壓器運(yùn)行時(shí)常伴有嗡嗡響聲，主要是由于鐵芯中的鐵芯片磁致伸縮產(chǎn)生，此外繞組的電磁力及變壓器的相關(guān)附件共振也能產(chǎn)生響聲，隨著變壓器的老化，響聲將會(huì)加大。

2.3 開(kāi)關(guān)柜

高低壓開(kāi)關(guān)柜主要起著通斷、控制、保護(hù)的作用，主要由柜體、斷路器、電器元件、操作機(jī)構(gòu)等組成，運(yùn)行中容易出現(xiàn)以下問(wèn)題：?受設(shè)備制作工藝粗糙、使用過(guò)程中磨損等因素的影響，斷路器觸頭或操作結(jié)構(gòu)不能精確入位，無(wú)法進(jìn)行分合閘；?斷路器三相動(dòng)靜觸頭長(zhǎng)時(shí)間使用后容易產(chǎn)生腐蝕，觸頭接觸不良，導(dǎo)致觸頭溫度升高；?開(kāi)關(guān)柜內(nèi)帶電體空氣絕緣間隙偏小，部分高壓柜內(nèi)帶電體的相與相、相與地之間的間隙小于125mm，容易發(fā)生短路現(xiàn)象；?柜內(nèi)母排連接處發(fā)生螺栓松動(dòng)現(xiàn)象，將會(huì)增大接觸電阻，造成接觸點(diǎn)嚴(yán)重發(fā)熱；?開(kāi)關(guān)柜底部孔洞未進(jìn)行有效封堵，若蛇、老鼠等小動(dòng)物誤入柜內(nèi)活動(dòng)，會(huì)造成短路或接地故障。

2.4 接地系統(tǒng)

2.5 其他因素

環(huán)境濕度過(guò)高將影響設(shè)備正常運(yùn)行，輕則停電更換設(shè)備，重則引發(fā)重大電氣事故。經(jīng)驗(yàn)表明，高壓電氣設(shè)備較長(zhǎng)時(shí)間在濕度超過(guò)80%以上的環(huán)境中運(yùn)行，有可能導(dǎo)致固體絕緣物表面不斷吸收潮氣并形成水膜，而水中含有的離子在電場(chǎng)中沿絕緣物表面運(yùn)動(dòng)，并在電極附近形成聚積，使局部電場(chǎng)強(qiáng)度增加，發(fā)生放電，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使絕緣物表面局部過(guò)熱至碳化并伴有強(qiáng)烈的放電聲和弧臭味。環(huán)境濕度過(guò)高將使柜體、開(kāi)關(guān)觸頭、電纜等金屬部件發(fā)生氧化、腐蝕等現(xiàn)象(見(jiàn)圖1～圖2)，降低設(shè)備的絕緣性能和觸頭連接的可靠性，留下嚴(yán)重的安全隱患。

圖1 斷路器受潮、觸頭腐蝕嚴(yán)重

圖2 電纜受潮，絕緣降低

環(huán)境溫度過(guò)高或者空氣流動(dòng)性差，設(shè)備的熱量不能及時(shí)散開(kāi)，將會(huì)因過(guò)熱而跳閘，甚至被燒壞。電子儀表、電容器、熔斷器、電池等設(shè)備在高溫或者低溫環(huán)境下運(yùn)行不僅會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的使用壽命，還會(huì)影響保護(hù)器性能的穩(wěn)定性和動(dòng)作的可靠性。另外溫度升高，金屬材料軟化，機(jī)械強(qiáng)度將會(huì)降低，如銅制金屬材料工作溫度不宜超過(guò)200℃，鋁制金屬材料工作溫度不宜超過(guò)90℃。溫度過(guò)低有機(jī)絕緣材料將會(huì)變脆，絕緣性能下降，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)粨舸?/p>

3 電氣設(shè)備管理

3.1 開(kāi)展電氣預(yù)防性試驗(yàn)

電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)是指為了發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中電氣設(shè)備的隱患而對(duì)設(shè)備進(jìn)行的檢查和試驗(yàn)，主要目的在于檢測(cè)運(yùn)行中的設(shè)備有無(wú)缺陷。相比出廠試驗(yàn)和交接驗(yàn)收試驗(yàn)，它主要側(cè)重于絕緣性能試驗(yàn)，是排除電氣設(shè)備安全隱患、保障設(shè)備正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。

電氣設(shè)備絕緣問(wèn)題的形成需要一個(gè)過(guò)程，工程建設(shè)初期設(shè)備較新，不容易出現(xiàn)問(wèn)題，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，設(shè)備的絕緣性能逐漸下降。根據(jù)調(diào)研，大多數(shù)中小型水利工程的電氣設(shè)備都未能按規(guī)定周期開(kāi)展電氣預(yù)防性試驗(yàn)，待設(shè)備發(fā)生故障影響工程正常運(yùn)行時(shí)方進(jìn)行檢修。若電氣故障發(fā)生在主汛期，將影響水利工程效益的發(fā)揮，嚴(yán)重時(shí)威脅到國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)的安全?！峨娏υO(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》(DL/T 596—2005)中明確要求電力設(shè)備應(yīng)定期進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，故管理單位應(yīng)定期委托有資質(zhì)的單位開(kāi)展電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)間宜在汛期之前。

3.2 加強(qiáng)設(shè)備日常管養(yǎng)

電氣設(shè)備具有復(fù)雜性和多樣性，所以水利工程中不同的電氣設(shè)備應(yīng)該具有不同管養(yǎng)方法，下文介紹了幾種常規(guī)的管養(yǎng)方法。

3.2.1 電動(dòng)機(jī)的管理與養(yǎng)護(hù)

a.定期檢查電動(dòng)機(jī)定子鐵芯是否松動(dòng)，電動(dòng)機(jī)外殼或者定子繞組端部絕緣是否受損，若發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)請(qǐng)專業(yè)廠家進(jìn)行維修。

b.觀察軸承箱內(nèi)潤(rùn)滑油油位或者油脂是否正常，若缺少潤(rùn)滑油應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充到位。

本項(xiàng)目直接效益只計(jì)算發(fā)電效益，價(jià)格不予修正。建設(shè)期效益損失、運(yùn)行期效益增量及分?jǐn)傆?jì)算，同“財(cái)務(wù)分析評(píng)價(jià)”。

c.在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)其振動(dòng)、三相電流的不平衡度、溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，立即斷電，待故障排除后再開(kāi)機(jī)運(yùn)行。

3.2.2 變壓器的管理和養(yǎng)護(hù)

a.監(jiān)測(cè)變壓器的溫度，變壓器溫度過(guò)高時(shí)應(yīng)及時(shí)采取降溫措施。

b.監(jiān)聽(tīng)變壓器的聲音，判斷變壓器是否在運(yùn)行過(guò)程中有放電聲音或者異常聲響。

c.油浸式變壓器應(yīng)觀察油位、油色是否正常，密封有無(wú)漏油；吸潮劑是否過(guò)期，若吸潮劑過(guò)期，應(yīng)請(qǐng)專業(yè)人員進(jìn)行更換。

3.2.3 開(kāi)關(guān)柜的管理與養(yǎng)護(hù)

a.檢查高低壓開(kāi)關(guān)柜的外觀完整程度、儀表指示是否準(zhǔn)確、內(nèi)部接線是否出現(xiàn)松動(dòng)或脫落。

b.檢查控制開(kāi)關(guān)和輔助觸點(diǎn)是否接觸良好，定期保養(yǎng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，對(duì)摩擦部分進(jìn)行潤(rùn)滑，保持開(kāi)關(guān)柜操作機(jī)構(gòu)的靈活性。

c.觀察柜內(nèi)溫控標(biāo)簽是否正常，判斷母排連接處是否存在發(fā)熱現(xiàn)象。

d.觀察絕緣子是否有放電現(xiàn)象。

e.對(duì)于六氟化硫開(kāi)關(guān)斷路器應(yīng)定期檢測(cè)其氣體壓力及是否存在泄漏現(xiàn)象，若壓力降低，應(yīng)及時(shí)尋找泄漏點(diǎn)，補(bǔ)充六氟化硫氣體。

f.應(yīng)做好開(kāi)關(guān)柜的清潔，清潔母排和絕緣子油污，清理柜內(nèi)灰塵。

3.2.4 環(huán)境控制

配電房應(yīng)配備空調(diào)、除濕機(jī)、溫濕度表計(jì)等溫濕度控制設(shè)施，正常情況下配電房溫度應(yīng)保持在5～35℃，空氣濕度不高于70%，以保障電氣設(shè)備可靠穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 智能化巡視管理

電氣設(shè)備的巡視是指對(duì)設(shè)備進(jìn)行周期性現(xiàn)場(chǎng)檢查，及時(shí)把握設(shè)備的運(yùn)行情況，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，確保電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行。隨著信息化的到來(lái)，水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用已日漸廣泛，但是管理人員對(duì)設(shè)備的巡視仍然依靠人工記錄。傳統(tǒng)的設(shè)備巡視需要手工記錄設(shè)備狀態(tài)信息后匯總，過(guò)程煩瑣，容易出錯(cuò)。在這種管理模式下，巡視不到位、巡視質(zhì)量參差不齊、巡視項(xiàng)目容易遺漏、紙質(zhì)巡視報(bào)告不易保存及難以統(tǒng)計(jì)分析等問(wèn)題時(shí)有發(fā)生[4]。針對(duì)這些問(wèn)題，可將二維碼技術(shù)應(yīng)用到電氣設(shè)備巡視中，實(shí)現(xiàn)巡檢工作的電子化、信息化和智能化，提高巡視工作效率，保障工作的有效開(kāi)展。

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可通過(guò)二維碼進(jìn)行標(biāo)識(shí)，二維碼通過(guò)特定幾何圖形在二維平面上有規(guī)律分布形成黑白相間的圖像來(lái)記錄信息，使用若干個(gè)與二進(jìn)制相對(duì)應(yīng)的幾何形體來(lái)表示文字?jǐn)?shù)值信息，通過(guò)圖像輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動(dòng)識(shí)讀以實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)處理。隨著終端平臺(tái)的開(kāi)放化、智能化，基于智能移動(dòng)平臺(tái)的APP(Application)應(yīng)用已經(jīng)成為信息化管理的重要手段。設(shè)備巡視APP程序可依據(jù)圖3所示的電氣設(shè)備巡視作業(yè)流程進(jìn)行編制，系統(tǒng)根據(jù)配置好的巡視周期和路線，生成巡視任務(wù)下發(fā)到終端掃描設(shè)備。現(xiàn)場(chǎng)值班人員使用現(xiàn)場(chǎng)終端掃描設(shè)備進(jìn)行巡視，應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)終端掃描站里設(shè)置的各個(gè)電氣設(shè)備的二維碼標(biāo)簽，識(shí)別后標(biāo)記確認(rèn)巡視位置，并記錄下設(shè)備巡視狀況，所有設(shè)備二維碼標(biāo)簽掃描記錄完畢后可結(jié)束本次巡視[4]。

二維碼識(shí)別的巡視技術(shù)具有通用性強(qiáng)、制作方便、成本低、不受電磁干擾的特點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)了巡視便利化、管理規(guī)范化、手段信息化、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，將工程運(yùn)維工作的智能化落到實(shí)處。

圖3 設(shè)備巡視作業(yè)流程

4 結(jié) 語(yǔ)

鑒于電氣設(shè)備的復(fù)雜性和發(fā)生事故后果的嚴(yán)重性，對(duì)電氣設(shè)備的管理絕對(duì)不可掉以輕心，定期開(kāi)展電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)、加強(qiáng)日常管理養(yǎng)護(hù)、實(shí)行智能化的巡視管理，有助于運(yùn)行管理安全標(biāo)準(zhǔn)化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。