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1、電氣設(shè)備故障及其危害性分析

為了保證系統(tǒng)供電的可靠性,電機(jī)、變壓器、輸電線路、電力電容器、避雷針、絕緣子構(gòu)成電力系統(tǒng)的主要電氣設(shè)備。電氣設(shè)備一旦發(fā)生故障,將會出現(xiàn)大面積停電停產(chǎn)、造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。國內(nèi)外的大量資料和統(tǒng)計結(jié)果表明,導(dǎo)致設(shè)備失效的主要原因是其絕緣性能的劣化。例如:2003年8月14日的北美電力系統(tǒng)大停電的分析報告就指出:造成停電的主要原因是俄亥俄州的地區(qū)電力局計算機(jī)失效和幾條關(guān)鍵的345千伏輸電線對生長過速的樹木放電而引起的對地短路事故。絕緣老化因子可分為熱、電、環(huán)境和機(jī)械因子四種。因此對于電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷具有非常重要的意義。

2、在線監(jiān)測與狀態(tài)維修的必要性及意義

為了保證電力設(shè)備質(zhì)量,在設(shè)備投入運行前都要進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢查,基本消除了由于質(zhì)量而引發(fā)的事故。而為了發(fā)揮電氣設(shè)備的最大生產(chǎn)能力,常常需要進(jìn)行日常的科學(xué)管理和維護(hù)。

2.1 預(yù)防性維修階段

早期階段:對設(shè)備使用直到發(fā)生故障,然后維修。其后,發(fā)展成定期試驗和維修,即預(yù)防性維修。現(xiàn)在,定期預(yù)防性試驗和維修已在電力部門形成制度,對減少和防止事故的發(fā)生起到了很好的作用。缺陷:離線進(jìn)行試驗帶來一些不足。

(1)離線試驗需停電進(jìn)行,而不少重要電力設(shè)備輕易不能停止運行。

(2)停電后設(shè)備狀態(tài)(如作用電壓、溫度等)和運行中不符,影響判斷準(zhǔn)確度。

(3)由于是周期性定期檢查,而不是連續(xù)地隨時監(jiān)測,設(shè)備仍可能在試驗間隔期間發(fā)生故障,即造成維修不足。

(4)由于是定期檢查和維修,設(shè)備狀態(tài)即使良好時,按計劃仍需進(jìn)行試驗和維修,造成人力物力浪費,甚至可能因拆卸組裝過多而造成損壞,即造成所謂維修過度。

例如某條高壓電纜出廠計劃壽命為10年,工作10年后必須更換。計劃壽命是一個估算數(shù)字,并且留有一定的安全裕度,極少數(shù)可能工作作壽命不足10年。大多數(shù)運行壽命能超過10年,或在15年以上。實行計劃壽命一刀切的方法是不合時宜的。

2.2 狀態(tài)維修

目前正在發(fā)展以狀態(tài)監(jiān)測(通常是在線監(jiān)測)和故障診斷為基礎(chǔ)的狀態(tài)維修。采用狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)后,可以使預(yù)防性維修向預(yù)知性維修即狀態(tài)維修過渡,從“到期必修”過渡到“該修則修”。

狀態(tài)維修步驟:

(1)在線監(jiān)測:獲得能反應(yīng)故障的信號;

(2)分析診斷:進(jìn)行信號分析處理做出診斷;

(3)預(yù)防性維修:根據(jù)診斷結(jié)果有的放矢維修。

在線監(jiān)測預(yù)診斷的優(yōu)點是:

(1)被監(jiān)測設(shè)備全過程受控,沒有死區(qū);

(2)適時維修可避免過剩維修,節(jié)約維修資金;

(3)適時維修可避免維修不足,可避免設(shè)備帶病工作。減少事故的發(fā)生,減少經(jīng)濟(jì)損失;

(4)預(yù)診斷出設(shè)備較精確的剩余壽命,合理使用設(shè)備,避免設(shè)備浪費。

現(xiàn)代企業(yè)設(shè)備(特別是大型關(guān)鍵的電氣設(shè)備)裝備在線故障監(jiān)測診斷裝置,應(yīng)用新的故障監(jiān)測技術(shù)巳成必然的趨勢,是提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的有效手段之一。

3、狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的發(fā)展概況

國外對電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的研究,始于20世紀(jì)60年代。各發(fā)達(dá)國家都很重視,但直到70～80年代,隨著傳感器、計算機(jī)、光纖等高新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,設(shè)備在線診斷技術(shù)才真正得到迅速發(fā)展。

我國對電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的重要性也早已認(rèn)識。60年代就提出過不少帶電試驗的方法,但由于操作復(fù)雜,測量結(jié)果分散性大,沒有得到推廣。80年代以來,隨著高新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,我國的電氣設(shè)備在線診斷技術(shù)也得到了迅猛發(fā)展。由于我國工業(yè)發(fā)展迅速,用電一直緊張,加之部分設(shè)備故障率較高,因此,對于推行在線診斷技術(shù)以提高電力系統(tǒng)的運行可靠性更為迫切。

4、在線監(jiān)測的發(fā)展趨勢

由于狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的難度,不論是國內(nèi),還是國外,目前多數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的功能還比較單一。今后發(fā)展趨勢為:

(1)多功能多參數(shù)的綜合監(jiān)測和診斷,即同時監(jiān)測能反映某電氣設(shè)備的絕緣狀態(tài)的多個特征參數(shù);

(2)對電站或變電站的整個電氣設(shè)備實行集中監(jiān)測和診斷,形成一套完整的分布式在線監(jiān)測系統(tǒng);

(3)不斷提高監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性和靈敏度;

(4)在不斷積累監(jiān)測數(shù)據(jù)和診斷經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,發(fā)展人工智能技術(shù),建立人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng),實現(xiàn)絕緣診斷的自動化。

5、在線監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)要求

(1)系統(tǒng)的投入和使用不應(yīng)改變和影響一次設(shè)備的正常運行;

(2)能自動地連續(xù)進(jìn)行監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理和存儲;

(3)具有自檢和報警功能;

(4)具有較好地抗干擾能力和合理的監(jiān)測靈敏度;

(5)監(jiān)測結(jié)果應(yīng)有較好的可靠性和重復(fù)性,以及合理的準(zhǔn)確度;

(6)具有在線標(biāo)定其監(jiān)測靈敏度的功能;

(7)具有對電氣設(shè)備故障診斷功能包括故障定位、故障性質(zhì)、故障程度的判斷和絕緣壽命的預(yù)測等。