配電設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)分析

李守營(yíng)

（淄博市中心醫(yī)院，山東淄博 255000）

0 引言

電力運(yùn)行維護(hù)人員容易將配電設(shè)備檢修視為單一技術(shù)性問(wèn)題，不太關(guān)注檢修體制的經(jīng)濟(jì)因素。從本質(zhì)上看，檢修決策過(guò)程，能夠權(quán)衡設(shè)備檢修與更新費(fèi)用。決策者要求降低設(shè)備維護(hù)成本，延長(zhǎng)檢修周期能夠降低維修成本，然而卻增加設(shè)備損壞風(fēng)險(xiǎn)，致使設(shè)備更換投資增加。縮短檢修周期，能夠提升設(shè)備運(yùn)行效益，但是也會(huì)導(dǎo)致檢修成本增加。因此必須高度重視配電設(shè)備狀態(tài)檢修問(wèn)題。

1 配電設(shè)備故障特征

為了加強(qiáng)配電設(shè)備運(yùn)行安全性，運(yùn)維檢修人員應(yīng)采用狀態(tài)檢修法，掌握配電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。在實(shí)際生產(chǎn)中，開(kāi)關(guān)柜無(wú)法應(yīng)用變壓器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，不能全方位監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行。配電設(shè)備數(shù)量多，成本高，設(shè)備價(jià)格明顯高于成本期望值。在配電系統(tǒng)中，配電設(shè)備多存在于元件組合中，設(shè)備元器件多、組合結(jié)構(gòu)復(fù)雜、結(jié)構(gòu)安裝操作繁瑣、設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)難度大。開(kāi)關(guān)柜安全事故頻率逐漸上升，多是因設(shè)備故障所致。運(yùn)維檢修人員實(shí)行狀態(tài)檢修時(shí)，應(yīng)當(dāng)保持客觀態(tài)度，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題盡快處理。

2 配電設(shè)備狀態(tài)檢修內(nèi)容

針對(duì)配電設(shè)備狀態(tài)檢修，需要按照用戶用電安全性、配合新技術(shù)的使用，將配電設(shè)備狀態(tài)檢修項(xiàng)目劃分為巡檢、例行試驗(yàn)、診斷性試驗(yàn)，操作方式如下：

（1）巡檢：以配電設(shè)備帶電運(yùn)行為基礎(chǔ)，巡視、檢查帶電設(shè)備狀態(tài)。巡檢方式效率高，屬于日常設(shè)備狀態(tài)檢修重點(diǎn)。在巡檢過(guò)程中創(chuàng)新設(shè)備帶電檢測(cè)技術(shù)，如局部放電技術(shù)、超聲波技術(shù)、紅外測(cè)溫技術(shù)等。

（2）例行試驗(yàn)：設(shè)備停電狀態(tài)下，按標(biāo)準(zhǔn)周期做設(shè)備狀態(tài)試驗(yàn)。在具體執(zhí)行中，落實(shí)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定，縮短特殊用戶設(shè)備檢修周期為1 次/6 年。一般設(shè)備則無(wú)需例行試驗(yàn)。在例行試驗(yàn)檢修中，按照優(yōu)化試驗(yàn)內(nèi)容、特殊用戶特殊處理原則，全面提升檢修效率，以維護(hù)供電效益。

（3）診斷性試驗(yàn)：如果在巡檢與例行檢查中發(fā)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)不良，則按照設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的長(zhǎng)短、不良操作的影響對(duì)設(shè)備狀態(tài)予以評(píng)估。操作具備偶發(fā)性特點(diǎn)，可以減少重復(fù)性試驗(yàn)項(xiàng)目，加強(qiáng)試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)性。診斷性試驗(yàn)?zāi)軌虼_保設(shè)備狀態(tài)正常，維護(hù)設(shè)備供電可靠性。圖1 為設(shè)備狀態(tài)檢修流程。配電設(shè)備狀態(tài)檢修內(nèi)容可以劃分為5 類(lèi)：A——整體性檢修：針對(duì)配電設(shè)備實(shí)施整體性、全面性檢修與更換處理，為無(wú)差別檢修；B——局部性檢修：針對(duì)配電設(shè)備的功能部件，實(shí)行局部分解、檢查與檢修；C——一般性檢修：設(shè)備停電狀態(tài)下開(kāi)展檢修試驗(yàn)項(xiàng)目，為例行試驗(yàn)、一般巡檢；D——維護(hù)性檢修：不停電狀態(tài)下檢修設(shè)備外觀；E——使用絕緣手套、絕緣桿實(shí)施檢修：在不停電狀態(tài)下，對(duì)線路與變壓器進(jìn)行檢修、消缺與維護(hù)。

圖1 配電設(shè)備狀態(tài)檢修流程

3 配電設(shè)備運(yùn)行維護(hù)問(wèn)題分析

配電設(shè)備狀態(tài)檢修的局限性較大，因此必須重視設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)，以確保配電設(shè)備安全運(yùn)行。當(dāng)前設(shè)備運(yùn)維工作中存在的問(wèn)題：①設(shè)備運(yùn)行維護(hù)項(xiàng)目范圍廣、效率低。設(shè)備運(yùn)行維護(hù)為人工操作，需要分析設(shè)備運(yùn)行方式、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、電網(wǎng)保護(hù)情況與工作協(xié)調(diào)度。設(shè)備運(yùn)行維護(hù)時(shí)涉及較多統(tǒng)籌兼顧項(xiàng)目，因此實(shí)際維護(hù)操作效率低、難度大。使用分類(lèi)、分批次維護(hù)，能夠減少維護(hù)的交叉性[1]；②設(shè)備維護(hù)人員缺乏專(zhuān)業(yè)技術(shù)，影響維護(hù)效率與準(zhǔn)確性。設(shè)備運(yùn)行維護(hù)人員必須具備豐富的工作經(jīng)驗(yàn)、專(zhuān)業(yè)技能，準(zhǔn)確判斷和處理設(shè)備突發(fā)情況。設(shè)備維護(hù)對(duì)細(xì)致性要求高，技術(shù)人員必須加強(qiáng)責(zé)任心，因此要對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行思想教育與技術(shù)培訓(xùn)，提升其工作責(zé)任心；③不注重電網(wǎng)供電可靠性管控。人工維護(hù)方式問(wèn)題比較多，缺乏科學(xué)維護(hù)體系，且維護(hù)時(shí)間的精確度不足，極易導(dǎo)致停電頻率高、時(shí)間短。應(yīng)注重維護(hù)工作中儀器設(shè)備的使用，以提高維護(hù)工作的科學(xué)性；④不重視設(shè)備運(yùn)行維護(hù)工作，通過(guò)人工方式維護(hù)設(shè)備運(yùn)行，整體性與高效性不足。實(shí)際操作期間，部分工作的失誤率較高，并且涉及到大量重復(fù)性工作，影響資源配置效益。

4 配電設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)與方法

4.1 局部放電

局部放電是絕緣體內(nèi)存在局部放電情況，電壓導(dǎo)體未貫穿。通常來(lái)說(shuō)，局部放電包括以下流程：流程出現(xiàn)離子化現(xiàn)象，原理是原子帶電；氣體放電是當(dāng)電子崩潰時(shí)電流產(chǎn)生氣體流通現(xiàn)象；局部放電現(xiàn)象未達(dá)到不同電極的電極橋落間放電，是內(nèi)部放電、尖銳放電現(xiàn)象。通常情況下，配電設(shè)備局部放電現(xiàn)象會(huì)引發(fā)設(shè)備故障，由于局部放電原因不同，在狀態(tài)檢修期間檢修技術(shù)的差別比較大。

4.2 配電設(shè)備檢測(cè)

配電設(shè)備檢測(cè)期間，必須遵循標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)原理。由于設(shè)備產(chǎn)生的局部放電現(xiàn)象不同，所以對(duì)不同的局部放電問(wèn)題要應(yīng)用不同原則檢修。通常情況下，放電類(lèi)型包括機(jī)械類(lèi)、電氣類(lèi)、化學(xué)類(lèi)、光學(xué)類(lèi)，不同放電類(lèi)型對(duì)應(yīng)不同的物理效應(yīng)，應(yīng)用不同的檢測(cè)方法，比如電氣類(lèi)檢測(cè)方法為高頻檢測(cè)法、局部放電檢測(cè)法。機(jī)械類(lèi)方法為聲音、聲光譜檢測(cè)技術(shù)，選擇正確設(shè)備狀態(tài)檢修方案，以保障檢修質(zhì)量。

4.3 紅外測(cè)溫技術(shù)

紅外檢測(cè)工作原理：通過(guò)紅外線自身功能，當(dāng)物體受到輻射后產(chǎn)生的能量，會(huì)改變物體表面溫度。使用紅外檢測(cè)技術(shù)可以判斷溫度，發(fā)現(xiàn)配電設(shè)備潛在問(wèn)題。紅外檢測(cè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)不取樣狀態(tài)下的故障程度與位置評(píng)估，幫助檢修人員發(fā)現(xiàn)配電設(shè)備存在的問(wèn)題。應(yīng)用紅外帶電檢測(cè)技術(shù)，可以檢測(cè)區(qū)域內(nèi)所有設(shè)備，適用于因電流所致溫度升高檢測(cè)，提升檢測(cè)效率與質(zhì)量[2]。

配電室控制變壓器主要為高壓配電柜斷路器提供控制回路電源。在正常狀態(tài)下，二次電壓為220 V。夏季炎熱季節(jié)，由于環(huán)境溫度升高，變壓器溫度持續(xù)攀升到50 ℃。溫度持續(xù)升高，會(huì)增加變壓器短路保障事故率，因此配電室應(yīng)注重變壓器檢修工作。通過(guò)紅外測(cè)溫儀，能夠快速檢測(cè)變壓器，如果變壓器表面溫度為90 ℃，則外觀色澤變化，初步判斷變壓器輸入首次電壓高于預(yù)設(shè)值。在停電狀態(tài)下，使用兆歐表對(duì)變壓器實(shí)施阻撓絕緣測(cè)試，顯示設(shè)備發(fā)熱原因是阻撓絕緣電阻破損。

4.4 超聲波檢測(cè)技術(shù)

如果未出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象，被檢測(cè)對(duì)象周邊電場(chǎng)應(yīng)力、離子保持均衡狀態(tài)。出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象后，會(huì)打破均衡狀態(tài)，從而導(dǎo)致電荷遷移。正負(fù)電荷中和后，電流脈沖會(huì)引發(fā)升溫膨脹。當(dāng)出現(xiàn)升溫膨脹問(wèn)題后，電流通過(guò)能夠恢復(fù)平衡狀態(tài)。但是局部放電區(qū)域體積會(huì)影響介質(zhì)緊密狀態(tài)，造成電場(chǎng)應(yīng)力劇烈震蕩，發(fā)出20～200 kHz 超聲波，為超聲波檢測(cè)提供條件。

實(shí)際應(yīng)用超聲波檢測(cè)時(shí)，為了保證檢測(cè)效果，在傳感器表面附著超聲耦合劑，以降低傳感器與被檢測(cè)設(shè)備空隙影響。例如，某地區(qū)10 kV 線路日常檢修期間，檢修人員應(yīng)用超聲波巡檢儀檢測(cè)發(fā)現(xiàn)放電聲音位于1 號(hào)桿下引線連接部位，診斷為出現(xiàn)松動(dòng)所致放電聲音，在放電區(qū)域檢測(cè)發(fā)現(xiàn)該部位劣化度為97，應(yīng)檢修處理。完成檢修工作后，使用WUD 巡檢儀復(fù)檢，處理不良問(wèn)題。

4.5 暫態(tài)電壓檢測(cè)技術(shù)

暫態(tài)電壓檢測(cè)技術(shù)是通過(guò)局部放產(chǎn)生電磁波后電子途經(jīng)設(shè)備，由于金屬體、接地體所致暫態(tài)電壓脈沖。局部放電后電子高速移動(dòng)，電子移動(dòng)時(shí)由帶電體向非帶電體移動(dòng)，受到趨膚效應(yīng)影響，放電點(diǎn)產(chǎn)生電磁波信號(hào)，并且朝著兩端延伸，電磁波信號(hào)無(wú)滲透問(wèn)題，應(yīng)用暫態(tài)電壓檢測(cè)技術(shù)，檢測(cè)人員可準(zhǔn)確定位和分析局部放電暫態(tài)電壓。為了減少檢測(cè)數(shù)據(jù)誤差，各站用同一個(gè)檢測(cè)設(shè)備。檢測(cè)時(shí)如果發(fā)生異常，必須實(shí)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)，以降低誤差，同時(shí)為檢測(cè)人員提供數(shù)據(jù)支持。如某配電室排查開(kāi)關(guān)柜隱患時(shí)，使用暫態(tài)電壓檢測(cè)法測(cè)量后，開(kāi)關(guān)柜放電測(cè)量結(jié)果為0，開(kāi)關(guān)柜局部放電測(cè)試值為55 dB。檢測(cè)期間發(fā)現(xiàn)明顯放電聲，初步推斷為開(kāi)關(guān)柜出現(xiàn)局部有害放電，通過(guò)定位儀確定放電位置，即柜內(nèi)套管位置，該部位放電測(cè)試值為65 dB，檢修后問(wèn)題得以解決。

5 基于狀態(tài)評(píng)估的配電設(shè)備實(shí)時(shí)故障率模型

為了提高配電設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)效果，模擬設(shè)備健康狀態(tài)下的故障評(píng)估模型。傳統(tǒng)評(píng)估模型通過(guò)分析歷史數(shù)據(jù)信息排查潛在風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，但此種評(píng)估方法無(wú)法反映出配電設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)。配電設(shè)備的健康狀態(tài)對(duì)配電設(shè)備運(yùn)行的影響非常大。基于健康狀態(tài)建立以下模型：綜合評(píng)估配電設(shè)備各個(gè)部分，按照評(píng)分確定不同部分健康狀態(tài)，將健康狀態(tài)分為正常、注意、異常、嚴(yán)重。H 表示分值：超過(guò)85 分，即正常狀態(tài)，分值75～85 分為注意狀態(tài)，60 分以下為嚴(yán)重狀態(tài)[3]。

以配電變壓器為例進(jìn)行分析，設(shè)備整體健康狀態(tài)由不同部分健康狀態(tài)決定，涉及到鐵芯、繞組等。不同部分健康狀態(tài)又會(huì)受到繞組溫度、負(fù)載率指標(biāo)影響，除動(dòng)態(tài)化指標(biāo)，也會(huì)影響靜態(tài)指標(biāo)，比如負(fù)荷、運(yùn)行年限等。因此，綜合評(píng)估各部件，能夠獲得各部分健康狀態(tài)，擬合得出實(shí)時(shí)健康指數(shù)，其中，ωj表示設(shè)備各部分權(quán)重；Xj表示各部分得分值；j 表示設(shè)備部件數(shù)量。由此可獲得實(shí)時(shí)故障率、實(shí)時(shí)健康指數(shù)λ=KeCH。其中，λ 表示實(shí)時(shí)故障率；K 表示比例系數(shù)，C 表示曲率系數(shù)。由于同一地區(qū)使用同一個(gè)設(shè)備，所以針對(duì)常用故障率，需要使用最小值求解比例系數(shù)、曲率系數(shù)。聯(lián)合上式，獲得健康狀態(tài)下的實(shí)時(shí)故障率：

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電力需求度提升導(dǎo)致配電網(wǎng)構(gòu)造復(fù)雜，為了提升配電網(wǎng)運(yùn)行效益，應(yīng)及時(shí)檢修和管理配電設(shè)備狀態(tài)，結(jié)合實(shí)際情況，科學(xué)維護(hù)配電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備，密切監(jiān)測(cè)其運(yùn)行狀態(tài)，以保障配電設(shè)備安全運(yùn)行。