崔迎春
(国网吉林省电力有限公司白城供电公司)
在输变电系统当中,一次设备主要指的是主回路内部直接处理输电电能的相关设备,其运行过程通常具有高电压、大电流的特征,其中包括变压器、断路器、隔离开关、互感器、电容器等等。技术人员应当明确一次设备运行故障的预测与检修方法,从而及时对设备故障进行处理,减少设备故障造成的损失,保障电力系统运行的安全稳定。
受到接地设计、保养维护、运行时间等相关因素的影响,导致变电一次设备往往会出现运行故障,进而对输供电的质量造成一定影响,严重的甚至会引发故障电弧、火灾等安全事故。随着时代的不断发展,变电一次设备的运行荷载不断提升,给故障预测与检修工作的开展也带来了一定的挑战。
在针对变电一次设备运行故障进行预测之前,为了保障故障预测准确性与针对性,需要针对设备的运行状态数据进行全面整合与分析。目前常见的整合分析载体主要有以下几种。
2.1.1 辅助仪表
在以变压器、断路器、隔离开关等设备为代表的变电一次设备当中,往往配备了相应的辅助仪表对其运行状态进行反馈与检测,因此辅助仪表当中的信息能够成为设备运行故障辨识与判断的重要途径。相关技术人员在进行一次设备数据整合的同时,应当积极关注压力表、密度继电器、油温表等辅助性设备的参数指标,同时针对异常数据进行及时记录与反馈,使一次设备故障预测工作的开展能够获取到更加准确的数据参考。
2.1.2 在线监测装置
随着时代的不断发展以及传感器技术的不断进步,依托传感器网络能够对变电一次设备的运行情况进行实时在线监测,使一次设备的运行参数得到及时整合与管理,提升故障预测针对性[1]。在变电一次设备在线监测装置当中,主要包括监控传感器、计算机中枢以及数据库服务器等几部分,技术团队可针对变电一次设备运行过程当中的重点部位与环节进行传感器装置的布设,使其能够实时获取设备运行信息并将其传输至计算机中枢当中,从而确保监测的时效性与准确性(如图所示)。
图 变电一次设备故障在线监测装置
2.1.3 红外监测技术
一般来说,变电一次设备往往需要承受高电压、大电流的运行工况,因此当出现运行异常或运行故障时,其内部线路与设备元件往往会出现发热状态,通过红外技术能够较为直观地针对变电一次设备运行过程当中的温度变化情况进行实时监控,同时将其与设备的运行状态相挂钩,进而实现对设备运行信息的实时整合以及故障的有效预测,减少设备故障给整个输变电线路造成的影响。在目前电力系统的管理工作当中,往往针对变电一次设备的运行温度进行了阈值标定,因此在基于红外监测技术进行温度监测的同时,应当按照行业规范以及国家标准进行测定,从而确保数据监控的准确可靠。
由于变电一次设备的运行故障往往具有不确定性,因此在针对故障进行预测的过程当中,也应当引进不确定性理论,使上述整合方法所获取到的设备运行数据得到有效直观的分析。为了保障设备故障预测的准确及时,现针对变电一次设备运行过程当中隶属度与健康指数两项关联参数进行分别设定,其中设备运行隶属度为X,设备健康指数为Y。与此同时,基于变配电系统内部一次设备的运行寿命、运行周期、日常检修状态以及运行环境情况等相关信息对设备的故障进行综合判断,使故障预测的目标得到有效落实。具体公式为:
式中,u(xj)为变电一次设备在当前输配电系统当中运行隶属度与一次设备运行健康指数之间的关联程度;XM0为设备运行过程当中出现故障时的统计平均值;xj为一次设备运行隶属度,其中j>1。通过上述计算和分析,能够初步掌握变电一次设备运行故障与其运行寿命、运行环境以及保养状态等关键性指标之间的关联性,进而为后续的设备运行故障预测提供支持和助力。
待参数关联性得到明确后,需要按照不确定性原理对变电一次设备运行过程当中的故障预测模型进行建构,使技术团队能够按照模型运行特征以及一次设备运行过程中所呈现的各项信息数据对其运行故障进行有效预测,具体公式为:
式中,u(pj)为当前运行环境下变电一次设备运行过程当中所展现出的健康状态;p为一次设备运行隶属度;pj为故障状态下变电一次设备的运行隶属度,pmax为故障状态下一次设备运行隶属度的最高值。通过上述计算,能够基于一次设备的健康指数及其在特定运行工况下的隶属度针对运行故障出现的可能性进行充分评估,从而实现对设备故障的预测与分析。
经过对上述预测算法进行实践检验后,其预测结果具备一定的可靠性,验证数据见下表。
表 故障预测精度统计
除故障预测外,还需要按照一次设备运行故障的实际情况对其开展检修工作,使设备故障得到及时有效地处理,避免其给输变电线路的正常运行造成更加严重的威胁和影响。
隔离开关是变电一次设备当中的重要组成部分,主要具备隔离电源、倒闸操作以及连通与切断小电流电路等功能,按照其故障成因主要包括接触不良、接地故障、机械故障、绝缘故障以及开关过热等类别。为了使隔离开关故障得到及时定位诊断与处置,相关技术团队应当做好以下几方面工作[2]。
首先是针对开关过热问题进行的检修工作。一般来说,在变电隔离开关运行的过程当中,其内部热量与温度变化往往与散热空间的大小息息相关,一些变电系统内部隔离开关受到设计因素以及运行环境等限制和制约,导致其散热空间较为有限,容易在开关的载流接触面部位出现散热故障,给隔离开关乃至整个变配电系统的运行带来了一定威胁。因此在检修过程当中,技术团队应着重针对接线座、触头等部位的状态进行检测,及时采取措施对存在问题的元件进行处理,例如将压紧弹簧以及紧固螺栓的材质更换为不锈钢、针对开关载流接触面进行及时清理、优化元件设计,增加隔离开关运行散热空间等。此外,检修人员还应当针对变电系统内部隔离开关的运行温度情况进行实时监测,针对温度异常现象进行及时处置,从而有效规避过热现象给隔离开关造成的故障。
其次是针对接触不良故障进行的处理。一些不良工况下运行的隔离开关由于缺乏及时有效地维护和保养,可能会出现表面锈蚀现象,影响触点的正常接触,部分传动轴部位也可能会受到锈点影响出现滞涩,给开关的正常运行造成相应故障。技术团队在进行检修工作的同时,应针对开关重点部位进行防锈处理,并做好传动润滑工作,对于不良工况下的开关运行,应对其结构进行改造,从而强化其防锈性能与综合寿命,保障轴承与关键元件的活动顺畅。
最后是针对绝缘故障进行的处理,检修技术团队应确保绝缘结构的科学可靠,同时重视对绝缘材料的选择,定期采用无损探伤技术针对隔离开关运行过程中涉及到的绝缘部件状态进行检测,当出现质量问题或老化问题时,应及时进行处置,避免绝缘故障所造成的进一步影响。
在变电线路当中,变压器主要起到了改变交流电压的作用,是变电系统内部的核心,一般可分为电力变压器、配电变压器、干式变压器、非晶合金变压器以及卷铁心变压器等几种不同类别,一旦变压器出现故障,会导致变电线路内部电力调整与转换功能出现失灵,影响电力的正常传输与供应。其故障主要包括铁心故障、套管故障、分接开关故障、绕组故障、温度异常以及绝缘损坏等几种。在针对变压器故障进行检修之前,技术团队应通过多种方式针对故障的诱发成因进行分析和定位。首先,应针对变电线路当中变压器的运行声音进行辨识与分析,一些变压器在运行过程中,可能会出现清脆的“叮当”声,这可能表明变压器内部出现元件松动现象,而当变压器运行过程中出现沸水声,可能表明其绕组出现故障,当变压器出现低沉的“嗡嗡”声时,则可将故障定位为超载引起[3]。与此同时,变压器运行过程当中的表面温度变化以及元件脏污等表现也同样能够为检修技术团队提供相应的故障分析依据。此外,在针对变电线路变压器进行检修的过程中,技术团队还可针对性采用超声探测的技术手段对故障进行定位分析,明确故障表现属于放电故障、机械故障或解除故障,同时按照分析结论给出相应的处置方案,使变压器的运行状态更加稳定可靠。
断路器主要指的是能够在一定时间当中关合并承载特定回路条件下电流的一种开关装置,主要分为高压断路器以及低压断路器两种。在针对变电系统断路器故障进行检修的过程当中,技术人员应分别针对连杆机构状态、压紧装置弹簧、电源电压情况、断路器触头状态、脱扣器弹簧拉力、脱扣器延时整定值等相关内容进行梳理与判断,从而掌握线路内部断路器运行的基本情况,从而使故障得到有效处置。例如当断路器触头无法闭合时,检修人员可针对连杆情况进行及时检查,当发现可拆连杆出现断裂变形等问题时,可及时进行更换与处理,当断路器无法闭合时,可针对电源容量以及限位开关的开闭情况进行检测,同时对出现故障的调整元件与电容器进行及时更换,使其故障得到及时排除。
变电线路当中,电流与电压互感器能够将不同回路的电流与电压进行及时转换,使整个变电系统中的输电量计量更加准确,使保护装置的运行更加稳定。但受到回路设计、管理操作以及运行环境等因素的影响,导致变电互感器可能会发生过热、漏油等故障问题,与此同时其辅助仪表显示参数同样也可能会出现异常。因此在针对互感器进行检修的过程中,应针对熔断器以及绕组的状态进行及时检测,避免其在运行过程中出现短路现象,使变电系统的供配电更加可靠[4]。
作为影响变电系统运行的另一项关键性部件,避雷器能够减少雷击对线路产生的作用,降低线路故障的可能性。检修团队可采用电阻测量以及在线数据分析等方式针对变电系统避雷器的运行状态进行监控,当出现问题时,应及时进行更换,使避雷器故障得到更加及时地控制。
综上所述,在变电系统的运行过程中,加强对一次设备运行状态的监督与管控,减少故障造成的影响具有重要作用。相关技术团队应明确一次设备故障检修要求,并及时进行处置,使电力资源得到合理化配置,提升设备运行水平。