狀態(tài)檢測(cè)、狀態(tài)維修是個(gè)新生事物,在我國不少單位已有不同程度的開展,究竟效果怎樣?幾年前,中國電科院對(duì)在線監(jiān)測(cè)裝置作過一些統(tǒng)計(jì),認(rèn)為在這些裝置中,長期運(yùn)行正常的只占少數(shù),而且顯示不少較簡(jiǎn)單的裝置其可靠性卻相對(duì)高些。近年來,各地制作或引進(jìn)的各類在線監(jiān)測(cè)裝置更多,應(yīng)用也更廣泛,而且已有一些不同功能的綜合診斷軟件逐步投入??傮w情況怎樣,還未見很系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)分析。
據(jù)筆者所了解到的有限情況來看,全國不少單位多年來又有更多的投入,但實(shí)際運(yùn)行效果往往仍不夠理想,例如:不少在線監(jiān)測(cè)設(shè)備仍難以長期的正常運(yùn)行;有的給出的數(shù)據(jù)不穩(wěn)定或不真實(shí),以致本來有可能及時(shí)發(fā)現(xiàn)的缺陷未能發(fā)現(xiàn)。因而總體看來,投入產(chǎn)出比、性能價(jià)格比都很不理想。這里既有硬件、軟件本身的問題,需要制造單位認(rèn)真對(duì)待;也有運(yùn)行中的問題。從根本上看,可能是還有不少認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)亟待解決,也需要在正確的認(rèn)識(shí)指導(dǎo)下逐步建立一些必要而且合理的相關(guān)規(guī)章等予以正確引導(dǎo)。
一、狀態(tài)維修的選用
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,隨著人們對(duì)運(yùn)行可靠性及經(jīng)濟(jì)性的更高要求,出現(xiàn)了一些新的設(shè)備維修的策略可供選擇。因?yàn)槿缯婺軐?shí)現(xiàn)一切從設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)下的實(shí)際狀況出發(fā),該修的修、該換的換,這要比簡(jiǎn)單的"一刀切"更加科學(xué)合理,但同時(shí)還必須認(rèn)真考慮其經(jīng)濟(jì)性及可靠性。
?。?)因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)設(shè)備的真實(shí)情況進(jìn)行檢測(cè),是要花相應(yīng)代價(jià)(人力、物力)的;對(duì)于大量重要性不大、價(jià)位不高的被測(cè)設(shè)備,則還是采用"事故維修"更為經(jīng)濟(jì)合理,這時(shí)采用壞了就換、就修的策略一般更為合適。
(2)即使該被測(cè)設(shè)備在電網(wǎng)中的作用很重要或其價(jià)位很高,很希望采用狀態(tài)維修,但也要看有無可能、是否值得。因?yàn)闋顟B(tài)維修的基礎(chǔ)是狀態(tài)檢測(cè)(包括連續(xù)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)),是想通過多種有效手段及時(shí)了解該設(shè)備的真實(shí)情況及發(fā)展趨勢(shì);如果該類設(shè)備所出現(xiàn)的重大事故是屬于突發(fā)性的,且至今還難以根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)的,則想實(shí)施狀態(tài)維修也困難。因而大連局與我們?cè)缇吞岢隽诉x擇維修策略的參考框圖,如圖1所示。要根據(jù)設(shè)備的特點(diǎn)相應(yīng)地選擇合理的維修策略,而并不是對(duì)所有設(shè)備都值得、或有可能有效地采用狀態(tài)維修。
?。?)有的已選用或安裝了一些在線檢測(cè)設(shè)備,就認(rèn)為已成功地在開展?fàn)顟B(tài)檢測(cè)、狀態(tài)維修了,這是較片面的。因?yàn)殚_展?fàn)顟B(tài)檢測(cè)的目的是及時(shí)掌握被測(cè)設(shè)備的真實(shí)狀況,為正確決策提供依據(jù)。而一種科學(xué)有效、準(zhǔn)確的在線監(jiān)測(cè)方法及儀器設(shè)備,雖很有利于了解在運(yùn)行條件下該設(shè)備某方面的真實(shí)情況:例如真能測(cè)準(zhǔn)在運(yùn)行高電壓下該設(shè)備絕緣的介質(zhì)損耗角正切tgδ,這往往比停電后加l0kV測(cè)tgδ更為靈敏、及時(shí)。但是由于缺陷、事故的多樣性,它們與測(cè)量結(jié)果之間并不存在簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,因此要作出判斷不能只根據(jù)某一項(xiàng)試驗(yàn)。例如,就以在線測(cè)量tgδ為例,高壓套管在運(yùn)行過程中tgδ就可能有不同的變化規(guī)律,如圖2所示。又怎能僅靠在線tgδ測(cè)量就作出狀態(tài)的全面評(píng)估呢?
圖2對(duì)電容套管故障模式的一些定性分析
圖中曲線1~5中不同位置A~I的情況分別為:A—有少量變化、宜繼續(xù)監(jiān)測(cè),該時(shí)還不需采取措施;B—明顯變化、適當(dāng)時(shí)宜離線復(fù)測(cè)、紅外測(cè)溫、準(zhǔn)備備品;C—很快變化、需離線復(fù)測(cè)分析,如繼續(xù)亞化、需更換;D—變化急劇、持續(xù)高速惡化、應(yīng)立即更換;E—監(jiān)測(cè)到有層間短路,經(jīng)高線復(fù)測(cè)確認(rèn)后更換;F—穩(wěn)定在危險(xiǎn)水平上、可靠性明顯降低,宜考慮更換;G—快速增高后已穩(wěn)定,不需采取措施;I—tgδ較高、還未測(cè)到很高的老化速變幻無常、可靠性已下降,適當(dāng)時(shí)離線復(fù)測(cè)。
在停電預(yù)試時(shí),試驗(yàn)項(xiàng)目就很多,它們可從不同方面提供信息,過去就是在此基礎(chǔ)上作出綜合診斷分析的。而如今要進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè),同樣是要充分利用多種有效手段:無論是電的、熱的(如紅外法等)、化學(xué)的(如測(cè)油中氣體、糠醛含量等)方法,還是停電的、不停電的(便攜式的帶電檢測(cè)法、集中式的在線監(jiān)測(cè)法),只要有利于提供有效、真實(shí)信息,而且性能價(jià)格比高的都值得考慮。然后認(rèn)真地在這些信息上進(jìn)行全面的科學(xué)綜合分析診斷,為下一步檢測(cè)或維修等提供切實(shí)依據(jù)。
二、可靠性與經(jīng)濟(jì)性
以上主要是從技術(shù)上討論選用不同維修策略的原則。如圖1指出的那樣,對(duì)于那些有可能通過各種各樣檢測(cè)手段及時(shí)掌握被測(cè)設(shè)備真實(shí)狀況及其趨勢(shì)的,采用狀態(tài)維修在技術(shù)上才是可能的。但是否采用還必須考慮其經(jīng)濟(jì)性。
(1)在同樣的設(shè)備狀況下,哪個(gè)先修,哪個(gè)晚修,哪些值得修,又該怎樣修,還得認(rèn)真考慮該設(shè)備在電網(wǎng)中的重要性(包括當(dāng)前及一段時(shí)期的供電緊張狀況等)。如歐洲有的就提出至少要從該設(shè)備的重要性i及設(shè)備真實(shí)狀況c兩方面來綜合考慮,如圖3所示即為采用基于可靠性的維修策略(Reliabili-tycentepedMaintenance,RCM)選擇斷路器維修次序的一個(gè)例子,它們是以i、c這兩者所構(gòu)成的坐標(biāo)位置與45度斜線AA之間的距離遠(yuǎn)近來判定維修次序的,而不是僅僅考慮設(shè)備的狀況。
?。?)在是否選用某種在線檢測(cè)(包括帶電檢測(cè)及在線監(jiān)測(cè))設(shè)備時(shí)也是這樣,既要注意選擇那些有實(shí)效、能穩(wěn)定可靠實(shí)現(xiàn)其功能的設(shè)備,也要認(rèn)真進(jìn)行性能價(jià)格比、投入產(chǎn)出比的估算。例如美國通用公司就提出了如表1那樣的評(píng)估方案[4],要全面評(píng)估投入該套監(jiān)測(cè)設(shè)備后所帶來的效益以及所需的投入以后,才作出決定。
因此對(duì)那些確實(shí)重要的設(shè)備或那些較擔(dān)心的設(shè)備,往往才值得優(yōu)先考慮對(duì)其加強(qiáng)監(jiān)測(cè)手段、改善維修策略。例如香港中華電力公司在全面分析該公司的油浸電力變壓器情況后,決定先對(duì)部分重要主變壓器加裝以油中氣體現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備,但究竟選用哪種、哪廠的產(chǎn)品,這不僅要聽廠家介紹及報(bào)價(jià),而且要看其實(shí)績。他們首先從廠家所報(bào)的用戶名單中設(shè)法直接了解其運(yùn)行實(shí)績;而對(duì)已經(jīng)初選合格的幾家產(chǎn)品,還要在該公司的模擬油箱上進(jìn)行實(shí)地試驗(yàn),即以現(xiàn)已成熟運(yùn)行的色譜儀為準(zhǔn),對(duì)比觀察各監(jiān)測(cè)儀的測(cè)值是否穩(wěn)定、可靠,zui后才確定選用哪家產(chǎn)品。而且zui后方案也要綜合考慮其實(shí)用性及經(jīng)濟(jì)性,例如僅選了64臺(tái)zui重要或性能有些擔(dān)心的主變壓器分別安裝以(簡(jiǎn)易型)油中氣體檢測(cè)器,只要求其給出綜合讀數(shù)(無各氣體成分的數(shù)量)及報(bào)警,并將數(shù)據(jù)輸?shù)綑z測(cè)中心統(tǒng)一管理。而另外選購一臺(tái)高性能的用遠(yuǎn)紅外法在線監(jiān)測(cè)油中氣體各組分、微水含量等的監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng),以便在用上述油中氣體檢測(cè)器發(fā)現(xiàn)問題時(shí),將此監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)移到待診變壓器旁實(shí)施"日夜監(jiān)護(hù)";待此問題解決后,又可移用于別處。這樣不但花費(fèi)可減少,且可靠性仍能保證。該公司采用此兩種設(shè)備的組合系統(tǒng)后不僅及時(shí)避免了一次重大事故,而且基于數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理分析還發(fā)現(xiàn)了一批同類變壓器的缺陷。
三、狀態(tài)檢測(cè)的判據(jù)
有些同志習(xí)慣于僅按"預(yù)試規(guī)程"中的具體規(guī)定來判別每次停電預(yù)試數(shù)據(jù),因而感到當(dāng)前有些在線檢測(cè)數(shù)據(jù)難以判斷;后者不但量大,而且數(shù)據(jù)往往有波動(dòng)。為此更希望能夠及早有相應(yīng)的"規(guī)程"出臺(tái),以便仍可一一對(duì)應(yīng),但這是不現(xiàn)實(shí)的。
?。?)設(shè)備缺陷、損壞或老化的機(jī)理不但錯(cuò)綜復(fù)雜,因素很多,即使是一些行之有效的方法也往往只能給出一些提示,至今還無法推出測(cè)得數(shù)據(jù)與設(shè)備狀況的直接數(shù)學(xué)關(guān)系方程。以油中氣體分析方法為例,20世紀(jì)90年代的"規(guī)程"已將它列為油浸電力變壓器預(yù)試項(xiàng)目的*位,因?yàn)樗_實(shí)有利于發(fā)現(xiàn)局部過熱、電弧放電等潛伏性故障。但究竟以多少含量推薦為"注意值"呢?至今仍無法理論計(jì)算?;叵朐?985年版本的制定時(shí),那是在對(duì)國內(nèi)6000多臺(tái)大型電力變壓器的色譜數(shù)據(jù)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上才得出此"注意值"的,見表2。即使有這樣多的數(shù)據(jù)為依據(jù),提出的也是供參考的"注意值",并不是說缺陷或事故即可簡(jiǎn)單地僅僅依此作出判斷的。
而且積累的數(shù)據(jù)愈多、總結(jié)分析的方法愈*,提出的分析判斷準(zhǔn)則的正確率愈高。仍以油中氣體分析判斷為例,1999年IEC提出的60599就比原來的599(過去的三比值法)合理,它不僅較好地改善了過去的"缺碼"等問題,而且正確判斷率又有提高。筆者曾以1047臺(tái)變壓器的色譜數(shù)據(jù)為例迸行的對(duì)比結(jié)果也證實(shí)了這點(diǎn)。
而如今在線檢測(cè)還沒有這么多的經(jīng)驗(yàn),希望在積累更多經(jīng)驗(yàn)并認(rèn)真總結(jié)分析后才有可能提出一些科學(xué)的"注意值"以供各地參考。但為了限制不合格的產(chǎn)品混入市場(chǎng)、幫助使用者進(jìn)行正確選擇,對(duì)在線檢測(cè)設(shè)備的基本要求及檢驗(yàn)方法等及早提出一些統(tǒng)一的、科學(xué)的、相應(yīng)的"訂貨基本要求",那是很有必要的。
?。?)前已述及,即使在停電預(yù)試時(shí),也宜以多參數(shù)的綜合判斷為宜。以高壓電容式套管和電流互感器為例,其電容芯子布置有多層同軸鋁箔以改善電場(chǎng),因而測(cè)到的C或tgδ是由各相鄰鋁箔間的絕緣層互相串聯(lián)而構(gòu)成。當(dāng)其中有一層電容中出現(xiàn)缺陷時(shí),所測(cè)得的試品tgδ將略有增加;如當(dāng)該缺陷發(fā)展到相鄰極板間有擊穿時(shí),測(cè)得的tgδ反而下降(因該相鄰極板間已短接,如圖2中的E點(diǎn));這時(shí)如測(cè)量電容C,卻可能發(fā)現(xiàn)C增大了。因此為判斷缺陷或故障,常需以多參數(shù)的測(cè)值為依據(jù)進(jìn)行分析診斷。過去很多有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員也是這樣識(shí)別故障的,如今正可用計(jì)算機(jī)及專家診斷系統(tǒng)予以幫助。
當(dāng)采用在線監(jiān)測(cè)后,這尤為必要,因?yàn)樵诰€測(cè)量時(shí)數(shù)據(jù)量大,而且測(cè)值常受到眾多因素的影響,如環(huán)境及表面的濕度、溫度,鄰相間的距離及布置,取為基準(zhǔn)值的本身穩(wěn)定性等等。這時(shí)首先要對(duì)各項(xiàng)在線測(cè)值給以科學(xué)、合理的預(yù)處理,既不能受偶然因素影響而誤報(bào),也不能將有用信息丟棄而該報(bào)不報(bào)。以tgδ在線監(jiān)測(cè)值為例,由于施加電壓值、鄰相電場(chǎng)的存在、環(huán)境溫濕度等與停電試驗(yàn)時(shí)往往有明顯差異,簡(jiǎn)單地以停電時(shí)規(guī)程來考核是不合適的,而應(yīng)是基于正常運(yùn)行時(shí)的規(guī)律性(或圖譜)來分析。例如圖4所示為南方某變電站對(duì)同母線下2臺(tái)tgδ在線監(jiān)測(cè)值,每天的測(cè)值略有波動(dòng),有時(shí)有些突變值也很相似;因而如在線測(cè)tgδ的同時(shí);也測(cè)其相對(duì)值△tgδ,可見其相對(duì)tgδ值每天波動(dòng)更?。ㄔ?.4‰~1.2‰間),而且更有規(guī)律;如一旦其規(guī)律有差異,就意味著可能已有缺陷。因此不但監(jiān)測(cè)方法、儀器要可靠,如再配用合適的智能診斷方法將更有利于提高測(cè)量結(jié)果分析的正確判斷率。
四、結(jié)論
針對(duì)當(dāng)前已開展的狀態(tài)檢測(cè)、狀態(tài)維修的狀況,提出了務(wù)必基于設(shè)備特點(diǎn),從其可靠性、經(jīng)濟(jì)性出發(fā),來正確、合理地選擇相應(yīng)的狀態(tài)檢測(cè)、狀態(tài)維修策略;并指出要充分利用各種有效、經(jīng)濟(jì)的離線及在線檢測(cè)手段;而隨著各種檢測(cè)方法的廣泛應(yīng)用、經(jīng)驗(yàn)的不斷積累,更有利于狀態(tài)檢測(cè)參考判據(jù)的形成,且利用有效的智能診斷方法將有助于對(duì)狀態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析判斷。