淺析變電站高壓電氣設備狀態檢修

李鵬宇

摘 要：有效地監測設備的運行狀態，發現設備的潛伏性故障，以實現設備的狀態檢修。目前許多專家系統還不能做到將離線的信息和在線的信息有機結合起來，從而使所得的結論可信度不夠高。在數據的融合和判據的效用方面，還有許多工作要做。實施狀態檢修與各級領導觀念的更新與發展不無關系。同時，運行單位要打破目前按一次設備、二次設備、計量和通信等專業劃分的運行、檢修模式，要詳細地分析所有能得到的信息資料，綜合判斷設備的狀態。這對現場人員的綜合素質提出了更高的要求。

關鍵詞： 變電站 ；高壓； 電氣設備； 檢修

一、高壓電氣設備的在線監測

1.電力變壓器。為了使設備的外形尺寸保持在可以接受的水平，現代變壓器的設計采用了更為緊湊的絕緣方式，在運行中其內部各組件間的絕緣所需承受的熱和電應力水平顯著升高。變壓器的在線監測項目主要有油中氣體測量與分析、局部放電測量、有載開關的觸頭磨損及機械和電氣回路的完整性測量等。目前較理想或成熟的方法不多。

2.容性設備。國內外開展較早和較多的在線監測工作便是容性設備（包括氧化鋅避雷器） 的在線監測。主要測量容性設備的電容、電容電流、介質損耗、不平衡電壓等參量和氧化鋅避雷器（MOA） 的全電流、阻性電流、功耗等參量。但較為理想的系統不多。

3.斷路器和氣體絕緣組合電器。斷路器的在線監測應作為重點加以研究。斷路器的監測內容有4 個方面：操作回路的完整性，絕緣特性，開斷能力（I2t 或It），機械特性。

二、在線監測系統的硬件結構

近年來，全國各電力試驗研究院、所和各基層局均在積極探索行之有效的在線監測方法，為在線監測技術的進一步發展提供了值得借鑒的經驗。但應該看到，由于有些開發單位已將不夠成熟或不夠完善的產品推向市場，給在線監測工作造成了被動局面。

1.帶電檢測結構形式。帶電檢測的在線監測系統是將采樣用的各類傳感器安裝于所監測的設備上，而將A/D 轉換、CPU 及其外圍電路等集中于相應的便攜式儀器中，用來對所采集的參量進行分析，以判斷設備的狀態。采用這種方式的投資少，配置方便、靈活，但不能連續監測，不能集成所有的設備和項目，無法實現遠程監測和集中管理。

2.集中式結構形式。集中式在線監測系統是指采用不同檔次的計算機，擴展其外圍接口電路，集中采集不同的模擬量，即通過大量屏蔽電纜將較微弱的被測信號直接引入系統主機，然后由主機進行集中檢測及數據處理。為減少電纜的用量，后期推出的監測系統采用分區集中方式，按照變電站內設備的分布情況將被測信號分為若干個區域，分別進行匯集及信號選通，然后通過一根特殊設計的多芯屏蔽電纜把選通的模擬信號傳送到主機，由主機進行循環檢測及處理。這樣的方式雖然可以減少電纜的用量，但同樣不能解決模擬信號在長距離傳輸后所導致的失真問題，而且存在現場工作量大、維修困難等缺點。

3.分層（級）分布多CPU 式結構形式。為了解決模擬信號在長距離傳輸后所導致的失真問題，現在傾向于將微弱的模擬信號就地進行A/D轉換，采用現場總線技術，由主機進行循環檢測及處理。目前有些系統采用RS 485 通信方式則不屬于現場總線范疇，而且由于是點對點通信，采樣同步實現較復雜，對控制電纜要求較高。分層（級）分布多CPU 結構采用模塊化設計和現場總線控制技術。它由安裝在變電站內的數據采集及處理系統和安裝在主控室內的數據分析和診斷系統，再通過公共電話網絡，把若干個變電站的監測數據匯集到位于供電局相關管理部門的數據管理診斷系統，實現對多個變電站內的電氣設備狀態的實時在線監測。

三、狀態檢修

事故維修—定期維修—狀態維修，是技術發展的必然。定期維修以預防性試驗為基礎，而狀態檢修則必須以在線監測為基礎。在線監測、故障診斷、實施維修，這3 個過程構成了電氣設備狀態檢修工作的內涵。

進行狀態檢修必須研究電氣設備的故障模式，采用與故障模式有關的數據，經過處理變成可用的數據。另外，要研究判據，要有針對性。例如，變壓器的故障模式是：1.有載開關的故障占變壓器故障的近50%；2.近幾年變壓器繞組變形的累積效應引起的動穩定破壞事故較多，例如1997 年前，變壓器事故率為0.4%，而動穩定事故占50%；3.套管定期取油樣反而易引起故障。斷路器的故障模式是：隨著少油斷路器的減少和改進，絕緣拉桿受潮的故障幾乎沒有了，SF6 泄露、液壓機構漏油等故障較多，而斷路器的機械結構故障幾乎占。斷路器故障的近40%。容性設備（含MOA）的故障模式主要是絕緣受潮、絕緣工藝不良及MOA 的閥片老化（由縱向和橫向電場不均勻分布引起）。設備狀態應包括：設備在線監測的特征量、預防性試驗的結果數據、設備的歷史運行狀況和檢修情況，以及設備現在的運行參數狀況等。建立在在線監測基礎上的故障診斷必須依據上述設備狀態，全面而客觀地進行評價。

進行狀態檢修要注意克服兩種傾向：1.不搞在線監測就不能搞狀態檢修；2.由于某種在線監測效果不好，不需搞在線監測照樣搞狀態檢修。實際上，在線監測是反映設備狀態的一種手段，不可能反映設備狀態的全部。但如果沒有在線監測，設備狀態也不可能得到完全的反映。

四、提高狀態檢修水平應注意的問題

1.抓好基礎管理工作，保證高壓設備狀態檢修的順利實施。

供電設備實施狀態檢修是建立在供電設備的基礎管理工作之上的，沒有原始記錄分析等基礎管理工作，就不可能管理好設備，實施狀態檢修也就是一句空話。因此要根據具體實際情況，結合現代生產管理原理而推行開展"零"缺陷、點檢制和檢修質量監理驗收制，繼續并完善傳統基礎管理方法和程序。抓好這些工作，不僅有利于生產管理規范化和創特色，而且為實施供電設備狀態檢修奠定了良好的基礎。此外，狀態檢修和計劃檢修、定期維修相結合。雖然狀態維修是技術發展必然，但是傳統的計劃檢修和定期維修還是要適時繼續進行，結合在線監測的狀態檢修才能更好地保證電力運行的可靠性。

2.把好質量關，完善檢測手段。系統中的所有設備應有一個較好的整體狀態。在新設備安裝、老設備更新改造的過程中，新投入運行的各種設備均需有良好的制造和安裝質量，只有這樣才能在實行狀態維修后真正達到減小檢修工作量的目的。此外，還要有完善的試驗檢測手段。因為設備出現的缺陷或隱患是多樣性的，而不同的檢查試驗設備和方法常常只對發現特定的缺陷和隱患有效，而確定高壓電氣設備該不該修是依據對設備的運行狀態的了解及對設備進行的各種檢查試驗數據的分析來實現的。因此要全面了解設備的運行狀況，應通過各種試驗檢測手段得到盡可能多的與設備缺陷、隱患有關的信息，才能保證分析判斷的準確性。

3.加強技術經濟分析，優化狀態檢修的科學評價。狀態檢修的重要特點就是依靠技術經濟分析進行決策，而非傳統的經驗性規定；在線監測容性設備，通過測量容性設備的電容、電容電流、介質損耗、不平衡電壓等參量和氧化鋅避雷器的全電流、阻性電流、功耗等參量，將某一容性設備的絕緣狀況與安裝在同一個變電站中的其它容性設備的絕緣狀況相比較。狀態檢修體制下針對性更強，按項目和診斷意見進行檢修取代了以往盲目無依據的強制檢修，其結果是減少了過剩維修，提高了針對性，節約大量的檢修費用。這樣，通過對足夠數量的容性設備進行比較，決策才更具有科學性，更能防止主觀臆斷和不負責任現象的發生。