電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與狀態(tài)檢修技術(shù)分析

王 帥，劉 媛

（1.上海智英化工技術(shù)有限公司杭州分公司，浙江杭州 310000；2.浙江工程設(shè)計(jì)有限公司，浙江杭州 310000）

電力系統(tǒng)的維護(hù)是保障電力供應(yīng)、生產(chǎn)穩(wěn)定性、生產(chǎn)安全、企業(yè)生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)效益的根本手段，所以說電氣設(shè)備的維修是一項(xiàng)十分重要的工作。我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，電氣設(shè)備機(jī)構(gòu)也變得愈發(fā)復(fù)雜、種類繁多，電力系統(tǒng)維修技術(shù)也日新月異，對(duì)電氣設(shè)備的維修保養(yǎng)以及狀態(tài)檢修提出了更高的要求。

定期在線監(jiān)測(cè)電容型電氣設(shè)備，如避雷器、變壓器、高壓斷路器，排查電氣故障，檢查維修電氣狀態(tài)，能夠有效保障電氣設(shè)備的安全，延長(zhǎng)其使用壽命。傳統(tǒng)電氣設(shè)備檢修一般指的是設(shè)備離線之后實(shí)施維修，這種方法不僅會(huì)造成電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低，若終止設(shè)備運(yùn)行，會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失，無法保障設(shè)備檢修的精準(zhǔn)性與有效性。此外，在定期監(jiān)測(cè)過程中，電氣設(shè)備在間隔期也可能會(huì)發(fā)生故障，給監(jiān)測(cè)人員帶來諸多麻煩[1]。相關(guān)人員曾針對(duì)電氣設(shè)備維修及使用情況進(jìn)行了調(diào)查統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示維修后的電氣設(shè)備在無法保障科學(xué)保養(yǎng)的情況下，其使用壽命會(huì)極大縮短。因此傳統(tǒng)的電氣設(shè)備檢修方法已經(jīng)無法滿足當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的需求，急需采用更加先進(jìn)科學(xué)的電氣監(jiān)測(cè)手段進(jìn)行監(jiān)測(cè)和維修。

在線監(jiān)測(cè)電氣設(shè)備指的是，借助監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)電氣的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，整理、傳輸與采集監(jiān)測(cè)到的信號(hào)，分析電氣設(shè)備帶電情況下的運(yùn)行。在線監(jiān)測(cè)方式從根本上改進(jìn)了電氣設(shè)備傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方式，并且實(shí)現(xiàn)了將電氣設(shè)備的運(yùn)行情況直觀真實(shí)地呈現(xiàn)給相應(yīng)技術(shù)人員，使技術(shù)人員能夠更加準(zhǔn)確及時(shí)地了解到電氣設(shè)備運(yùn)行動(dòng)態(tài)，并及時(shí)進(jìn)行故障診斷和狀態(tài)檢修。當(dāng)前電氣設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)全方位監(jiān)測(cè)，進(jìn)而在電氣監(jiān)測(cè)和檢修方面達(dá)到節(jié)約資源、提升效率等目的。

1 電力電氣設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)要求

1.1 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)

在電氣設(shè)備狀態(tài)檢修期間，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)指的是借助相應(yīng)的方法監(jiān)測(cè)相關(guān)設(shè)備、電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，這類設(shè)備監(jiān)測(cè)技術(shù)為信息監(jiān)測(cè)處理技術(shù)，通過監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)。能夠掌握電氣設(shè)備的情況[2]?？山Y(jié)合監(jiān)測(cè)信息預(yù)測(cè)設(shè)備故障發(fā)生時(shí)間、維修所需時(shí)間，降低設(shè)備損壞率，確保設(shè)備的有效利用。

1.2 設(shè)備狀態(tài)預(yù)測(cè)技術(shù)

設(shè)備狀態(tài)預(yù)測(cè)技術(shù)是結(jié)合監(jiān)測(cè)設(shè)備提供的信息、設(shè)備的故障頻率，科學(xué)預(yù)測(cè)電氣設(shè)備下次出現(xiàn)故障的時(shí)間，可能發(fā)生故障的部位，制定合理的預(yù)防措施，可避免電氣設(shè)備的故障發(fā)生，將電氣設(shè)備故障發(fā)生率降低，降低設(shè)備維修費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。常用設(shè)備狀態(tài)預(yù)測(cè)技術(shù)中，主要包括灰色預(yù)測(cè)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊預(yù)測(cè)、回歸分析、時(shí)間序列等。

1.3 設(shè)備狀態(tài)評(píng)估

電力電氣設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)能夠監(jiān)測(cè)設(shè)備，可預(yù)測(cè)設(shè)備的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，能夠?qū)㈦姎庠O(shè)備故障發(fā)生率降低，提升電氣設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性。電氣設(shè)備狀態(tài)維修技術(shù)基于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)上，通過分析監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，能夠評(píng)估確定設(shè)備?；诖?，設(shè)備狀態(tài)評(píng)估指的是在狀態(tài)檢修基礎(chǔ)上，確保設(shè)備狀態(tài)評(píng)估精準(zhǔn)，確保電氣狀態(tài)檢修工作的穩(wěn)定、有序開展。

2 電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與狀態(tài)檢修技術(shù)

2.1 電氣設(shè)備狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)和維護(hù)

（1）工業(yè)企業(yè)在經(jīng)營(yíng)管理上有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為開展以條件為依據(jù)的維護(hù)法打下了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。另外，我國(guó)的電力設(shè)施也在持續(xù)改進(jìn)，維護(hù)環(huán)境也得到了很好的保障。

（2）隨著電氣系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，電氣系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定、安全性能得到了極大的改善，所以在一定程度上促進(jìn)了維護(hù)技術(shù)的發(fā)展。另外，隨著遙感、數(shù)字等技術(shù)在電力設(shè)備檢修中的應(yīng)用，為電力設(shè)備的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控和狀態(tài)維護(hù)提供了各種技術(shù)方案和技術(shù)支撐。

（3）在大力推廣配電自動(dòng)化技術(shù)之后，在一定程度上促進(jìn)了企業(yè)在線條件，因此維修技術(shù)也得到了很好的支撐。

2.2 維修技術(shù)的應(yīng)用模式

電氣設(shè)備的狀態(tài)維護(hù)是指引入先進(jìn)的控制技術(shù)，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行準(zhǔn)備進(jìn)行分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的問題和故障，并對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)和介入，使電氣設(shè)備的工作穩(wěn)定，降低事故的損失。

（1）管理方式。國(guó)外的電力設(shè)備狀態(tài)維護(hù)技術(shù)已經(jīng)非常成熟和完善，在這一點(diǎn)上，西方在技術(shù)上處于領(lǐng)先地位。自20世紀(jì)90年代末，我國(guó)一些大型企業(yè)也逐步開始引進(jìn)其他國(guó)家的技術(shù)，并且積累了一定優(yōu)秀的經(jīng)驗(yàn)。通過對(duì)公共維護(hù)項(xiàng)目的管理模式進(jìn)行了深入探討，得出四種結(jié)論：設(shè)備壽命預(yù)測(cè)、運(yùn)行穩(wěn)定分析、故障診斷、信息管理和決策。這些結(jié)論在一定程度上為企業(yè)電力系統(tǒng)檢測(cè)提供了一定的條件。

（2）維修理論。當(dāng)前企業(yè)針對(duì)變壓器進(jìn)行資源分析過程中，主要結(jié)合絕緣材料、性能為背景展開分析。而變壓器在使用過程中，非常容易受到外在因素影響，因此，要正確地判斷其工作壽命，既要根據(jù)一般的參數(shù)展開分析，又要對(duì)其歷史功能進(jìn)行全面的梳理。高壓斷路作為電力系統(tǒng)內(nèi)的關(guān)鍵組成部分，其關(guān)系著電力系統(tǒng)的維修。目前，我國(guó)學(xué)者已提出了一些比較成熟的變壓器維護(hù)方案，包括接觸、噴嘴破裂、電弧功率直線上升等，但因電力系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)，故使用加和加權(quán)分析法對(duì)其進(jìn)行壽命分析。

2.3 在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

當(dāng)前，在線監(jiān)控技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各種電力設(shè)備的在線監(jiān)控，了解各個(gè)電氣設(shè)備的運(yùn)行情況，以此來不斷消除故障，促進(jìn)設(shè)備正常運(yùn)行。比如避雷針、開關(guān)等設(shè)備已經(jīng)開始使用這項(xiàng)技術(shù)。文章著重介紹了在變壓器中使用在線檢測(cè)的實(shí)際情況。

變壓器油、紙板等是變壓器的主要絕緣材料，但隨著時(shí)間的推移，變壓器油會(huì)慢慢地轉(zhuǎn)變?yōu)樘細(xì)浠旌衔?，而絕緣紙板也會(huì)慢慢地轉(zhuǎn)變成植物纖維，隨著時(shí)間的推移，變壓器的絕緣性能會(huì)下降，從而導(dǎo)致變壓器的絕緣失效。當(dāng)變壓器發(fā)生局部發(fā)熱時(shí)，可采用在線局部放電檢測(cè)技術(shù)，利用超聲脈沖對(duì)信號(hào)進(jìn)行診斷，并對(duì)其進(jìn)行定位；如果變壓器發(fā)生短路，則應(yīng)檢查線圈是否由于該位置的電力太大而產(chǎn)生的畸變，由此引起失效。這兩種在線監(jiān)控方式是目前變壓器控制中的一種技術(shù)手段。

在線監(jiān)測(cè)變壓器，可管控局部放電。如果把高強(qiáng)度的電壓加到變壓器上，變壓器油就會(huì)產(chǎn)生局部放電，產(chǎn)生的放電量將達(dá)到數(shù)千伏特，多達(dá)幾十萬個(gè)皮庫(kù)，從而產(chǎn)生大量的電力，導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)故障。針對(duì)變壓器在線電流檢測(cè)技術(shù)，多選擇脈沖電流，以小區(qū)域監(jiān)控變壓器局部放電，但容易受到外部環(huán)境的干擾。另外，超聲波檢測(cè)技術(shù)也是一種新型的檢測(cè)手段，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)局部放電的超聲波壓力波的實(shí)時(shí)監(jiān)控，但其內(nèi)部的聲波在一定范圍內(nèi)會(huì)被吸收并擴(kuò)散，因而檢測(cè)靈敏度不高，而且易受機(jī)械振動(dòng)的干擾。

在線監(jiān)測(cè)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展。①在配電網(wǎng)中，維護(hù)系統(tǒng)配電設(shè)備的監(jiān)測(cè)與控制技術(shù)的開發(fā)；在電力系統(tǒng)中，變壓器和互感器是最主要的組成部分，其占用的空間比較大?？傮w上，這種傳感器的體積是常規(guī)變壓器的1/3，可以有效地減小配電系統(tǒng)的箱體體積。小型配電系統(tǒng)能夠與其他裝置進(jìn)行更密切的聯(lián)接，有效地改善電力系統(tǒng)的一體化，使電力系統(tǒng)的節(jié)能效果得到極大地改善，同時(shí)控制功能得到極大地改善[3]。它可以從常規(guī)的電波檢測(cè)中延伸到非電信號(hào)，為電力系統(tǒng)在線狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。②供電方式的改變。在新的市場(chǎng)環(huán)境下，電力設(shè)備的綜合利用效率得到了極大提升，新技術(shù)的應(yīng)用使得電力設(shè)備的運(yùn)行效率和質(zhì)量得到了極大改善。從經(jīng)濟(jì)性上講，電力設(shè)備維護(hù)的首要任務(wù)就是盡可能地延長(zhǎng)其壽命，改善其運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，這對(duì)于電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義，從而不斷促進(jìn)其技術(shù)的更新與發(fā)展。③在確定電力設(shè)備維護(hù)的依據(jù)時(shí)，除了要堅(jiān)持科學(xué)性原則之外，還應(yīng)注重維護(hù)方法與技術(shù)的正當(dāng)性，也就是說，只有在法律允許的條件下，才能進(jìn)行電子設(shè)備的在線維護(hù)。

2.4 電力設(shè)備狀態(tài)檢修方法探討

2.4.1 完善崗位技能培訓(xùn)

在開展員工培訓(xùn)之前，需要注重接管業(yè)務(wù)、技術(shù)兩者的聯(lián)系，針對(duì)檢修難度較大的項(xiàng)目，如蓄電池管理、呼吸器檢查等，需要詳細(xì)講解。一般情況下，要經(jīng)歷3個(gè)月的培訓(xùn)期，在培訓(xùn)結(jié)束之后實(shí)施考核，若電力單位有條件，則邀請(qǐng)專家解答疑惑，鼓勵(lì)學(xué)員加強(qiáng)與專家的技術(shù)交底，確保培訓(xùn)效果。借助深入教學(xué)指導(dǎo)，結(jié)合培訓(xùn)人員的工作經(jīng)驗(yàn)，可將檢修人員的技術(shù)水平提升，將人為因素減少，避免影響電力設(shè)備檢修結(jié)果，避免誤差產(chǎn)生。電力部門需要加強(qiáng)各個(gè)部門的交流、學(xué)習(xí)，組織單位管理層、技術(shù)部門、檢修人員定期開展會(huì)議，探討分析電力設(shè)備狀態(tài)檢修內(nèi)存在的問題，提出有效、科學(xué)、合理的解決方案[4]。

2.4.2 無人機(jī)常態(tài)化巡視

既往電力設(shè)備檢修期間，工作人員需要到現(xiàn)場(chǎng)開展設(shè)備檢修，這會(huì)增加從業(yè)人員的工作強(qiáng)度、工作壓力，從業(yè)風(fēng)險(xiǎn)較高，檢修效率較低。這類傳統(tǒng)檢修，很難實(shí)施動(dòng)態(tài)化管理，工作人員在現(xiàn)場(chǎng)維修期間，涉及較多的費(fèi)用支出，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備檢修人本、作業(yè)成本較高[5]。無人機(jī)常態(tài)化巡視可將電力設(shè)備巡檢效率提升4～8倍，一般情況下人工1 h 的工作量，巡檢無人機(jī)15 min 就可完成，地勢(shì)陡峭區(qū)域，無人機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)較為明顯。

2.4.3 加強(qiáng)運(yùn)維一體化管控

在開展電力設(shè)備狀態(tài)檢修作業(yè)期間，實(shí)施前需要確保從業(yè)人員的人身安全，檢修人員要具備較強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)，制定相應(yīng)的防護(hù)措施，確保維修、檢修作業(yè)安全。電力單位還需要實(shí)施一體化管控，加強(qiáng)運(yùn)維管理，樹立良好的檢測(cè)防護(hù)意識(shí)，貫徹“預(yù)防為主，安全第一”的原則，單位發(fā)展以管控安全為基礎(chǔ)，建設(shè)規(guī)范化的作業(yè)系統(tǒng)，加強(qiáng)設(shè)備檢修現(xiàn)場(chǎng)的安全管理，確保作業(yè)人員的人身安全[6]。

此外，還需要結(jié)合維修人員的技能特點(diǎn)，強(qiáng)化從業(yè)人員管理，科學(xué)分工，加強(qiáng)專業(yè)技能培訓(xùn)，確保檢修小組工作質(zhì)量提升。電力單位要加強(qiáng)改革、創(chuàng)新，加大運(yùn)維一體化管控，將原本缺陷與落后的管理模式轉(zhuǎn)變，結(jié)合現(xiàn)狀、人員水平、工作效率及作業(yè)協(xié)調(diào)，實(shí)施相應(yīng)的改革。實(shí)際作業(yè)期間，要遵循先易后難的原則，加強(qiáng)檢修，控制風(fēng)險(xiǎn)，協(xié)助從業(yè)人員轉(zhuǎn)變工作理念，朝著運(yùn)維一體化轉(zhuǎn)變。電力單位需要明確規(guī)劃工作人員安全職責(zé)，細(xì)化施工步驟，加強(qiáng)安排，確保從業(yè)人員的操作按照標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施。

針對(duì)危險(xiǎn)和隱患的問題，居民和相關(guān)部門工作人員應(yīng)該齊心協(xié)力，一同將危險(xiǎn)和隱患排除在外，工作人員可大力宣傳和普及安全用電知識(shí)，向居民講解安全用電的重要性[7]。

2.4.4 多發(fā)事故點(diǎn)控制措施

（1）在設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)期間，需要注意用電現(xiàn)場(chǎng)情況的調(diào)查，安排專人到施工現(xiàn)場(chǎng)考察，結(jié)合環(huán)境、地理位置，開展電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)。確保電力設(shè)備品牌與用電系統(tǒng)安全使用契合，杜絕施工單位為節(jié)約成本，選擇與系統(tǒng)質(zhì)量、設(shè)計(jì)理念不符合的設(shè)備品牌。有效控制項(xiàng)目設(shè)計(jì)施工階段事故多發(fā)區(qū)域，系統(tǒng)施工結(jié)束，驗(yàn)收階段針對(duì)與要求不契合的設(shè)備，或事故多發(fā)地點(diǎn)，需要嚴(yán)格依據(jù)施工單位的要求，加強(qiáng)整改，確保與設(shè)計(jì)圖紙要求符合[8]。

（2）結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H用電情況，不同用電場(chǎng)合，選擇科學(xué)合理的設(shè)備。從業(yè)人員需要了解設(shè)備的用電需求、設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)、設(shè)備的運(yùn)行性能。據(jù)事故多發(fā)地，需要加強(qiáng)電力設(shè)備參數(shù)的詳細(xì)檢測(cè)，針對(duì)核心部位零件，盡可能選擇行業(yè)內(nèi)知名品牌產(chǎn)品，確保部件與要求標(biāo)準(zhǔn)契合，保障系統(tǒng)使用壽命。在電力設(shè)備檢修期間，需要加強(qiáng)事故多發(fā)地設(shè)備參數(shù)檢測(cè)，及時(shí)反饋設(shè)備異常情況，確?？稍诘谝粫r(shí)間處理故障，維修人員能夠確保設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

3 結(jié)束語(yǔ)

狀態(tài)檢修是電力設(shè)備維護(hù)的重要趨勢(shì)，是提高設(shè)備使用壽命，節(jié)約維護(hù)費(fèi)用，提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的重要手段。對(duì)電力設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)控和維修技術(shù)的理論、應(yīng)用現(xiàn)狀及今后的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了深入的分析，以期對(duì)改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。