電氣設備狀態維修技術的現狀及發展
2013-04-26 17:04 科技信息報、今日文教周刊 2013.4.29 15版 文/張力
經濟社會的發展使得經濟效益和社會效益成為了企業發展的根本目標，提升電氣設備的穩定性、降低生產成本的重要措施，能夠為企業創造出更多的經濟利益，這就需要對設備進行定期檢測和維修。現就電氣設備的現狀、維修制度和狀態維修的相關問題談談自己的看法。
電氣設備的“健康”狀況存在差異
首先是設備的先天條件不一樣，進口設備和國產設備的技術狀況不一樣；同樣是國產設備，不同廠商因技術與管理水平不一樣，使其產品質量也不一樣；即使是同一廠商，因技術、管理上的差異，其產品質量不同；不同時期、不同批次的產品，其質量也會不一樣。因此應當承認設備投運的初始狀態是千差萬別的。其次，設備的使用環境不一樣，不同的環境將對設備運行狀況產生不同的影響，這種環境主要有兩種：一是設備所處的外部自然環境不一樣；二是設備在電力系統的位置不同，所承受系統運行電壓、短路電流和熱穩定時間等不盡相同，尤其是故障時系統短路容量差異較大。
電氣設備的維修制度
定期維修的弊端。由于電氣設備的初始狀況和現場設備的運行狀況有很大差異，即現場設備的“健康”狀況好壞相差甚大，而定期維修制度幾乎無視這些狀況的差異，而采用統一的、一刀切的定期維修方式，其最主要的表現在維修結果上，要么維修過剩，要么維修不足。這種維修過剩的結果，必將出現如下維修的弊端：
1、一些狀態良好的設備，因盲目維修而出現故障或潛在故障，維修達不到恢復設備原有的可靠性的作用，而是增加了設備的故障隱患和故障率。
2、降低了設備的可用性，許多維修迫使設備停機。中斷對用戶的不間斷供電，這是增加停機維修的次數的必然結果。而提高供電可靠性是供電企業非常重要的基本考核指標。目前，定期維修是電氣設備停運的主要原因，往往占全部停運時間的60%以上。
3、增大設備運行管理成本，使企業在市場和發展競爭中不堪重負。電氣設備的大修費用是企業管理中主要的支出費用，該費用在電力企業經濟活動中所占比例不小，這就直接影響了企業的經濟效益。
狀態維修完全替代定期維修的可能性
首先，電氣設備的大小、結構、用材、功能各不相同，出現缺陷的原因和規律也不相同。另外在工作時所受的電、熱、機械、環境各不相同，呈現的損耗規律不會相同。如密封橡膠墊呈現自然老化的規律，而變壓器的絕緣缺陷形成有時間因素也有其他因素。
其次，各個設備在電力系統中的地位和影響不同，每個設備中部件對設備功能的影響也不相同。能否或有沒有必要對所有設備進行狀態監測、故障診斷、狀態維修呢？即能否用狀態維修完全替代定期維修呢？事實上，對所有設備及其部件進行狀態監測和狀態診斷在技術上有困難，而且對所有設備及其部件進行狀態監測在費用上難以承受。所以，未來的狀態維修不可能完全代替定期維修，而是狀態維修和定期維修共同存在的局面。
電氣設備的狀態檢測技術
電氣設備狀態監測為設備的故障診斷和性能評估提供了依據。因此有必要對他們的運行狀態進行監測，及時了解和掌握設備的狀況，以確保整個電力系統的安全、穩定運行。下面以變壓器為例，分析狀態監測的方法及作用。變壓器的狀態監測方法主要有：變壓器油氣色譜分析、局部放電、絕緣監測等。
1、變壓器油氣色譜分析。變壓器運行時，變壓器油中的固體有機絕緣材料在運行電壓的作用下，會因電、熱、局部電弧等多種因素作用逐漸變質，裂解出包括H2、CO、CH4、C2H2、C2H4、C2H6等在內的多種氣體。變壓器油氣色譜分析法主要是通過監測和分析變壓器油中氣體的組分、濃度及產生速率，進而判斷變壓器內部是否存在過熱性故障（導電回路、鐵心多點接地引起過熱等）和放電性（局部放電和電弧放電等）故障等。由于這種方法具有實時性和連續性的特點，能及時發現被監測設備存在的故障，被公認為是檢測變壓器（包括本體、套管）缺陷最直接、準確的方法，一直受到人們的重視。
2、變壓器局部放電監測。局部放電既是設備絕緣老化的先兆，也是造成絕緣老化并最終發生絕緣擊穿的一個重要原因。很多故障都可以從局部放電量和放電模式的變化中反映出來。變壓器局部放電過程中伴隨著電脈沖、電磁輻射、超聲波等現象，可能引起變壓器局部過熱及產生特征油氣。常用的聲學檢測法是將幾個高頻聲學傳感器附在變壓器箱的外部，這些傳感器對局部放電或電弧放電產生的暫態聲音信號非常敏感，能夠檢測出放電信號和放電部位。局部放電檢測的其它方法還有光學檢測、化學檢測、電氣測量等。
3、變壓器絕緣狀態監測。變壓器絕緣狀態監測是保證變壓器可靠運行的手段之一，變壓器絕緣的老化、失效是一個緩慢發展的潛伏性故障。變壓器絕緣狀態監測主要有外殼接地線電流監測和高、低壓套管接地引下線電流監測以及鐵心接地線電流監測等。電容套管監測是為了檢測套管的正常運行電容電流、電容量的變化和介損的變化；外絕緣泄漏電流監測是為了監測變壓器套管外絕緣的積污程度，并通過縱向、橫向的比較進行判斷；鐵心接地在線監測裝置能及時監視主變壓器鐵心接地的情況。
總之，新技術、新材料的使用，使得電氣系統的裝備水平得到較大的改善。電氣設備的維修制度和維修方法要隨著形勢適當的進行調整，才能提升電氣設備的穩定性、降低生產成本，為企業創造出更多的經濟利益。
(作者單位：山西昆明煙草有限責任公司）
電氣設備的“健康”狀況存在差異
首先是設備的先天條件不一樣，進口設備和國產設備的技術狀況不一樣；同樣是國產設備，不同廠商因技術與管理水平不一樣，使其產品質量也不一樣；即使是同一廠商，因技術、管理上的差異，其產品質量不同；不同時期、不同批次的產品，其質量也會不一樣。因此應當承認設備投運的初始狀態是千差萬別的。其次，設備的使用環境不一樣，不同的環境將對設備運行狀況產生不同的影響，這種環境主要有兩種：一是設備所處的外部自然環境不一樣；二是設備在電力系統的位置不同，所承受系統運行電壓、短路電流和熱穩定時間等不盡相同，尤其是故障時系統短路容量差異較大。
電氣設備的維修制度
定期維修的弊端。由于電氣設備的初始狀況和現場設備的運行狀況有很大差異，即現場設備的“健康”狀況好壞相差甚大，而定期維修制度幾乎無視這些狀況的差異，而采用統一的、一刀切的定期維修方式，其最主要的表現在維修結果上，要么維修過剩，要么維修不足。這種維修過剩的結果，必將出現如下維修的弊端：
1、一些狀態良好的設備，因盲目維修而出現故障或潛在故障，維修達不到恢復設備原有的可靠性的作用，而是增加了設備的故障隱患和故障率。
2、降低了設備的可用性，許多維修迫使設備停機。中斷對用戶的不間斷供電，這是增加停機維修的次數的必然結果。而提高供電可靠性是供電企業非常重要的基本考核指標。目前，定期維修是電氣設備停運的主要原因，往往占全部停運時間的60%以上。
3、增大設備運行管理成本，使企業在市場和發展競爭中不堪重負。電氣設備的大修費用是企業管理中主要的支出費用，該費用在電力企業經濟活動中所占比例不小，這就直接影響了企業的經濟效益。
狀態維修完全替代定期維修的可能性
首先，電氣設備的大小、結構、用材、功能各不相同，出現缺陷的原因和規律也不相同。另外在工作時所受的電、熱、機械、環境各不相同，呈現的損耗規律不會相同。如密封橡膠墊呈現自然老化的規律，而變壓器的絕緣缺陷形成有時間因素也有其他因素。
其次，各個設備在電力系統中的地位和影響不同，每個設備中部件對設備功能的影響也不相同。能否或有沒有必要對所有設備進行狀態監測、故障診斷、狀態維修呢？即能否用狀態維修完全替代定期維修呢？事實上，對所有設備及其部件進行狀態監測和狀態診斷在技術上有困難，而且對所有設備及其部件進行狀態監測在費用上難以承受。所以，未來的狀態維修不可能完全代替定期維修，而是狀態維修和定期維修共同存在的局面。
電氣設備的狀態檢測技術
電氣設備狀態監測為設備的故障診斷和性能評估提供了依據。因此有必要對他們的運行狀態進行監測，及時了解和掌握設備的狀況，以確保整個電力系統的安全、穩定運行。下面以變壓器為例，分析狀態監測的方法及作用。變壓器的狀態監測方法主要有：變壓器油氣色譜分析、局部放電、絕緣監測等。
1、變壓器油氣色譜分析。變壓器運行時，變壓器油中的固體有機絕緣材料在運行電壓的作用下，會因電、熱、局部電弧等多種因素作用逐漸變質，裂解出包括H2、CO、CH4、C2H2、C2H4、C2H6等在內的多種氣體。變壓器油氣色譜分析法主要是通過監測和分析變壓器油中氣體的組分、濃度及產生速率，進而判斷變壓器內部是否存在過熱性故障（導電回路、鐵心多點接地引起過熱等）和放電性（局部放電和電弧放電等）故障等。由于這種方法具有實時性和連續性的特點，能及時發現被監測設備存在的故障，被公認為是檢測變壓器（包括本體、套管）缺陷最直接、準確的方法，一直受到人們的重視。
2、變壓器局部放電監測。局部放電既是設備絕緣老化的先兆，也是造成絕緣老化并最終發生絕緣擊穿的一個重要原因。很多故障都可以從局部放電量和放電模式的變化中反映出來。變壓器局部放電過程中伴隨著電脈沖、電磁輻射、超聲波等現象，可能引起變壓器局部過熱及產生特征油氣。常用的聲學檢測法是將幾個高頻聲學傳感器附在變壓器箱的外部，這些傳感器對局部放電或電弧放電產生的暫態聲音信號非常敏感，能夠檢測出放電信號和放電部位。局部放電檢測的其它方法還有光學檢測、化學檢測、電氣測量等。
3、變壓器絕緣狀態監測。變壓器絕緣狀態監測是保證變壓器可靠運行的手段之一，變壓器絕緣的老化、失效是一個緩慢發展的潛伏性故障。變壓器絕緣狀態監測主要有外殼接地線電流監測和高、低壓套管接地引下線電流監測以及鐵心接地線電流監測等。電容套管監測是為了檢測套管的正常運行電容電流、電容量的變化和介損的變化；外絕緣泄漏電流監測是為了監測變壓器套管外絕緣的積污程度，并通過縱向、橫向的比較進行判斷；鐵心接地在線監測裝置能及時監視主變壓器鐵心接地的情況。
總之，新技術、新材料的使用，使得電氣系統的裝備水平得到較大的改善。電氣設備的維修制度和維修方法要隨著形勢適當的進行調整，才能提升電氣設備的穩定性、降低生產成本，為企業創造出更多的經濟利益。
(作者單位：山西昆明煙草有限責任公司）