國網(wǎng)冀北電力有限公司唐山供電公司 霍衛(wèi)衛(wèi)
隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,電力資源的需求量日益趨增,我國電力建設(shè)事業(yè)同樣呈現(xiàn)出了快速發(fā)展的態(tài)勢。變電站一次設(shè)備檢測與維護(hù)是一項(xiàng)基礎(chǔ)且必要的項(xiàng)目,同時(shí)也可看作是對變電站供電過程中運(yùn)行是否達(dá)標(biāo)、成本是否可控,以及工期是否合理等多目標(biāo)綜合性工程。從安全穩(wěn)定性角度來看,一次設(shè)備在變電站中起著至關(guān)重要的作用。
本項(xiàng)目110kV變電站是L地區(qū)智能變電站,該變電站從修建到運(yùn)行至今已長達(dá)10年。目前,該變電站內(nèi)部一共配備了10臺發(fā)電機(jī)組,卻因受到變電器、GIS等一次設(shè)備的故障影響,導(dǎo)致目前的發(fā)電量嚴(yán)重下降,從而難以維持當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)、生活需要。因此,為能夠有效解決該問題,需要對該變電站存在的一次設(shè)備故障問題進(jìn)行優(yōu)化改善,從而確保變電站能夠維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
本項(xiàng)目110kV變電站可以分為:變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、接地開關(guān)以及GIS設(shè)備等。其中,GIS設(shè)備能夠?qū)?10kV變電站中,除了變壓器之外的其他一次設(shè)備進(jìn)行合理的空間配置,從而形成封閉式的組合電器。正因?yàn)樵撛O(shè)備具有占地面積小、重量輕、成本低、不易受外界環(huán)境干擾、運(yùn)行可靠性高等特點(diǎn),所以GIS設(shè)備才成為目前電力行業(yè)的主要電氣設(shè)備。
針對110kV變電站一次設(shè)備故障檢修過程中,發(fā)現(xiàn)了不同類型的一次設(shè)備在檢修的過程中存在著一定的差異。如A工廠所生產(chǎn)的一次設(shè)備,只有變壓器、斷路器等暴露在外面,如果不借助相應(yīng)的工具,難以對其內(nèi)部進(jìn)行深入檢修;B工廠所生產(chǎn)的一次設(shè)備,沒有自帶獨(dú)立的通信管理機(jī),所以運(yùn)維人員在檢修過程中,需要對以往歷史數(shù)據(jù)在邏輯單元進(jìn)行讀取,這樣步驟十分煩瑣;C工廠所生產(chǎn)的一次設(shè)備沒有配備相應(yīng)的信號控制裝置。因此,無論是哪種類型的一次設(shè)備,都有可能會(huì)出現(xiàn)故障[1]。
所以,為了確保該變電站所有一次設(shè)備在狀態(tài)檢修過程中能夠順利進(jìn)行檢查,本文將狀態(tài)檢修的重點(diǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行總結(jié),分為以下幾方面:檢查所有一次設(shè)備是否通電;檢查一次設(shè)備電源開關(guān)指示燈是否常亮;檢查相應(yīng)的變壓器設(shè)備、斷路器、隔離倒閘設(shè)備是否正常工作;檢查GIS設(shè)備、互感器等是否正常工作;檢查電容器是否能夠正常工作;檢查母線是否連接成功;檢查負(fù)荷開關(guān)與隔離開關(guān)能夠正常工作;檢查載流導(dǎo)體是否與其他一次設(shè)備正常連接;全面測試一次設(shè)備是否滿足變電站電壓等級要求,耐壓檢測時(shí)間3min以內(nèi)。
產(chǎn)品質(zhì)量差。由于該變電站所使用的一次設(shè)備存在著一些質(zhì)量較差的產(chǎn)品,因此導(dǎo)致電力系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中,時(shí)常發(fā)生運(yùn)行故障。除此之外,該變電站電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中,會(huì)因穩(wěn)定性較差而導(dǎo)致電力運(yùn)輸過程中出現(xiàn)輸配電不穩(wěn)定,而以上故障問題主要存在于一次設(shè)備的變壓器、斷路器、母線等[2]。
檢測技術(shù)落后。該地區(qū)配電網(wǎng)在運(yùn)行過程中,除了一次設(shè)備產(chǎn)品本身存在問題之外,最重要的一點(diǎn)是因?yàn)楣收蠙z測技術(shù)較為落后。由于一次產(chǎn)品本身就存在較高的故障率,相關(guān)的檢測設(shè)備具備的功能不夠完善,導(dǎo)致運(yùn)維人員在進(jìn)行故障檢測時(shí),缺乏先進(jìn)的技術(shù)手段,再加上本項(xiàng)目變電站運(yùn)行年限較為久遠(yuǎn),大部分一次設(shè)備,如變壓器、斷路器、母線等老化程度逐漸嚴(yán)重,從而導(dǎo)致整個(gè)故障檢測與維修工作開展起來較為困難。
GIS設(shè)備該變電站中一次設(shè)備的重要組成部分,隨著該變電站使用年限的不斷增加,也會(huì)導(dǎo)致該設(shè)備發(fā)生故障的概率逐步提高。GIS設(shè)備通常在進(jìn)行運(yùn)輸、安裝的過程中,因質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、運(yùn)輸途中受損以及安裝人員狀態(tài)檢測不到位等情況,一定程度上會(huì)造成GIS設(shè)備在運(yùn)行過程中產(chǎn)生局部放電,嚴(yán)重的情況下甚至可能會(huì)擊穿其他電氣設(shè)備,從而引發(fā)安全事故[3]。下文是幾種常見的變電站GIS設(shè)備故障類型。
電暈放電。GIS設(shè)備在制造過程中,一旦出現(xiàn)生產(chǎn)工藝質(zhì)量問題,或相關(guān)技術(shù)人員在安裝過程中因操作不當(dāng),都有可能會(huì)導(dǎo)致該設(shè)備內(nèi)部電極出現(xiàn)故障。如果直接運(yùn)行使用,根據(jù)強(qiáng)大的電場力的作用,會(huì)導(dǎo)致GIS設(shè)備內(nèi)部場強(qiáng)逐漸增大,此時(shí)如果內(nèi)部場強(qiáng)超過SF6氣體的絕緣強(qiáng)度時(shí),將會(huì)導(dǎo)致毛刺周圍發(fā)生放電,而此過程就叫做電暈放電。雖然電暈放電并不會(huì)直接導(dǎo)致GIS設(shè)備被擊穿,但是根據(jù)放電狀態(tài)而言,如果GIS設(shè)備一直處于恒定放電狀態(tài),那么內(nèi)部的SF6氣體的絕緣強(qiáng)度將會(huì)逐漸降低,最終失去絕緣性能,導(dǎo)致氣體將設(shè)備擊穿,從而引發(fā)故障。
自由金屬顆粒放電。由于GIS設(shè)備在運(yùn)輸以及安裝運(yùn)輸過程中會(huì)受到外界因素的干擾,導(dǎo)致一部分自由金屬顆粒進(jìn)入到設(shè)備內(nèi)部并直接附著在罐體內(nèi)部表面。一旦電力系統(tǒng)接通電源并運(yùn)行,該設(shè)備的內(nèi)部將會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的電場力,而這部分自由金屬顆粒將會(huì)受到電場力的作用,進(jìn)入到GIS設(shè)備殼體中,并隨著電壓大小和場強(qiáng)方向的不斷變化,在設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行往復(fù)式運(yùn)動(dòng),直至GIS設(shè)備被這些自由金屬顆粒擊穿,最終導(dǎo)致設(shè)備損壞。
沿面放電。由于GIS設(shè)備內(nèi)部表面附著了一些導(dǎo)電自由顆粒,由于這部分顆粒體積小、質(zhì)量輕,所以會(huì)在罐體氣室內(nèi)漂浮,這些漂浮的顆粒周圍電場強(qiáng)度同樣也會(huì)發(fā)生變化。如當(dāng)周圍電場強(qiáng)度超過SF6氣體絕緣強(qiáng)度時(shí),則會(huì)使漂浮的導(dǎo)電顆粒周圍毛刺尖端發(fā)生放電反應(yīng)。此時(shí),絕緣子表面的自由顆粒在強(qiáng)大的電場作用下,會(huì)發(fā)生位移,進(jìn)而導(dǎo)致絕緣子沿面放電,一旦絕緣子附近電場強(qiáng)度分布不均,會(huì)直接導(dǎo)致設(shè)備被擊穿。
案例分析:L地區(qū)110kV變電站自正式投入使用以來,運(yùn)行狀態(tài)一直良好。直到2021年9月15日,該變電站運(yùn)行發(fā)生故障,運(yùn)維人員立即進(jìn)行故障檢修,當(dāng)對GIS設(shè)備進(jìn)行檢查時(shí),結(jié)果是并未發(fā)生異常。隨后將A段110kV母線進(jìn)行間隔隔離,并將該段母線經(jīng)過絕緣電阻測試,結(jié)果卻顯示其中L1相與L3相的絕緣電阻值為1GQ,而L2相的絕緣電阻值為225MQ。因此得出結(jié)論為,本次故障發(fā)生點(diǎn)在L2相。于是,相關(guān)運(yùn)維人員將A段母線剪開后發(fā)現(xiàn),L2相中的引線屏蔽套管對GIS設(shè)備外殼產(chǎn)生了放電反應(yīng),導(dǎo)致該設(shè)備絕緣子表面出現(xiàn)燒毀痕跡。
原因分析:由于該GIS設(shè)備在生產(chǎn)制作過程中,生產(chǎn)商對產(chǎn)品質(zhì)量把控不過關(guān),導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部有部分金屬顆粒和粉塵雜質(zhì)存在,再加上其間隔外殼質(zhì)量不符合出廠標(biāo)準(zhǔn),一旦殼內(nèi)有雜質(zhì)存在,此時(shí)再接通電源,金屬毛刺則會(huì)立刻發(fā)生反應(yīng),引起周圍電場發(fā)生場強(qiáng)變化,從而導(dǎo)致金屬顆粒以及粉塵雜質(zhì)在強(qiáng)大的電場力作用下進(jìn)行運(yùn)動(dòng),達(dá)到一定時(shí)間后最終將設(shè)備外殼擊穿,導(dǎo)致故障發(fā)生。
首先,本研究110kV變電站一次設(shè)備狀態(tài)檢修,需要結(jié)合該變電站所有一次設(shè)備應(yīng)用原則,以及相關(guān)流程進(jìn)行合理設(shè)計(jì),針對不同的一次設(shè)備,需要滿足其能夠獨(dú)立運(yùn)行的需求;其次,針對該變電站一次設(shè)備狀態(tài)檢修目的是能夠按照設(shè)備實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)情況,從而設(shè)計(jì)出一次設(shè)備的科學(xué)合理的狀態(tài)維修方案。由此可見,針對一次設(shè)備的真實(shí)情況進(jìn)行合理評估,也是狀態(tài)檢修系統(tǒng)中基礎(chǔ)卻又不可或缺的一項(xiàng)工作,所以只有確定了一次設(shè)備的真實(shí)運(yùn)行情況,才能夠?yàn)槠溥x擇出最佳的維修方式[4]。
再者,一次設(shè)備的狀態(tài)維護(hù)技術(shù)需要采用科學(xué)合理化的方法進(jìn)行,因此需要對所有一次設(shè)備發(fā)生的故障進(jìn)行信息收集,并針對存在的故障進(jìn)行原因分析,從中總結(jié)出狀態(tài)維護(hù)的規(guī)律性;最后,當(dāng)一次設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí),需要匯總該變電站所有一次設(shè)備的狀態(tài)檢修數(shù)據(jù),運(yùn)維人員才能以此進(jìn)行準(zhǔn)確地評價(jià)出其運(yùn)行狀態(tài)是否良好。
針對變壓器進(jìn)行狀態(tài)檢修過程中,變電站運(yùn)維人員需要重點(diǎn)關(guān)注以下幾方面問題:變壓器接線柱以及周圍的引線是否正常連接,確保變壓器連接的接線柱,以及引線連接負(fù)荷能夠滿足電力設(shè)備的相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn);對于變壓器的絕緣情況而言,相關(guān)運(yùn)維人員需要采用專業(yè)化的檢測設(shè)備對整個(gè)變壓器絕緣情況進(jìn)行全面檢測;檢測變壓器周圍是否存在漏油現(xiàn)象,一旦發(fā)現(xiàn)該問題必須及時(shí)上報(bào)并處理,同時(shí)也要找出問題原因,做好相應(yīng)記錄。
針對斷路器進(jìn)行狀態(tài)檢修過程中,變電站運(yùn)維人員需要對斷路器內(nèi)部的零部件進(jìn)行仔細(xì)檢查,查看零部件是否存在磨損或者零部件是否存在松動(dòng)現(xiàn)象,通過觀察斷路器在實(shí)際運(yùn)行過程中的運(yùn)行狀態(tài),確保斷路器能夠及時(shí)發(fā)揮出作用;針對隔離開關(guān)進(jìn)行狀態(tài)檢修過程中,變電站運(yùn)維人員需要利用紅外線溫度測控儀器針對隔離開關(guān)溫度進(jìn)行全方位檢測,其中的溫度檢測值需要驗(yàn)證是否超過隔離開關(guān)的實(shí)際運(yùn)行溫度,一旦超過就需要立即找出導(dǎo)致溫度過高的影響因素并進(jìn)行維修。檢查設(shè)備的電器接觸器和開關(guān)的工作情況,確保接觸良好,避免接觸不良導(dǎo)致溫度過高。定期對設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)和維護(hù),包括檢查設(shè)備的各個(gè)部件是否正常,是否有零件損壞、腐蝕等問題,及時(shí)進(jìn)行維修和更換。
GIS設(shè)備在生產(chǎn)過程中常常會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)品質(zhì)量不符而導(dǎo)致故障的發(fā)生。所以,加強(qiáng)GIS設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù),管理人員需要對出廠的GIS設(shè)備的檢測報(bào)告進(jìn)行查驗(yàn),嚴(yán)格把控好產(chǎn)品質(zhì)量,尤其是針對重要零部件,做好相應(yīng)檢查工作,確保產(chǎn)品質(zhì)量能夠符合出廠要求。此外,針對該設(shè)備狀態(tài)檢修過程中,需要嚴(yán)格把控變電站周圍環(huán)境,必須在設(shè)備周圍搭建防塵圍欄才能進(jìn)行檢修操作。其中,防塵圍欄設(shè)備,應(yīng)該具備防塵除濕、降溫、保溫等功能。一旦現(xiàn)場環(huán)境因素不符合檢修要求,將會(huì)造成粉塵雜質(zhì)、潮濕空氣等進(jìn)入到設(shè)備內(nèi)部,從而導(dǎo)致這部分金屬導(dǎo)電顆粒與GIS設(shè)備進(jìn)行結(jié)合,從而存在放電故障[5]。
最后,針對GIS設(shè)備定期開展檢查能夠有效減少故障發(fā)生概率。例如:針對SF6氣體的溫度、濕度進(jìn)行檢查,利用X光對局部是否產(chǎn)生發(fā)電進(jìn)行檢查,一旦發(fā)生異常情況,需立即關(guān)停設(shè)備,保障變電站運(yùn)行安全。除此之外,針對監(jiān)測的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,并根據(jù)分析結(jié)果制定出調(diào)整計(jì)劃,通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析,識別出問題和潛在風(fēng)險(xiǎn),并找到優(yōu)化和改進(jìn)的方向。例如,如果分析顯示某個(gè)指標(biāo)或變量存在較大波動(dòng),可能需要調(diào)整相應(yīng)的管理策略或措施,確保GIS設(shè)備故障率得以有效控制,不僅能夠提升GIS設(shè)備使用壽命,同時(shí)也能保障變電站運(yùn)行安全。
將變電站一次設(shè)備狀態(tài)檢修措施實(shí)際應(yīng)用于電網(wǎng)系統(tǒng)中,為了檢驗(yàn)其是否能夠達(dá)到預(yù)期的檢修效果,供電企業(yè)要對檢修的效果進(jìn)行定期的評價(jià)。評價(jià)不僅僅是實(shí)時(shí)評價(jià),還應(yīng)包括年度評價(jià)。實(shí)時(shí)評價(jià)是在狀態(tài)檢修完成后對一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的評價(jià),變電站通過實(shí)時(shí)評價(jià),供電企業(yè)可以判斷設(shè)備是否存在故障或潛在問題,以及設(shè)備是否按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢修。同時(shí),實(shí)時(shí)評價(jià)還可以提供對設(shè)備狀態(tài)的準(zhǔn)確記錄,為后續(xù)的檢修工作提供參考依據(jù)。而年度評價(jià)則是在一年的周期內(nèi),對狀態(tài)檢修工作的長期運(yùn)行效果進(jìn)行評價(jià)。因此,電力企業(yè)在開展?fàn)顟B(tài)檢修工作后,還應(yīng)加強(qiáng)對其檢修效果的評價(jià),保證狀態(tài)檢修的高效進(jìn)行。
綜上所述,隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,電力資源的需求量日益趨增,我國電力建設(shè)事業(yè)同樣呈現(xiàn)出了快速發(fā)展的態(tài)勢。當(dāng)前,我國變電站建設(shè)工作已經(jīng)全面實(shí)現(xiàn)大規(guī)模自動(dòng)化,因此我國電力事業(yè)水平也有了較大的突破。為提高變電站運(yùn)行效率,維持一次設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行,對變電站一次設(shè)備的狀態(tài)檢修與故障維護(hù)等方面提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)及需求。通過對實(shí)際運(yùn)行過程中變電站一次設(shè)備存在的問題展開深入分析與研究,提出相應(yīng)的解決措施,確保該變電站能夠穩(wěn)定輸送電力,進(jìn)而維持我國電力事業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。