1、電氣設備故障及其危害性分析

為了保證系統供電的可靠性,電機、變壓器、輸電線(xiàn)路、電力電容器、避雷針、絕緣子構成電力系統的主要電氣設備。電氣設備一旦發(fā)生故障,將會(huì )出現大面積停電停產(chǎn)、造成巨大的經(jīng)濟損失。國內外的大量資料和統計結果表明,導致設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電力局計算機失效和幾條關(guān)鍵的345千伏輸電線(xiàn)對生長(cháng)過(guò)速的樹(shù)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)境和機械因子四種。因此對于電氣設備狀態(tài)監測與故障診斷具有非常重要的意義。

2、在線(xiàn)監測與狀態(tài)維修的必要性及意義

為了保證電力設備質(zhì)量,在設備投入運行前都要進(jìn)行嚴格的質(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。

2.1 預防性維修階段

早期階段:對設備使用直到發(fā)生故障,然后維修。其后,發(fā)展成定期試驗和維修,即預防性維修?，F在,定期預防性試驗和維修已在電力部門(mén)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(xiàn)進(jìn)行試驗帶來(lái)一些不足。

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

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

(3)由于是周期性定期檢查,而不是連續地隨時(shí)監測,設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,設備狀態(tài)即使良好時(shí),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(guò)多而造成損壞,即造成所謂維修過(guò)度。

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

2.2 狀態(tài)維修

目前正在發(fā)展以狀態(tài)監測(通常是在線(xiàn)監測)和故障診斷為基礎的狀態(tài)維修。采用狀態(tài)監測與故障診斷技術(shù)后,可以使預防性維修向預知性維修即狀態(tài)維修過(guò)渡,從“到期必修”過(guò)渡到“該修則修”。

狀態(tài)維修步驟:

(1)在線(xiàn)監測:獲得能反應故障的信號;

(2)分析診斷:進(jìn)行信號分析處理做出診斷;

(3)預防性維修:根據診斷結果有的放矢維修。

在線(xiàn)監測預診斷的優(yōu)點(diǎn)是:

(1)被監測設備全過(guò)程受控,沒(méi)有死區;

(2)適時(shí)維修可避免過(guò)剩維修,節約維修資金;

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

(4)預診斷出設備較精確的剩余壽命,合理使用設備,避免設備浪費。

現代企業(yè)設備(特別是大型關(guān)鍵的電氣設備)裝備在線(xiàn)故障監測診斷裝置,應用新的故障監測技術(shù)巳成必然的趨勢,是提高企業(yè)經(jīng)濟效益的有效手段之一。

3、狀態(tài)監測與故障診斷技術(shù)的發(fā)展概況

國外對電氣設備狀態(tài)監測與故障診斷技術(shù)的研究,始于20世紀60年代。各發(fā)達國家都很重視,但直到70～80年代,隨著(zhù)傳感器、計算機、光纖等高新技術(shù)的發(fā)展與應用,設備在線(xiàn)診斷技術(shù)才真正得到迅速發(fā)展。

我國對電氣設備狀態(tài)監測與故障診斷技術(shù)的重要性也早已認識。60年代就提出過(guò)不少帶電試驗的方法,但由于操作復雜,測量結果分散性大,沒(méi)有得到推廣。80年代以來(lái),隨著(zhù)高新技術(shù)的發(fā)展與應用,我國的電氣設備在線(xiàn)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,加之部分設備故障率較高,因此,對于推行在線(xiàn)診斷技術(shù)以提高電力系統的運行可靠性更為迫切。

4、在線(xiàn)監測的發(fā)展趨勢

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

(1)多功能多參數的綜合監測和診斷,即同時(shí)監測能反映某電氣設備的絕緣狀態(tài)的多個(gè)特征參數;

(2)對電站或變電站的整個(gè)電氣設備實(shí)行集中監測和診斷,形成一套完整的分布式在線(xiàn)監測系統;

(3)不斷提高監測系統的可靠性和靈敏度;

(4)在不斷積累監測數據和診斷經(jīng)驗的基礎上,發(fā)展人工智能技術(shù),建立人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )和專(zhuān)家系統,實(shí)現絕緣診斷的自動(dòng)化。

5、在線(xiàn)監測系統的技術(shù)要求

(1)系統的投入和使用不應改變和影響一次設備的正常運行;

(2)能自動(dòng)地連續進(jìn)行監測、數據處理和存儲;

(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測靈敏度;

(5)監測結果應有較好的可靠性和重復性,以及合理的準確度;

(6)具有在線(xiàn)標定其監測靈敏度的功能;

(7)具有對電氣設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測等。