變電站全壽命周期管理探索

摘 要：通過對(duì)變電站設(shè)備檢修數(shù)據(jù)、運(yùn)行缺陷統(tǒng)計(jì)的分析，歸納出設(shè)備壽命周期內(nèi)暴露出的共性問題，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施及施工方案，提煉出一套科學(xué)的全壽命周期管理變電站運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，滿足智能電網(wǎng)建設(shè)的各項(xiàng)要求。

關(guān)鍵詞：全壽命周期管理；變電站設(shè)備；智能電網(wǎng)

為貫徹《國家電網(wǎng)公司資產(chǎn)全壽命管理指導(dǎo)性意見》和《國家電網(wǎng)公司資產(chǎn)全壽命管理框架體系》的文件精神，2009年山東電力集團(tuán)公司將位于煙臺(tái)市的220kV沐山變電站工程列為國家電網(wǎng)公司全壽命周期建設(shè)管理試點(diǎn)項(xiàng)目。煙臺(tái)供電公司以查找運(yùn)行設(shè)備“短板”為突破口，積極探索，開展相關(guān)研究。通過對(duì)1993年到2009年設(shè)備檢修數(shù)據(jù)、運(yùn)行缺陷統(tǒng)計(jì)分析，歸納出設(shè)備壽命周期內(nèi)暴露出的共性問題，從各環(huán)節(jié)全面落實(shí)全壽命管理理念。

1 探尋變電站設(shè)備“短板”

1.1 變壓器問題統(tǒng)計(jì)分析

通過分析變壓器大修情況，發(fā)現(xiàn)密封膠墊、風(fēng)扇電機(jī)、附件鐵件存在問題累計(jì)頻率占79.2%，殼體、鐵芯、繞組、分接開關(guān)及套管基本無異常。通過對(duì)公司所屬32臺(tái)220kV變壓器缺陷的統(tǒng)計(jì)分析，變壓器滲漏油、風(fēng)扇電機(jī)故障、附件鐵件銹蝕占總?cè)毕莸?0%。

變壓器滲漏油部位主要集中在閥門、法蘭、散熱器等處，主要原因是密封不良。一是部分密封膠墊耐變壓器油性能較差，經(jīng)變壓器油浸泡后性能發(fā)生變化，導(dǎo)致密封不良滲透油；二是安裝工藝不規(guī)范造成密封膠墊壓緊時(shí)受損，固定螺絲緊固不均勻造成密封膠墊受力不均，導(dǎo)致密封不良滲漏油。風(fēng)扇電機(jī)故障主要為繞組絕緣性能、軸承材質(zhì)較差，造成繞組絕緣短路、軸承鋼珠嚴(yán)重磨損軸承偏心造成卡澀。從大修情況及缺陷統(tǒng)計(jì)分析，滲漏油、風(fēng)扇電機(jī)故障、附件鐵件銹蝕是影響變壓器壽命，增加運(yùn)維成本的主要因素。

1.2 組合電器問題統(tǒng)計(jì)分析

煙臺(tái)供電公司運(yùn)行的組合電器共162個(gè)間隔，通過對(duì)組合電器缺陷統(tǒng)計(jì)分析，組合電器漏氣、位置指示燈失靈、鐵件銹蝕占總?cè)毕莸?0%。

1.3 保護(hù)設(shè)備問題統(tǒng)計(jì)分析

煙臺(tái)供電公司運(yùn)行的保護(hù)設(shè)備有1700套，全部為微機(jī)保護(hù)，通過對(duì)煙臺(tái)電網(wǎng)1993年以來發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)電源板與液晶顯示板異常占到總?cè)毕莸?5%。如圖1

電源板異常是由于內(nèi)部的電容壽命較短而造成的，因一般品牌的電解電容容量小易引起發(fā)熱，影響電容壽命。影響液晶顯示板最主要部件是背光源，常規(guī)使用壽命一般為3至4年。

2 采取相應(yīng)的改進(jìn)措施

2.1 變壓器主要問題改進(jìn)措施

2.1.1 密封膠墊

常規(guī)密封膠墊使用的膠料性能指標(biāo)較低，存在氣泡、雜質(zhì)、膠瘤、耐變壓器油性能差等影響產(chǎn)品性能指標(biāo)的缺陷，一般可使用6至10年。優(yōu)質(zhì)密封膠墊性能指標(biāo)較高，影響產(chǎn)品性能指標(biāo)的缺陷較少，可使用20年以上。采用丙烯酸酯橡膠取代丁晴橡膠，各種性能指標(biāo)顯著提高。制造廠需提交該批次密封膠墊例行試驗(yàn)報(bào)告、形式試驗(yàn)報(bào)告及耐臭氧龜裂靜態(tài)拉伸特殊試驗(yàn)報(bào)告。安裝時(shí)所有螺栓均應(yīng)使用力矩扳手緊固，其力矩值應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)規(guī)定。

2.1.2 散熱器

常規(guī)散熱器基層不進(jìn)行鍍鋅處理，直接進(jìn)行油漆防腐，一般5年左右需防腐一次，一般可使用20年左右。優(yōu)質(zhì)散熱器基層進(jìn)行鍍鋅處理，可使用40年以上。散熱片在安裝前，應(yīng)全部進(jìn)行1小時(shí)、壓力60kPa的干燥氣體壓力密封試驗(yàn)，合格后才能進(jìn)行安裝。主變注油完成后，需進(jìn)行24至28小時(shí)、60kPa整體壓力密封試驗(yàn)。

2.1.3 變壓器安裝

變壓器的安裝應(yīng)在干燥、晴朗、無風(fēng)沙的天氣進(jìn)行，由廠家指導(dǎo)安裝改為廠家主導(dǎo)安裝。施工中要嚴(yán)格執(zhí)行安裝工藝標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.4 風(fēng)扇電機(jī)等附件

根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，選用繞組絕緣性能高、材質(zhì)性能指標(biāo)高、運(yùn)行周期長的高性能風(fēng)扇電機(jī)。

2.1.5 附件鐵件

附件鐵件采用抗腐蝕性能指標(biāo)較高的材質(zhì)，并適當(dāng)增加壁厚。針對(duì)煙臺(tái)地區(qū)潮濕、鹽霧大等氣候特點(diǎn)，防腐采用耐腐蝕能力強(qiáng)的氟碳漆，并進(jìn)行附著力及酸霧試驗(yàn)。

2.2 組合電器主要問題改進(jìn)措施

2.2.1 密封圈

常規(guī)密封圈使用的膠料性能指標(biāo)較低，一般可使用15至20年。優(yōu)質(zhì)密封圈性能指標(biāo)指標(biāo)較高，影響產(chǎn)品性能指標(biāo)的缺陷較少，可使用40年以上。制造廠需提交該批次密裂封圈例行試驗(yàn)報(bào)告、型式試驗(yàn)報(bào)告及耐臭氧龜裂靜態(tài)拉伸特殊試驗(yàn)報(bào)告。安裝時(shí)所用螺栓均應(yīng)使用力矩扳手緊固，其力矩應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)規(guī)定。

2.2.2 法蘭結(jié)合面注膠

廠內(nèi)及現(xiàn)場法蘭結(jié)合面注膠必須從結(jié)合面下端孔注入、從上端孔溢出，確保結(jié)合面注膠充分，防止潮氣及水分滲入。

2.2.3 部件鐵件

組合電器密封筒采用鋁或鋁合金材料，連接螺絲采用熱浸鋅螺絲。針對(duì)煙臺(tái)地區(qū)潮濕、鹽霧大等氣候特點(diǎn)，防腐采用耐腐蝕能力強(qiáng)的氟碳漆，并進(jìn)行附著力及酸霧試驗(yàn)。

2.3 保護(hù)設(shè)備主要問題改進(jìn)措施

2.3.1 電源板

電源板的壽命主要取決于電源板內(nèi)部的電容壽命，而電容的壽命取決于本身的質(zhì)量和容量，為此選用國際品牌的長壽命電解電容，并增大電容量，在105攝氏度下測試的壽命最小是5000小時(shí)，從而保證在65攝氏度情況下可以運(yùn)行90000小時(shí)，換算成年為10年（按照電解電容每降低10度，壽命提高一倍的理論）。同時(shí)采用新的電源拓?fù)洹⒌凸脑骷岣唠娫窗宓男剩稍瓉淼?0%提高到80%，降低功耗，可以降低整機(jī)溫度；溫度降低后，就可以延長電解電容的壽命，優(yōu)化電解電容的壽命瓶頸問題。

2.3.2 液晶顯示板

3 強(qiáng)化監(jiān)造管理，確保建設(shè)質(zhì)量

補(bǔ)充完善招標(biāo)文件，增加了LCC條款，對(duì)存在問題的部件，明確使用壽命，有針對(duì)性地進(jìn)行整改。依據(jù)監(jiān)造細(xì)則，嚴(yán)把采購入口關(guān)、過程見證關(guān)、成品驗(yàn)收關(guān)，將監(jiān)造工作落到實(shí)處，確保成品質(zhì)量。建設(shè)過程中，強(qiáng)化全過程質(zhì)量精益化管理，加強(qiáng)“標(biāo)準(zhǔn)化工藝”建設(shè)，實(shí)現(xiàn)工廠化、無塵化施工，打造精品工程，將全壽命周期設(shè)計(jì)理念轉(zhuǎn)化為成品，確保設(shè)備使用壽命達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

設(shè)備安裝時(shí)，將安裝現(xiàn)場全部封閉，設(shè)置除塵室做為第一道防塵體系，安裝人員通過專門通道，進(jìn)行除塵處理后進(jìn)行現(xiàn)場，真正意義上實(shí)現(xiàn)工廠化施工。在防塵室內(nèi)設(shè)置第二道防塵體系，利用組合式可移動(dòng)防塵棚進(jìn)行設(shè)備對(duì)接，實(shí)現(xiàn)無塵化施工。對(duì)安裝區(qū)內(nèi)塵埃、溫度、濕度變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，控制室內(nèi)環(huán)境變化，降低因環(huán)境變化對(duì)設(shè)備造成的不利影響。安裝完成后，加強(qiáng)成品保護(hù)意識(shí)，施工區(qū)域鋪設(shè)防塵地毯防止二次污染，最終目標(biāo)將安裝過程對(duì)設(shè)備運(yùn)行可能造成的影響降到最低。

4 取得的效果對(duì)比

4.1 人力、物力投入對(duì)比

4.2 成本投入對(duì)比

常規(guī)變電站全壽命周期內(nèi)總投資額為17782萬元，其中變電站初始投資為11203萬元，占變電站40年LCC成本的63%，后期運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用總計(jì)6579萬元，占變電站40年LCC成本的37%。

220kV沐山站投運(yùn)兩年來，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)良好。沐山站工程的建成投運(yùn)，只是資產(chǎn)全壽命周期管理在工程建設(shè)階段的體現(xiàn)，在今后的運(yùn)維管理工作中，還將繼續(xù)秉承全壽命周期管理理念，加強(qiáng)數(shù)據(jù)的收集、分析工作，積累經(jīng)驗(yàn)，提煉出一套科學(xué)的全壽命周期管理變電站運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)。對(duì)變電站設(shè)備的全壽命的管理和應(yīng)用，將整體提升我國電網(wǎng)智能裝備管理技術(shù)水平，滿足實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)堅(jiān)強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保、友好互動(dòng)、透明開放的發(fā)展要求。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：宋煥東（1982，1-），男，山東大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)，現(xiàn)從事煙臺(tái)供電公司辦公室行政管理工作。