電氣設備狀態檢修的實踐

發布：2018-12-18 | 點擊：人次

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設備管理是電力企業管理的重要組成部分，供電設備檢修管理的優劣，對設備的健康狀況、運行性能以及供電的可靠性影響極大。電網電氣設備長期以來一直實行以時間周期為基礎的定期試驗、檢修制度。檢修周期均按照主管部門頒發的全國統一的規程規定執行，檢修項目統一、檢修間隔統一、檢修工期統一。這種傳統的檢修制度，在以往的定檢中也確實發現了設備的缺陷和故障，并且及時消除，起到了一定的積極作用。但是，隨著供電技術和設備水平的提高，原有的檢修制度已不適應現有設備的運行需要，同時盲目地檢修也耗費了大量的財力和物力，帶來了頻繁的停、送電操作。南京供電公司（以下簡稱公司）目前有500kV變電站3座、220kV變電站24座、110kV變電站78座、35kV變電站78座，主變壓器容量15654MV.A。35kV及以上斷路器1395臺；35kV及以上架空線路4026.3km；35kV及以上電力電纜710.5km；10kV架空線路10551.5km；10kV電力電纜1971.6km。這些數字每年還在以10%左右的速度增長。由于企業減人增效，檢修隊伍零增長的目標迫切要求開展狀態檢修，以達到科學使用資金、合理安排人力、增加企業效益的目的。

一、狀態檢修的提出

公司設備每年進行試驗、檢修和操作等要投入幾十萬個工日，而且還存在誤登或誤碰帶電設備、高空墜落和誤操作的可能。設備的定期試驗和輸電線路的清掃每年也要投入大量的人力和資金：大修1臺12萬kV.A變壓器需投入人力300工日，資金5～6萬元；大修1臺220kV開關需要投入人力100工日，資金2萬元。定期檢修和預試可發現設備故障和缺陷，但據統計：2001至2004年，發現主變壓器故障和缺陷267次，其中檢修預試時發現的故障和缺陷2次，僅占0.75%；發現斷路器故障和缺陷95次，其中檢修預試時發現故障和缺陷7次，僅占7.4%。同時，過度檢修也會造成設備部件損壞，降低了設備使用壽命。

近年來，電氣設備的技術水平和健康狀況有了很大的提高，設備故障率逐年下降，設備的紅外診斷、在線監測和帶電檢測手段日趨豐富。利用各項有效監測手段，完善檢修管理流程，切實地根據設備的狀態積極研究制訂不同類型設備的狀態檢修策略，合理安排設備檢修計劃，因此提出了狀態檢修的課題。狀態檢修根據設備運行狀態的變化，通過各種有效途徑及時發現設備的故障征兆，采用先進的診斷技術、數理統計、在線監測等方法，迅速地確定故障部位和性質，進而確定維修周期的一種檢修制度。但狀態檢修對設備的技術管理要求高，要有多年的設備運行、檢修及試驗資料的積累，要有較成熟的在線監測裝置，要有一套完整的綜合分析診斷的方法。

二、設備狀態監測與檢修的實踐

2.1 變壓器[1]

2.1.1 主變壓器的狀態監測

（1）絕緣油中微量氣體的監測

監測絕緣油中微量氣體是監測變壓器及其他采用油絕緣的電氣設備狀態的主要手段。為此，在過去常規色譜分析基礎上，引進在線式變壓器早期故障監測裝置，該裝置主要用于監測H2。因為色譜分析能檢出的故障都伴隨著H2的產生；其次，該裝置對CO、C2H2、C2H4 3種氣體也能監測，但靈敏度稍低。在線式變壓器早期故障監測裝置對及時掌握變壓器絕緣油中微量氣體的變化情況起到了很好的作用。

（2）測量局部放電量

現場監測變壓器局部放電，用以補充油中氣體分析法之不足。局部放電是油、紙絕緣等有機材料損壞的重要原因，因此可以通過對局部放電量與其值的比較以反映變壓器絕緣狀態的信息。

（3）測量反映繞阻形變的參數

主要為了診斷變壓器繞組在經受比較嚴重短路電流沖擊后的技術狀態，進而確定是否可以繼續運行。變壓器繞組的形變一般具有累計效應，即繞組的動穩定破壞通常是在遭受了數次乃至數十次短路電流后發生，繞組形變測試儀能提供繞組形變程度的信息。因此，在每次遭受較大短路電流沖擊后對繞組進行形變測定，并根據測試結果確定相應對策，如形變明顯時進行吊鐵心處理等，這樣可防止事態擴大。

對主變壓器的狀態評估應以油色譜分析為先導，同時結合電氣試驗和運行情況，來指導變壓器的狀態檢修工作。其主要依據是前3年的油色譜試驗報告，出廠、交接相前2次預防性試驗報告，大修和小修報告，變壓器油的在線監測數據，巡視記錄、缺陷報告、主變壓器及其附件的紅外圖像庫等。

2.1.2 主變壓器的檢修

根據多年的運行經驗，除對其重點項目進行監測并根據監測結果進行維修外，日常監測維修的重點包括處于頻繁操作狀態的有載調壓開關和連續運轉的風機，對于某些變壓器，每10～13年大修時進行一次吊鐵心檢查，著重檢查繞組形變現象。運行正常的變壓器可以填寫狀態評估卡，經綜合診斷介析，確認變壓器無問題，可酌情延長大修周期，箱沿焊接的全密封變壓器或制造廠另有規定者，經試驗與檢查并結合運行監測情況，判定有內部故障危及安全運行時或本體嚴重滲漏油時，才進行大修，當變壓器運行中承受出口短路或出現其他異常情況，試驗判明有內部故障，經綜合診斷分析有必要時需及時進行大修。

2.2 斷路器

2.2.1 斷路器的狀態監測

（1）監測斷路器絕緣狀況

重點加強對斷路器絕緣介質（油、氣、真空度）特性的檢測。公司重視對SF6氣體壓力和微水含量的檢測，目前與南京帕瓦公司合作研制新型SF6氣體密度繼電器，已具備壓力、溫度和微水含量檢測功能，并預留通信接口，實現遠傳。對真空開關真空度的檢測，引進VC-V型真空度測試儀，該儀器以磁控放電原理，采用離子電荷做標定的方法對真空度進行檢測。目前，真空度的檢測主要取決于耐壓試驗來鑒別是否滿足運行條件，真空度測試儀作為測試輔助手段。

（2）檢測載流回路的完好性

通常采用測回路電阻的方法檢查載流回路的完好性。此外，紅外熱像儀可直接檢測斷路器引線接頭、隔離開關斷口等設備局部過熱的狀況，從使用情況來看，紅外熱像儀作為變電站設備監測手段之一，達到了良好的效果。

（3）監測操作機構的特性

統計表明:斷路器的許多重大事故是由操作機構故障引起的。因此，對操作機構的的狀態進行監測和診斷就顯得十分必要?，F在，多運用以微機原理開發的斷路器特性測試儀。該測試儀作為一種智能型斷路器離線監測裝置，對斷路器分合閘電流、分合閘速度曲線、動態回路電阻、振動及各種時間、行程參數進行測量。

（4）監測斷路器開斷能力

目前采取監測斷路器開斷短路電流值并累計的方法，累計開斷電流值按相統計，為合理的確定斷路器檢修時機提供依據。

1l0kV及以上斷路器的問題主要集中在操作機構上，包括滲漏油、漏氣、頻繁打壓等，占全部故障的90%以上；35kV及以下的開關主要是機構卡死、外絕緣閃絡、絕緣斷裂問題，所占比例較大。其他如分合線圈燒毀、真空度破壞、漏氣等問題所占比例較小。對斷路器的狀態評估主要依據是設備的出廠、交接和前2次的預防性電氣試驗報告、斷路器特性試驗報告、檢修報告、微水試驗報告和SF6檢漏報告。斷路器設備的在線監測（如SF6泄漏、密度測量，開關動作情況）建立相應的數據庫；斷路器設備的紅外熱成像的圖像庫等。

2.2.2 斷路器的檢修

目前，斷路器的大修周期在狀態良好情況下取規程的上限，在制造廠有特別保證的前提下適當延長。運行管理上分相統計故障電流的大小和故障跳閘次數，根據開斷次數和故障電流總和進行優化后安排臨修，實現狀態檢修。用紅外熱像儀檢測斷路器載流回路的所有接觸的完好性，加強油氣試驗作為絕緣停電測試次數減少的補償。對于試驗數據合格、運行情況穩定、故障幾率極低的斷路器，填寫設備狀態評估卡，并參照制造廠的規定，列入狀態檢修范圍。

從以往的斷路器檢修經驗看，明顯存在過度檢修的現象。為此，對斷路器的檢修策略作出調整。

一般情況下，國產SF6斷路器每隔5-6年機構大修一次，每隔1-2年機構小修一次；同類型SF6斷路器，每隔10-13年對滅弧室進行抽樣解體（與制造廠協商），視狀況確定檢修范圍。運行良好的進口SF6斷路器，將試驗周期延長至4年/次，并結合試驗對操作機構和傳動部分進行檢查和維護。

真空斷路器可不做解體大修，根據各類真空斷路器的運行狀況、故障幾率和裝設地點，將試驗周期延長至2-4年。

35kV油斷路器仍采取定期檢修的原則，不執行狀態檢修。

2.3 互感器類設備

2.3.1 互感器類設備的狀態監測

（1）油色譜分析。目前普遍采用離線絕緣油微量氣體色譜分析法。

（2）紅外檢測。用紅外熱像儀檢測，借以診斷載流回路和勵磁回路有無發熱現象，還可檢出絕緣受潮等缺陷。

（3）在線監測。通過在線監測裝置對互感器等設備的一次泄漏電流、有功電流、介質損耗、等效電容、母線電壓、系統頻率等數據進行測量，供檢修人員分析、處理。目前在部分變電站安裝了容性設備在線監測裝置，實現了容性設備帶電測量介質損耗。

（4）停電預試，目前仍進行周期性的預防性試驗。

對互感器類設備的狀態評估主要依據是前3年的油色譜試驗報告，以及該設備的出廠、交接和前3次的預防性電氣試驗報告，110kV及以上所有互感器類設備的紅外熱成像的圖像庫等。

2.3.2 互感器類設備的檢修

對互感器類設備的維護性小修、預試結合主設備或線路停電進行。發現異常經診斷有缺陷的，根據設備缺陷等級，及時安排停電檢修。內部缺陷一般在廠房、車間內進行解體檢修，現場采取整臺更換制。

2.4 避雷器

2.4.1 避雷器狀態監測

（1）監測泄漏電流。在35kV及以上電壓等級的避雷器上逐相裝有泄漏電流監測儀（放電記錄儀），能在線監測避雷器泄漏電流。

（2）帶電測試。對110kV及以上電壓等級的避雷器進行帶電檢測泄漏電流。

（3）紅外檢測。用紅外熱像儀對設備接頭情況進行檢測。

（4）避雷器自動脫扣。在35、10kV線路和變電站引進帶脫離裝置的避雷器，該種避雷器能夠自動監測內部故障，故障情況下自動脫扣。

對避雷器的自動脫扣狀態評估主要依據是出廠、交接、前2次預防性試驗報告，對避雷器在線監測數據巡視記錄（每周至少記錄2次），對氧化物避雷器帶電測試數據，避雷器紅外檢測數據庫等。

2.4.2 避雷器的檢修

公司現階段普遍對避雷器用氧化鋅避雷器來更新，改善設備絕緣的工作條件。對滿足避雷器在線監測條件的，進入試行狀態檢修的階段，即只在上述監測發現異常時，才停電進行校核性試驗，以確診缺陷。

2.5 架空線路

2.5.1 架空線路狀態監測

架空線路狀態監測主要采取定期巡查線路、登桿檢查、絕緣子測零、鹽密度測量和紅外檢測等方法。

目前在110kV及以上的輸電線路采取鹽密度測量指導線路清掃的做法。因此，要求制定鹽密度測量的措施、計劃、分析鹽密度測量數據，掌握線路的積污規律，判定線路運行的安全性；鹽密度測量度的關鍵是鹽密度測點的選取、控制鹽密度的確定、鹽密度測量的次數、鹽密度測量的時間、測量方法和測量結果的判斷等。隨著紅外診斷技術的不斷發展，其應用范圍也從變電專業推廣到輸電和配電專業，主要用于監測架空線路的各類線夾、連接件和絕緣子的運行情況。

對架空線路的狀態評估主要依據線路設備臺帳，線路設計的技術要求；線路歷年運行、檢修情況；線路巡視記錄、運行分析記錄、缺陷記錄、測試記錄、事故和跳閘記錄和紅外檢測圖像庫等。

2.5.2 架空線路的檢修

目前公司l0kV配電線路無固定檢修周期，采取定期巡線的方法，根據設備健康狀況和反事故措施要求提出狀態檢修計劃，

送電線路的大修，依據日常巡線、維護、檢查情況以及線路歷次檢測結果等多方面資料進行綜合分析，判斷確認必要時進行。35-220kV線路瓷質絕緣子測零周期一般為2年/次，當瓷質絕緣子年平均零值率小于等于0.1%時，可以將測零周期延長至4年/次。部分瓷質絕緣子更換為合成絕緣子，則不安排測零，每4年每條線隨機抽取幾組樣品做試驗，如不合格則全部更換。線路外絕緣已達到經審定的污區圖配置要求，且定期測量鹽密已有3年以上的實測數據積累，經部分線路試點后能提出指導清掃的控制鹽密度值，可按照鹽密度監測值合理安排清掃。否則，對污穢嚴重線路或區段，在每年霧季前清掃一次，必要時安排落地清掃。架空地線部分更換鋁包鋼線或鋁合金線，結合大修清掃，無固定檢修周期，從周期巡線中及相關登桿檢查中確定是否更換。部分使用PLP金具的導地線，沒有固定檢修周期，根據登桿檢查結果確定連接金具是否需大修更換。

2.6 電力電纜

2.6.1 電力電纜的狀態監測

隨著城市電網的發展，電力電纜在輸配電線路中的比例越來越大，特別是10kV電纜，公司共有lOkV電纜約1972km，因此對電纜狀態的監測要求越來越迫切。目前，電力電纜的狀態監測主要手段有耐壓試驗、局放測量、故障定位和紅外檢測等方法。采用傳統的定期耐壓試驗的方法對電纜進行檢測，此方法工作量大，且為破壞性試驗，易引發電纜新弱點，造成不必要的損失。而采用無損局部放電測量試驗方法，代替只用擊穿作為識別絕緣缺陷標準的耐壓試驗，引發新弱點時危險性就會減小。公司還開展了電纜故障定位檢測，可及時、準確地排查電纜故障范圍。隨著紅外診斷技術的發展，也將其應用在對電力電纜的檢測上。

對電力電纜的狀態評估主要依據電纜本體、電纜中間頭、電纜終端頭的廠家、型號以及故障原因、故障類型；電纜出廠試驗和交接、檢修試驗數據；采用電力電纜在線監測測試技術建立監測數據庫和紅外熱成像數據庫等。

2.6.2 電力電纜的檢修

針對電力電纜預試的問題，提出能否根據電纜的實際情況進行預試。一是減少不必要的停電，二是對目前日益增多的交聯電纜進行周期性的耐壓試驗也不一定合理。根據對全公司電纜的運行情況和電纜故障調查與統計:近年來10kV電纜故障每年不超過20次。故障類型分別為:外力破壞占40%，安裝質量占30%，絕緣老化、受潮占20%，運輸及其他原因占10%。

經過技術經濟比較認為，周期性的預防性試驗檢出的電纜故障較少，只要把住出廠、運輸、安裝的質量關，可以不進行周期性的預試，新敷設的電力電纜在投入運行3-12個月，一般應做一次耐壓試驗，以后根據電力電纜歷年運行情況、歷年試驗數據、紅外檢測圖像等數據，經綜合分析判斷來確定該電氣設備是否進行定期試驗。

三、結束語

從定期檢修過渡到狀態檢修，是電力系統發展的趨勢。公司自推行狀態檢修以來，設備維修工作量比以前減少，設備運行情況良好，沒有發生重大電氣設備事故，用戶停電時間減少，供電可靠性提高，收到了良好的經濟效益和社會效益。

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