高壓電氣設備檢測與診斷技術在鞍鋼的應用

遲秀華，韓 帥，王林松

（鞍鋼股份有限公司能源管控中心，遼寧鞍山 114000）

引言

鞍鋼電網現(xiàn)有39 座66 kV 總降變電所，配出35 kV、10 kV，6 kV 及3 kV 各電壓等級的下級變電所，主要高壓電氣設備由變壓器、GIS 組合電器、SF6斷路器、高壓開關柜及隔離開關等組成，設備多種多樣，設備點檢檢測的側重點不同，隨著高壓電氣設備檢測技術的日新月異，對電氣設備管理人員提出了更高的要求，從最早的五感點檢，到手持式測溫等各式儀器輔助，再到在線測溫、局放，及至一體化的智能機器人等先進檢測設備的應用，下面對其在鞍鋼的應用進行介紹。

1 五感點檢

設備管理體系最初根本就是設備的點巡檢，從設備的事后維修、預防維修、生產維修、改善維修、維修預防及至全員生產維修（TPM）這一系列設備管理的發(fā)展進程，已將設備點檢作為設備維修管理的核心。最初的設備點檢是利用人的感官（五感）和簡單的儀器，按照標準計劃定期對設備進行檢查，找出設備的異常，發(fā)現(xiàn)隱患，掌握設備的狀態(tài)，及時采取對策，優(yōu)化設備運行環(huán)境，延長設備壽命和避免設備故障的一種管理方法。這種管理方法一直廣泛應用于現(xiàn)場，并為設備管理工作提供了有力的保障。

實例：2017 年8 月23 日，110 kV 變電所所長在點檢時聞到10 kV 高壓室有輕微糊味，緊急上報，點檢人員至所進行排查（通過后柜門小觀察口，感覺內部空氣渾濁），判斷是七空分1#開關柜內有問題，緊急將負荷倒出，將該開關柜停電，檢查發(fā)現(xiàn)該開路開關車A 相下動觸頭燒損，立即對該觸頭進行了更換。該開路送電后，異味消除。這是一起典型避免重大設備事故的點檢范例，從日常點檢人員的及時發(fā)現(xiàn)，到專業(yè)點檢人員的確認，以及操作人員的迅速操作和檢修人員的快速更換，發(fā)現(xiàn)、判斷到處理都及時準確，將危及設備安全的重大設備隱患消于無形。

2 手提檢測儀器的應用

高壓電氣設備的點檢，利用五感，可觀察到一些變色發(fā)紅等現(xiàn)象，從而分析出設備溫度的變化，點檢出一些設備缺陷隱患，但不能準確地給出具體數(shù)據(jù)，為此發(fā)展出了一系列的手提檢測儀器，用以輔助對設備進行點檢，從而提高對設備溫度等性能的定量定性，其中紅外成像測溫儀在現(xiàn)場發(fā)揮出了很好的作用。

（1）紅外溫度成像儀

手持紅外溫度成像儀，對各變電所重點設備、重要部位進行點檢，形成對高壓設備的溫度成像，對大負荷、重要負荷的持續(xù)測溫監(jiān)測，對設備的及時監(jiān)測，存儲設備運行的信息。通過對高壓設備的溫度成像，進行數(shù)據(jù)分析，對絕對溫度不高，將各相對比存在溫差的設備，進行持續(xù)的監(jiān)測及分析，形成設備的劣化趨勢圖像，提前對設備的劣化做出分析、判斷及處理。通過成像儀的使用及數(shù)據(jù)分析，及時發(fā)現(xiàn)了多處重大的發(fā)熱點。

實例：通過對成像數(shù)據(jù)及圖像的對比分析，已發(fā)現(xiàn)14 變1#變一次C 相套管與母線連接處、21 變1#變一次66 kV 母線T 型線夾C 相；20 變2#變二次母線刀閘C 相、2#電容器母線刀閘C 相、抽煙3#，10 kV 二母上方母線夾C 相；115 變4#變壓器一次C相套管與母線連接處等12 處設備劣化明顯的燒損隱患，及時安排計劃檢修，如未及時進行處理，會造成重大的設備事故。

（2）局放測試儀

當外加電壓在電氣設備中產生的場強，足以使絕緣部分區(qū)域發(fā)生放電，但未達到絕緣發(fā)生貫穿性擊穿的放電現(xiàn)象，稱為局部放電。當發(fā)生局部放電時就會影響絕緣壽命。由于GIS組合電器是將所有的高壓電器元件密封在接地金屬筒中金屬封閉開關設備，無法通過傳統(tǒng)的各類檢測手段對其進行點檢，為此采用局放測試儀對其內部進行檢測分析。手持式局放測試儀檢測時對現(xiàn)場的要求相當高，對檢測使用人員要求也相當高，因此需外委專業(yè)檢測人員開展此項檢測工作。

3 在線檢測設備的應用

手持式檢測儀器，作為五感點檢的補充，為設備隱患的發(fā)現(xiàn)提供了很好的定量數(shù)據(jù)，在現(xiàn)場應用中發(fā)揮出了重要的作用，但也存在一定的局限，比如手提局放檢測設備，要求對同一被測設備應盡量保持每次測試點的位置一致，在檢測中很難做得到；還有使用人員的經驗不同，檢測的結果不及時，數(shù)據(jù)的趨勢不清晰等，為此進一步采用了更先進的在線檢測系統(tǒng)。

（1）在線溫度檢測系統(tǒng)

高壓開關柜內溫度的檢測，由于受柜體限制，對其內部觸頭、接頭部位的檢測，一直是以外部溫度為參考，去推測出內部是否存在高溫，從而判斷是否存在隱患問題。將在線溫度檢測系統(tǒng)應用于高壓開關柜的溫度檢測，在高壓開關柜內，三相斷路器的觸臂上安裝無線感溫傳感器，通過無線上傳至柜面，從而將各觸頭溫度反映出來，極大地提高了設備的點檢精度。

（2）在線局放檢測系統(tǒng)

GIS 組合電器內部發(fā)生局部放電的原因很多：斷路器、接地刀閘或隔離開關等導體接觸不良，可引發(fā)設備局部放電；固體絕緣材料內部缺陷，如殘存于盆式絕緣子內部或與導體交界處的氣隙；設備內殘留的自由導電微粒，如殘留金屬碎屑或金屬顆粒；導體表面突出物，如毛刺、尖角等，此類缺陷易發(fā)生電暈放電；在導體的屏蔽層上由各種原因形成懸浮電極放電。但手提式檢測設備對設備定點及狀態(tài)要求比較高，而GIS 組合電器又是變電所的重要設備，為此將探測器定點安裝于GIS 組合電器各個部位，通過信號線將數(shù)據(jù)上傳，建立后臺軟件對數(shù)據(jù)進行分析，形成一套在線局放檢測系統(tǒng)。

（3）避雷器在線監(jiān)測器

鞍鋼還針對66 kV 避雷器安裝了避雷器在線監(jiān)測器，此監(jiān)測器安裝后，可定量檢測泄漏電流，表1是日常點檢人員對避雷器在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的記錄，通過此記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)預防性試驗標準，可定量判斷01變電所一受電避雷器運行正常，27變電所一受電避雷器需檢修更換。

表1 避雷器在線監(jiān)測器數(shù)據(jù)記錄

4 一體化的智能機器人的應用

在設備一體化、智能化的今天，對設備的檢測也提出了更高更先進的理念，鞍鋼將一體化智能機器人應用于設備管理中，通過智能巡檢機器人（見圖1）可對設備運行進行全局性的總攬，從高壓柜的測溫，到柜內局部放電的檢測，還有柜面運行儀表的數(shù)據(jù)采集，全面掌握設備的運行狀態(tài)，通過對后臺數(shù)據(jù)的匯總分析，總結出合理的設備運行趨勢，從而實現(xiàn)對設備的精準檢修，提升了鞍鋼電網的設備管理水平。

圖1 機器人巡檢中

表2 中給出了03 變電所巡檢機器人上傳數(shù)據(jù)表，通過分析對比，判斷03變電所設備運行正常。

表2 03變電所巡檢機器人上傳數(shù)據(jù)表

5 結論

鞍鋼電網的高壓電氣設備的檢測與診斷，經過了從經驗到數(shù)據(jù)，從人工到智能的轉化。隨著時代和設備的變革，會有更多的檢測與診斷技術在鞍鋼的電網發(fā)揮作用，但不論多么先進的在線檢測設備，儀器只是一種手段，重要的是準確分析判斷設備狀況，因此對鞍鋼高壓電氣設備管理人員提出了更高的要求，例如：無損檢測，趨勢分析，精確掌握設備狀態(tài)發(fā)展趨勢。