基于故障模式的输变电设备故障风险分析

2021-12-02 22:53贾文皓宋维忱
电子元器件与信息技术 2021年11期
关键词:分析方法变压器电网

贾文皓,宋维忱

(国网浙江省电力有限公司缙云县供电公司,浙江 丽水 321400)

0 引言

输变电设备是电力系统中的一部分,对电网的稳定运行起着重要的保障作用,由此可见输变电设备的重要性[1]。但是要想保障该设备安全、平稳地运行,应该充分考虑设备管理的经济效益,保证利益最大化。在设备管理中,对设备运行产生的经济效益与技术风险进行科学分析是必不可少的,尤其是合理开展输变电设备的运行故障风险分析,不仅有利于提高设备运行的安全性,也有利于提升设备运行的经济效益,避免发生运行故障现象,这也是加强电网控制工作的关键。本文通过采用半马尔科夫过程、构建因果网络图以及领结模型三种分析方法对于输变电设备的故障风险展开了详细的分析,进一步提高输变电设备的运行质量,促进我国电网事业的可持续发展。

1 基于故障模式的输变电设备故障风险基础概念

输变电设备的主要方式是电力系统的组成。为了更好地揭示电网运行维护的安全性和基础性,有必要从电力企业的角度进行良好的分析和管理,以确定设备安全性和经济性的提高,取得良好的经济效益,完善风险管理中综合风险因素的分析研究,保证技术的有效应用。例如,影响输电设备安全的因素很多,如人为故障和环境故障的产物,通常被定义为输电设备故障的风险。

对输变电设备的故障风险,将整个输变电设备划分为一个研究对象,采用定量分析,对输变电设备进行全面分析和评价管理,然后根据具体的映射规则,不断改善设备健康状况。电网公司应采用合理的思路进行故障处理,提高输变电设备的管理效率,综合利用设备,提高管理质量。综合绝缘状况和变压器绝缘状况是评估变压器绝缘系统风险的重要依据。有必要采用合理的风险评估方法,完善变压器常见故障模式的定量评估和管理,完善输变电设备整体运行风险研究[2]。要完善风险和故障管理,应该针对性地做好风险控制和维护工作,加强故障模式评估研究,提高系统研究水平,完善输变电设备全过程故障预测管理。

2 输变电设备常见故障类型

2.1 线路问题

通常情况下,管道质量不达标、线路老化等问题都可能引发输变电设备线路故障,而上述问题的出现多数是由不良的气候现象引起的,例如雷击。部分变电站室外电缆头在设计上存在漏洞,削弱了防雷和抗雷击能力,引发电缆头破坏或线路跳闸现象。另外,路树屏障也会引发输变电线路故障。经过上述分析总结可以发现,外部原因是导致出现输变电设备的线路故障的主要因素,其中人为破坏占比较大[3]。未经授权的电线切割或变压器操作等行为极容易引发输变电设备线路故障。在电缆线路的使用过程中,跳闸问题不会轻易发生,但是架空线路跳闸概率相对较高。因此,有必要在架空线路上安装重合闸,对于跳闸的双电源线要先检查线路是否带电才能完成补救后的送电工作。

2.2 变压器问题

引发输变电设备变压器故障的原因众多。如果变压器所用电流大于限流时,可能会引发匝间线路短路现象,究其原因是超负荷工作引起的。如果变压器中使用的绝缘材料受潮后,也会降低设备质量,不利于后期的正常使用。同时在高温条件下,变压器可能会出现受热烧毁现象,影响正常使用。除此之外,保护措施不合理是引发输变电设备的变压器故障的重要原因,从而降低使用效果。

2.3 电气操作问题

在电力系统操作过程中,由于操作方式不当可能引发一系列的操作故障,主要是因为操作人员不具备专业的操作技能,对电力系统的操作准则及具有使用要求等认识不足,导致工作和操作的随意性过大[4]。除此之外,缺乏防误闭锁装置或装置安全性较差可能引发一系列违章操作行为,引发输变电设备电气系统故障的重要因素,电气操作系统的故障会损坏设备,不利于电力系统安全、稳定地运行,严重的话还可能引发安全事故,危害人们的生命健康。

3 基于故障模式的输变电设备故障风险分析方法

3.1 构建因果网络图的分析

在输变电设备运行过程中不可避免地出现一系列运行故障,应该对其进行综合的分析与研究,制定科学合理的解决对策,保证设备运行的安全性与稳定性。当前故障模式与影响分析方式是使用最为广泛的一种输变电设备故障检测方法。故障模式与影响分析方法可以主动对输变电设备进行全面的故障分析,从而精准地掌握设备故障的实际情况,例如故障原因的预测、故障后果及发展等[5]。故障模式与影响分析方法包含的内容比较复杂,且多为主观因素,因此不利于直接作用于输变电设备故障分析中。除故障模式与影响分析方法外,还可以采用故障树分析方法。故障树分析方法的应用特点在于假设所有事件都处于两种状态,即有或无。但实际设备在运行中的输变电设备并不仅仅处于这两种状态。

3.2 领结模型设备故障风险图的分析

建立因果网络图既有利于进行输变电设备故障的前期分析,归纳目前故障产生的原因,也有利于合理推测当前故障模式的后续发展过程,形成“前向和后向”的双向分析。所谓的双向分析,就是形成一个类似风险管理领域中的领结模型,应用范围相对较广。领结结构的主要特征为主要事件可以形成在图的中间,原因形成在左边,其中直接事件与主要事件相关联的事件是直接原因,结果形成在右侧,其中直接结果就是直接结果与主要事件相关联的事件。如果网络图节点繁多,可采用公共路径搜索法确定主要事件右侧的后果节点和左侧的原因节点,最后对变电站故障进行综合分析。

3.3 半马尔科夫过程的定量分析

采用领结模型进行输变电站设备故障风险分析,可以有效推测出设备故障风险的产生原因及发展过程,从而实现风险管理目标。在进行输变电设备故障风险值的定量分析过程中,不仅能够对固定的影响因素进行定量描述,也能实现不确定因素的定量描述,但是在进行不确定因素定量描述时,应该清晰设备目前运行状态和以后可能发生运行状态,并明确二者之间的关系。半马尔科夫过程的定量分析方法主要用于输变电设备故障风险发生后,对其故障风险进行有效的分析与总结[6]。应用半马尔可夫过程分析方法最大的特点是保证当前设备的运行状态不同于之前设备的运行状态,且该过程不受停留时间、随机分布的限制,适用领域较广。通常情况下,应用程序模型中的主要事件普遍是由单一原因引起,由此可以结合输变电设备的运行状态分析出引发故障风险的影响因素,并将领结模型简化为单链结构。

4 解决输变电设备故障风险的有效对策

4.1 加强接地线的安装效果

定期开展系统的、合理的输变电设备运行维护工作,有利于及时发现设备运行故障,降低故障风险发生率,减少设备的损害及企业的运行成本,推动我国电网更快、更好地发展。在输变电设备检修过程中,应该将接地线安装工作放在重要位置。首先,在最有可能产生感应电压的地方安装接地线装置,保证接地线安装位置的合理性,同时为人工检修提供安全保障。其次,在维修工作完成后,应该合理利用保护装置拆除接地线[7]。

4.2 定期开展输变电设备的日常维护工作

定期开展输变电设备的日常维护工作有利于更好地掌握并处理输变电设备故障风险。首先,加强设备的日常检修与维护工作。定期对输变电设备及各个运行环节进行系统的、全面的检测,针对已经出现或者存在故障风险的设备进行及时的维修,提高设备的运行效率与质量。其次,提高检测人员的检测技能。通过定期开展技能培训的大会,确保检测人员具备专业的检测技术与设备维护知识,能够有效解决各种设备故障风险,促进输变电设的高效运行[8]。

5 结语

总而言之,输变电设备是电网系统不可或缺的部分,对电网系统运行起着重要的保障作用。加强输变电设备故障风险的分析与研究,有利于及时解决各种设备运行故障,提高电网运行的安全性与可靠性。借助应用比较广泛的输变电设备故障分析方法可以有效开展输变电故障风险分析工作,能够精准地判断设备出现故障风险的次数、原因及位置等,并制定科学的解决对策,提升设备运行的管理水平,避免电力系统出现安全事故,提高其运行的经济效益与社会效益,为我国电网的稳定发展打下扎实的基础。

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