電氣一次設備狀態檢修的應用分析

國家能源集團泰州發電有限公司設備管理部 徐 翔

電廠中的電氣一次設備主要包括變壓器、發動機、互感器、高低壓開關、斷路器等。由于電廠使用的電氣一次設備直接關系到火電廠電能的生產與使用，一旦出現故障不僅直接或間接影響到整個電力系統的穩定性，還會對企業造成不良影響，甚至還會對人員造成傷害。加上電氣一次設備本身運行環境比較特殊，在長期運行狀態下存在出現各種故障的可能,面對這種情況加強對電氣一次設備狀態檢修就非常重要。利用狀態檢修能有效保證電氣一次設備處于安全穩定運行狀態，另外通過狀態監測，進而了解相關電氣設備的具體情況，有利于評估設備運行狀態，再結合電氣設備的預防性維護試驗對避免電氣一次設備出現故障有重要價值。

1 電廠開展電氣一次設備狀態檢修的重要性及具體思路

針對電廠電氣一次設備進行狀態檢修，實現對整個電能生產流程的全面檢測，通過分析與評估進一步獲取到電氣一次設備的所有數據，并在數據中找到設備可能出現的故障，預測可能出現的生產問題等，注重并積極開展電廠電氣一次設備的狀態檢修，對于保證電氣一次設備的正常穩定運行非常重要，有著十分明顯的作用。

保證正常生產，延長設備使用期限。通過對電氣一次設備進行狀態檢修，從而了解與記錄并幫助相關工作人員分析電氣一次設備的具體狀態，在相關數據支持的基礎上，預估電氣一次設備的使用期限，制定出更加科學合理的設備使用計劃，有利于減少電氣一次設備故障發生率及降低故障對設備帶來的不良影響，這對于延長設備的使用壽命也有重要意義。

防止安全事故的發生。在制定詳細的電氣一次設備檢修計劃表的基礎上，定期、有效的對電氣一次設備開展檢修，可實現對故障的早期發現并有效將故障遏制在較早階段。此舉對避免故障對設備帶來的不良影響有重要作用，同時還能有效保證整個電廠生產作業正常運行。

減少維修成本支出。絕大部分電廠仍沿用以往定期維修的方法，加上部分電廠并沒有建立起統一的電氣一次設備檢修標準，導致需投入大量的人力、物力與時間在電氣一次設備的檢修方面。而通過開展對電氣一次設備的狀態檢修，其建立在設備狀態的基礎上開展的檢修工作，能更加早期更加及時地發現可能存在的問題，并進一步找出問題發生的原因及解決問題，這對于減輕相關工作人員的基礎工作量及降低維修成本均有明顯作用。

故障模式的確定及設備的影響。電廠電氣一次設備出現故障，可將其分為功能故障和非功能故障兩種[1]。不同的故障類型需采取更加針對性的方法，其中最常見的故障就在于電氣設備的功能失效，這種情況發生將存在較大的危險性和破壞性，因此需最大限度避免設備出現功能性的故障，這也要求在進行檢修前一定要先明確設備故障的類型及影響范圍的大小，在找到故障出現原因的基礎上采取針對性的措施。

電氣設備檢修的主要方法。電氣一次設備檢修主要分為狀態檢修、事后檢修、定期檢修、隱患排查4種。其中狀態檢修是最常見也最主要的一種，利用狀態檢修明確電氣一次設備在運行過程中可能存在的故障問題，結合設備運行狀況制定針對性的檢修計劃與檢修內容。另外加強對電氣設備運行數據庫的管理也非常重要，是保證電氣一次設備檢修的憑證。目前主要采用的方法以專家評價、故障樹分析、模糊綜合評判三種為主[2]。另外借助先進的計算機系統，也可幫助實現更短時間內更加準確判斷故障類型及故障范圍大小，其中再利用帶電測試、預防性試驗、停電檢查等各種手段。

2 電氣一次設備的故障診斷方法及檢修的具體開展

2.1 基于信號變換的診斷方法

采用基于信號變換的診斷方法進行故障診斷，實際上就是利用現代數學交換的方式對出現的故障信號進行解調和分離，其中最常用的一種方法就是采用小波變換[3]。舉例分析，在進行電氣一次設備故障診斷時，借助小波變換可檢測信號的突出點，然后再提取電機定子繞組的故障信息，通過監測電子電流的變化情況，從而分析是由外部負載變化或負載不對稱引起的異常變化，利用小波變換可用于電機故障的分析和診斷。

2.2 基于人工神經網絡（ANN）的診斷方法

這種診斷方法對復雜故障有著十分重要的作用，還可用于評估故障的嚴重程度。BP 網絡方法是最廣泛的應用方法之一[4]，將其應用于電氣一次設備故障的診斷，借助相應的傳感器從而獲得電氣設備故障的信號特征，例如包括電壓、電流、噪聲，然后再將獲取的故障特征信號進行Fu Liye 變換，對特征信號的頻譜峰值作為BP 網絡的輸入樣本，實際上就是借助BP 網絡強大的自學習能力和聯想記憶能力實現更短時間內的故障診斷。

2.3 開展變壓器狀態檢修

在整個電氣一次設備甚至是整個電力企業中，變壓器在其中有著十分重要的作用。由于變壓器直接承擔輸電、變電、配電等重要工作，加強對變壓器的狀態檢修是整個電氣管理工作中的重點。按照《電力變壓器檢修導則》（DL/T573-2010）第7.1條要求運行超過10年的變壓器進行大修，但對大型油浸式變壓器來說，吊罩大修不僅費用高、工期長，且現場各種施工難度大，有一定的風險。同時該導則也推薦采用計劃檢修和狀態檢修相結合的檢修策略，變壓器檢修項目可根據運行情況和狀態評價結果進行動態調整。那只要這臺變壓器運行中沒有發生過異常、出口沒有承受過短路、沒有設計缺陷，那么完全可通過技術手段對其進行狀態評估，如評估結果正常就可不對變壓器進行吊罩大修。

在進行變壓器狀態檢修中主要是對絕緣狀況、引線狀況、運行聲響三方面進行檢查。其中在絕緣狀況開展檢查主要內容是利用油簡化實驗、老化實驗判斷與評估老化、破損、受潮等方面[5]。針對引線檢查也是工作開展中的重點，部分變壓器出現故障都是引線故障導致，例如引導燒斷、觸摸不良等，影響到變壓器的正常運行。運行聲響檢查主要是評估與判斷設備在運行過程中是否出現異常聲響。

2.4 斷路器狀態檢修

斷路器對于保障整個電力企業的安全運行、維護電源線路有重要價值，其一旦發生短路故障會主動堵截電路。考慮到斷路器故障將會帶來明顯的安全隱患，特別是因部分小細節錯誤導致的問題可能出現斷路器無法工作，對于一部分修理代價高昂、檢修非常不便的高壓斷路器可通過加裝斷路器觸頭壽命評估的軟件，通過對斷路器分閘次數和分閘電流進行計算評估出斷路器觸頭壽命，同時紅外成像和紫外成像也是狀態檢修的重要補充手段。對于6kV 真空開關可通過紅外無線測溫或光纖測溫結合在線局放和弧光保護來評估斷路器的狀態。

2.5 避雷器狀態檢測

其中氧化鋅避雷器moa 是一種保護性能優異的過電壓保護設備，其狀態監測主要方法有在線監測全電流和帶電測量阻性電阻兩個方面。目前主要是利用監測及阻性電流進而診斷及絕緣情況，在正常工作電壓下流過氧化鋅避雷器閥片的主要是柔性電流。通常是采用諧波分析法監測其阻性電流。補償法和諧波法測量氧化鋅避雷器的帶電阻性電流。考慮到避雷器在遭受雷擊時可能存在監測設備的接地電位過高問題，因此一般是通過在電流取樣端和檢測處理端采用光電技術進行處理。

2.6 控制室的綜合檢查

針對中控制室的綜合檢查是基礎性工作之一，通過以電廠的電機軸連接段1:2為主，進而測定獲得漏電電阻實際功率，為檢查水管中是否有泄漏的情況。通過以軸承元件的連接方式為定向區間進行電機的溫度測量即可了解[6-7]。電機中的控制系統會在磁共振作用下進行內部結構檢驗，以繞線式的電子裝置為測量平臺，軸電流會以波點的形式將數據分布到不同的信道中，系統通過實際數值比對來確定最終檢查結果，并實現一次性設備的狀態分析。

2.7 對氣體絕緣變電站一次設備的狀態檢修

氣體絕緣變電站的狀態檢修要求相關工作人員須具備一定工作經驗，這是因為電力體系對氣體絕緣變電站的要求高，在進行電氣一次設備的狀況檢修時，嚴格進行泄露要素、濕度、氣壓等的檢查，整個運行狀況的檢查也有較為嚴苛的標準，其中重點檢查氣體絕緣變電站是否有出現發作火花反常或部分放電障礙的情況，從而進一步了解整個變電站內的運行狀況。

綜上，對于火電廠而言，注重并以高水平、高要求、高目標作為出發點開展電氣一次設備的狀態檢修，對于保證整個火電廠的穩定運行有著重要的意義。高質量的電氣一次設備狀態檢修工作也有利于延長相關設備的使用期限，實現企業的可持續發展，幫助企業帶來良好的經濟效益，有著重要意義。