变电设备状态检修研究

变电设备状态检修研究摘要：随着社会经济的不断发展，社会对电力行业的要求越来越高，随着我国电力事业的快速发展，创建一流供电企业和电力市场运营，需要安全、可靠、经济、优质供电的现代化电网。

这就对供电的管理，特别是供电设备的维修管理提出了更高的要求。

文中针对中国供电检修方式的现状对供电质量和市场运营的影响，研究了改革当前的供电检修方式，阐述了状态检修的优势、缺点及必要的技术支持，引入了再线检测、红外线测温等先进技术的应用，提出了供电设备人本管理和综合状态检修的新思路。

关键词：变电设备监测技术诊断技术状态检修中图分类号：tm 文献标识码：a 文章编号：1007-0745(2011)01-0221-0620世纪80年代以前，电力设备一直遵照“到期必修，修必修好”的指导思想，进入90年代以后随着技术进步和设备性能质量的飞跃?和传感技术、信号处理技术、计算机网络技术、模糊数学以及神经网络的迅速发展，设备维护观念得到了不断转变和修正，逐渐引出状态检修的理念，以诊断性检修为基础，故障检修与预防性检修相结合，可使运行管理部门全面地、动态地掌握运行中变电设备的健康状况：防止突发事故，避免目的不明的解体检修；对设备的安全运行、延长设备的寿命、提高可用率等方面，都有着显著的作用。

1、施状态检修的优势状态检修的原则是“应修则修，修必修好”。

定期检修是以时间为基准的预防性检修，而状态检修是以状态为基准的响应性检修，以实际运行状态取代固定的检修周期。

状态检修具有以下几个方面的优势：1)可以根据设备的结构特点、运行情况和试验结果等，经综合分析确定是否需要检修，需要进行哪些项目的检修，有很强的针对性，可以取得较好的检修效果。

2)对于状态好的设备，可以延长检修周期，从而节省大量的人力、物力和财力。

3)克服定期检修的盲目性，保证设备的安全性和供电可靠率高。

4)延长检修周期，减少检修机会，从而降低工作人员发生人身事故的机率。

因此，状态检修可以减少停电次数，从而减少系统的非正常运行方式，提高供电可靠性；可以减少检修费用，提高经济效益；可以减少设备事故，避免人身事故。

2、实施状态检修的技术支撑状态检修是应用设备在线监测技术获取状态信息，利用信息共享和开放式系统，通过分析诊断系统来判断设备的运行状态，对运行设备的健康状况做出科学、真实的评估，并根据判断结果来确定设备维修计划，以实现设备的预知性维修，通常包含以下管理及技术手段：2.1设备的运行管理及维护加强对设备的日常运行管理和维护是保证设备健康运行的基础，也是实施设备状态检修的第一步。

首先要建立科学的管理方法，收集相关的设备运行数据，通过日常的设备巡视、简单的测试(如红外测温等)、预防性试验获取设备的状态量，建立分级对设备运行状态评估体系，了解、分析设备现状，跟踪细小缺陷的发展方向，把握设备健康的命脉。

2.1.1先进检测手段和监测装置全面、系统的状态监测数据是状态检修的信息基础，能否用先进的检测技术预先掌握设备所处的状态，查明缺陷性质及其严重程度是状态检修的前提。

一些复杂设备如果不借助先进的技术而仍沿用传统手段和方法，很难准确掌握和预知其状态变化。

当前由于微电子技术、传感器技术的飞速发展，用于状态检测的新型测量元件、设备和计算机化的在线监控装置不断涌现，必须广泛采用这些技术和设备才能为实施状态检修奠定良好的物质基础。

主要包括以下10项检测技术手段：1)变压器油的在线色谱分析；2)变压器内部的在线局放监测与定位；3)变压器绕组变形诊断技术；4)电容型设备，如高压电容式套管、电流互感器、电容式电压互感器和耦合电容器等设备的绝缘带电测试或在线监测；5)氧化锌避雷器的带电测试或在线监测；6)断路器的带电测试或在线监测；7)gis组合电器的在线监测；8)隔离刀闸的在线监测；9)电力电缆的在线监测；10)利用红外热成像技术探测设备导电部位的过热状态。

2.2设备诊断方法和设备运行规律及故障机理技术实践的发展需要靠基本理论、基本规律的深入研究来推动，只有切实加强基础理论研究，尤其是各种设备诊断理论和方法的研究，摸清各种设备的运行规律和动态特性，掌握各种设备的故障机理和发生发展过程，掌握各种故障特征和故障模式的内在关系，才有可能建立科学的设备状态评价体系和实用的故障诊断模型。

2.3判据的形成和完善对于实施状态检修的设备，人们在进行状态分析和故障诊断时，需要一个定量化的判断标准和依据，以判别设备状态是否正常，如果存在故障或缺陷，则需要进一步评价其性质和严重程度，并分等定级给出准确的结论，这里的判断标准和依据我们称之为判据。

由此可见，在具体实施中判据的作用是极其重要的。

科学的判据应当建立在有关技术标准和大量的数据、事实、经验之上，而且需要综合运用理论推导、现场测试、模拟试验等各种技术手段来验证。

由于判据的实践性很强，往往需要根据工程实际进行多次的调整和完善，才能得到比较准确、合理的结果。

2.4检修计划决策根据对设备运行数据的收集与分析，以及状态监测系统采集设备状态量的综合诊断，综合分析设备的运行状态，通过检修与运行经济指标比较，对设备的检修计划做出最优决策。

3、红外测温技术在状态检修中的应用带电设备的红外诊断技术是一门新兴的学科。

它是利用带电设备的致热效应，采用专用设备获取从设备表面发出的红外辐射信息，进而判断设备状况和缺陷性质的一门综合技术。

3.1红外诊断技术的应用特点：1)红外诊断技术具有远距离、非接触、不停电、简便、灵活、安全、投入产出比高的特点。

2)它不仅可以检测出各种类型的设备外部接触性过热故障，而且能比较有效地检测出设备内部导流回路的缺陷和绝缘故障。

3.2红外诊断仪器的种类红外诊断仪器主要有3种类型：红外热像仪、红外热电视、红外测温仪(点温仪)。

3.3红外测温工作开展的方法及作用：1)每季普测一次(红外热像)；变电站根据情况每天重点测，每月进行一次红外测温。

对外部导体接头发热检测的方法采用红外热像仪与红外测温仪(点温仪)配合使用为宜。

2)红外监测与预防性试验相结合，摸索规律，积累经验。

重点是小四器、变压器、断路器的内部热故障检测与判断。

3)红外普测应坚持2～3年做为一个长周期，通过测试，提出各种电气设备状态检修的标准。

红外诊断作为状态检修的一种设备诊断手段，现在红外测试技术除用于检测接头发热等简单热故障外，还用于变压器套管缺油，开关回路电阻大，ct、pt、耦合电容器整体介损增高，电缆中间接头接触不良等内部故障的分析。

4、电力变压器的状态检修电力变压器不仅属于电力系统中最重要的和最昂贵的设备之列，而且也是导致电力系统事故最多的设备之一，由于研究、设计、制造等各部门广泛采用新理论、新技术、新材料且制造工艺水平不断提高，长期以来传统的定期检修方式为设备的安全运行起到了一定的作用，但它也存在自身的一些问题：1)同类设备在不同的地点运行状况不一样；2)同类设备长期运行的负荷大小不一样；3)同类设备受短路冲击的次数和损伤情况不一样；4)同类设备运行的环境、气候、温度和污染不一样；5)同类设备制造原理和制造水平不一样等等因素，如都按某一周期标准进行检修，是不符合客观实际情况的。

4.1变压器状态检修应用变压器状态检修应从四方面入手：日常巡视及红外测温：油中溶解气体色谱分析；绕组局部放电在线分析；套管绝缘信息在线监测。

4.1.1变压器油中溶解气体色谱分析变压器在发生突发性事故之前，绝缘的劣化及潜伏性故障在运行电压下将产生光、电、声、热、化学变化等一系列效应及信息。

对于大型电力变压器，目前几乎是用油来绝缘和散热，变压器油与油中的固体有机绝缘材料(纸和纸板等)在运行电压下因电、热、氧化和局部电弧等多种因素作用会逐渐变质，裂解成低分子气体：变压器内部存在的潜伏性过热或放电故障又会加快产气的速率。

随着故障的缓慢发展，裂解出来的气体形成泡在油中经过对流、扩散作用，就会不断地溶解在油中。

同一类性质的故障，其产生的气体的组分和含量在一定程度上反映出变压器绝缘老化或故障的程度，可以作为反映电气设备异常的特征量。

对于变压器油中溶解气体色谱分析的在线监测方法，虽然仍以油中溶解气体为反映故障的特征量，但它是直接在变压器现场实现油色谱的定时在线智能化监测与故障诊断。

常规的离线油色谱分析法与在线监测法都是分析油中溶解气体的组分及浓度，本质上都与变压器的运行状态有关，因此故障诊断的方法应有同一标准。

虽然各国对油色谱分析的故障诊断方法有所不同，但基本上都以国际电工委员会(iec)的三比值法为基础。

4.1.2工作原理说明，图1变压器油中气体在线监测工作原理框图变压器油中溶解气体在线监测装置，采用由仅使气体分子透过的高分子透气膜组成油气分离单元，用气敏传感器对分离气体实施检测：变压器油中溶解气体在线监测装置应用f46膜分离油中气体，将气体分离单元常年置于变压器旁，成功地实现了变压器油中的油气自动分离：采用分辩率极高的多传感气敏元件检测运行变压器油中h2、co、ch4、c2h4、c2h2、c2h6六种溶解气体；气体传感器输出的电信号经过放大滤波等环节，并转换为数字信号，传输到主控室计算机中进行存储。

在主控室中就可以对色谱监测数据进行分析处理。

4.1.3色谱装置的安装示意如图2所示：说明：1.为变压器油循环管路或放油阀；2.为阀门，用于连接或切断与“油气分离器”的联系：3.为油中溶解气体监测的“油气分离器”；4.为“油气分离器”与“色谱监测控制箱”间的控制信号联线；5.为“色谱监测控制箱”；6.为信号和控制电缆，连接主控制室内监测主屏与“色谱监测控制箱”4.2变压器绕组局部放电在线分析4.2.1局放装置的实现原理在对不同变压器绕组的测试中发现，变压器绕组普遍存在一个频率特性比较平坦的范围，即电容性网络区。

局部放电脉冲宽度在几个纳秒到数十纳秒之间，在变压器内沿绕组以陡脉冲形式向两端传播。

由于变压器可近似等效成一个电容梯形网络，因此，在放电开始瞬间，绕组的两端就会出现局部放电陡脉冲对应于电容网络区的电容传递分量。

通过测量这个分量，并找到两个电容分量与绕组上位置的对应关系，就可以精确测量并确定局部放电的大小和发生位置。

局部放电在线监测系统主要由高频谐振式电流传感器、抗干扰调节系统及信号采集系统组成。

监测系统为窄频带系统，中心频率为280khz，带宽约为180khz，其确定是由监测系统的基本原理决定的。

4.2.2局放装置现场干扰的消除对于局放信号的干扰较强本监测装置采用了电磁兼容技术及软硬件相结合的方法消除干扰。

由于输出电缆的电容等效于谐振电容，严重影响传感器的频率特性。

为了消除输出电缆对传感器输出特性的影响，采用有源电流传感器。

传感器内部加驱动电容负载能力很强的前置放大电路，电源通过三芯电缆供电。

前置放大电路选用高速运算放大器进行信号放大，传输信号的同轴电缆首端匹配。