电气设备状态维修及新技术的应用

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  [摘要] 状态维修技术包含以可靠性为中心的检修技术和预测检修技术。如何采取合理的检修策略和制订正确的检修计划,保证在不降低可靠性的前提下节省检修费用,成为电力部门面临的重要课题。过去常用的计划检修和以它为基础根据经验决定延长或缩短检修周期的做法已不能满足需要,必须采用新技术。
  [关键词] 状态维修 新技术 预测检修
  
  1 前言
  电力系统是世界上最大的“瞬间动态平衡系统”。因为发电、变电、输电和用电是同时发生的,基本没有存储环节。故发电、输电和用电过程构成了电力系统不可分割的整体,任何环节发生故障都有可能引起链式反应,导致整个系统的崩溃。据资料分析的停电原因:
  城市 设备故障 检修 电网结构 管理不善 电源不足 外部因素 气象影响
  上海 45.31 39.17 0.06 2.12 0.00 10.78 2.56
  太原 16.76 64.71 1.63 3.04 0.53 10.31 3.02
  长春 14.66 69.26 0.40 1.82 0.00 8.02 5.84
  杭州 18.44 67.18 2.97 4.82 0.00 5.34 1.25
  广州 28.69 50.96 0.00 19.45 0.00 0.00 0.90
  
  由此可见,电网事故的直接起因是设备的故障及维修。虽然设备的质量和可靠性主要取决于设计和制造阶段,但为了保证设备的正常运行,在很大程度上也需要借助于投运后的维护工作,即在运行过程中通过对设备进行必要的巡视检查、监测和试验,建立完善的维修计划,以减少事故的发生,提高运行可靠性。
  电力系统维修方式有:1.事后修理(或故障维修)。即设备坏了再修,没有维修工作计划,供电可靠性很低,无法满足系统对运行稳定性的需求。2.定期检修(或预防性维修)。即现行维修体制,有预防性试验、大修和小修。但定期维修又有种种弊端:(1)维修周期频繁;(2)预防性试验项目过多;(3)经济性差;(4)增大不安全因素;(5)过度维修;(6)维修不足;(7)预防性试验条件与实际运行工况不同。3.状态维修(或预知性维修)。即发展中的维修体制(“治于未病”)。
  2 设备状态维修
  2.1 状态维修的必要性
  状态维修即根据设备的实际情况来确定检修周期和检修内容的维修体制。通过对设备运行情况的实时监测,随时查明设备可能“存在着什么样的隐患,什么时候会发生故障”,预先得知将要发生事故的部位和时间,设备管理人员因此可以从容地安排停电计划和组织维修人力,采购必须的备件,以便在短时间内完成高质量的维修工作。实现“无病不修、有病才修、修必修好”的目的。
  2.2 状态维修的技术可行性
  虽然设备内部缺陷的出现和发展具有很强随机性,但大多都具有一个的较为缓慢的发展过程,在这期间,会产生各种前期征兆,表现为其电气、物理、化学等特性发生渐进的量变。根据这些特征量值的大小及变化趋势,即可对设备的可靠性随时做出判断,从而发现早期潜伏性故障。
  
  设备状态维修示意图
  2.3 设备状态维修技术
  以可靠性为中心的检修和预测性检修是互相紧密联系而又不同的两个技术领域。前者是在评估元件可能故障对整个系统可靠性影响的基础上决定检修计划的一种策略,后者是根据对潜伏故障进行在线或离线测量的结果和其他信息来安排检修的技术。关键是依靠先进的故障诊断技术对潜伏故障进行分类和严重性分析,以决定设备(部件)是否需要立即退出运行和制订应对措施。因此,电力设备状态检修技术涉及复杂的可靠性评价、传感技术、信息采集处理技术、干扰抑制技术、模式识别技术、故障严重性分析、寿命估计等领域。
  状态检修技术包含以可靠性为中心的检修技术和预测检修技术。电力系统的可靠性在很大程度上取决于电力设施的可靠性,随着电网容量的增大和用户对供电可靠性要求的提高,检修管理的重要性日益显现。检修费用占电力成本的比例也不断提高,检修费用同燃料费用一样占有重要比例。如何采取合理的检修策略和制订正确的检修计划,保证在不降低可靠性的前提下节省检修费用,成为电力部门面临的重要课题。过去常用的计划检修和以它为基础根据经验决定延长或缩短检修周期的做法已不能满足需要,必须采用新技术。
  3 新技术的应用
  3.1故障录波器:适用于电气设备故障情况下的参数记录,也可以用于特定时段电气设备的状态分析。
  3.2红外线热像仪:既可以在线检测电气设备正常的运行状况,也可以在检修中进行热像分析。它适用于发电机、变压器、母线及连接、电力电缆、绝缘子、电动机、开关电器、互感器、避雷器、变频器、整流组件、电力电容器等设备的检测。在停机检修中还可以辅助进行发电机定子铁损试验和发电机转子护环的拆装工作等。
  3.3超声波流量探测仪:适用于在线测量发电机定子进(出)水总管的流量、停机检修中发电机定子线棒的流量以及大型变压器循环油系统的流量等。
  3.4振动分析系统:适用于大型发电机和电动机的振动检测和分析,包括定子绕组端部振型分析、转子轴系振动分析、转子轴振动监视器。通过观察轴承振动的轨迹、平均值的幅值和性质来判断其振动的问题等。
  3.5发电机在线综合分析专家系统:可以综合发电机的各种工况参数,例如对温度、电压、电流、振动、励磁、绝缘、寿命等进行分析,并对照专家系统给出结论和处理意见。
  3.6发电机在线检测装置:包括发电机工况监测仪、发电机槽局部放电监测仪、无线电频率监测仪、电刷工况监测仪、转子绕组匝间短路监测仪、氢气露点监测仪、氢气漏入水中監测仪、氢气漏出发电机外监测仪等。
  3.7红外线点温计:可手持操作,方便灵活,直观迅速,几乎适用于所有电气设备的表面测温和故障发热检测。
  3.8在线SF6密度测试仪:适用于SF6断路器的气体密度监测。
  3.9在线SF6微水测试仪:适用于SF6断路器的气体中微水含量监测。
  3.10在线热态绝缘监测系统:可以在线测量发电机、电动机和变压器的热态主绝缘和轴承绝缘状况等。
  3.11运行小时计数器:安装在开关上的运行小时计数器,它用来显示转动设备的实际运行小时数。根据运行小时数来安排开关、电机和转动设备的检修。
  3.12变压器油色谱在线监视器:可以在线检测变压器油中气体的含量,能及时有效地发现变压器内部出现的早期故障。该技术是对离线色谱分析的重要补充。它适用于油浸式电力变压器的在线检测。
  3.13红外线——色谱综合分析法:利用红外线检测发现充油电气设备可能的故障部位,配合色谱分析进行定性判断。它适用于油浸式电力变压器、高压油断路器、CT、CVT、高压套管、电力电容器的故障检测。
  3.14发电机定子绕组在线振动分析系统:用于实时记录、分析定子绕组的振动情况。该技术要求在定子绕组端部加装振动传感器。
  3.15发电机不抽转子故障诊断技术:其主要结构是一个可以沿着发电机气隙爬动的机械装置(小车),小车上有光学探头和振动装置(振动频率为20Hz)。不抽转子就可以对发电机定、转子进行故障诊断。
  3.16避雷器在线泄漏电流指示仪:适用于避雷器的在线泄漏电流指示和监测。
  4 结束语
  以上新技术在电力行业展示出其独有的魅力,对电力系统的稳定性、安全性和经济性起重要的作用。
  参考文献:
  [1]李妍. 浅论电力系统自动化中智能技术的应用[J]. 中国科技信息,2010,(08).
  [2]吴永晨. 电力系统自动化技术应用与发展[J]. 中国高新技术企业,2010,(06).
  作者简介:
  王攀(1973-),女,四川泸州人,硕士,泸州职业技术学院电子工程系,讲师,主要研究方向:电力系统及其自动化。
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