状态检测、状态维修是个新生事物,在我国不少单位已有不同程度的开展,究竟效果怎样?几年前,中国电科院对在线监测装置作过一些统计,认为在这些装置中,长期运行正常的只占少数,而且显示不少较简单的装置其可靠性却相对高些。近年来,各地制作或引进的各类在线监测装置更多,应用也更广泛,而且已有一些不同功能的综合诊断软件逐步投入。总体情况怎样,还未见很系统的统计分析。
据笔者所了解到的有限情况来看,全国不少单位多年来又有更多的投入,但实际运行效果往往仍不够理想,例如:不少在线监测设备仍难以长期的正常运行;有的给出的数据不稳定或不真实,以致本来有可能及时发现的缺陷未能发现。因而总体看来,投入产出比、性能价格比都很不理想。这里既有硬件、软件本身的问题,需要制造单位认真对待;也有运行中的问题。从根本上看,可能是还有不少认识上的误区亟待解决,也需要在正确的认识指导下逐步建立一些必要而且合理的相关规章等予以正确引导。
一、状态维修的选用
随着科学技术的发展,随着人们对运行可靠性及经济性的更高要求,出现了一些新的设备维修的策略可供选择。因为如真能实现一切从设备在运行状态下的实际状况出发,该修的修、该换的换,这要比简单的一刀切更加科学合理,但同时还必须认真考虑其经济性及可靠性。
(1)因为要实现对被测设备的真实情况进行检测,是要花相应代价(人力、物力)的;对于大量重要性不大、价位不高的被测设备,则还是采用事故维修更为经济合理,这时采用坏了就换、就修的策略一般更为合适。
(2)即使该被测设备在电网中的作用很重要或其价位很高,很希望采用状态维修,但也要看有无可能、是否值得。因为状态维修的基础是状态检测(包括连续的状态监测),是想通过多种有效手段及时了解该设备的真实情况及发展趋势;如果该类设备所出现的重大事故是属于突发性的,且至今还难以根据检测结果进行预测的,则想实施状态维修也困难。因而大连局与我们早就提出了选择维修策略的参考框图,如图1所示。要根据设备的特点相应地选择合理的维修策略,而并不是对所有设备都值得、或有可能有效地采用状态维修。
(3)有的已选用或安装了一些在线检测设备,就认为已成功地在开展状态检测、状态维修了,这是较片面的。因为开展状态检测的目的是及时掌握被测设备的真实状况,为正确决策提供依据。而一种科学有效、准确的在线监测方法及仪器设备,虽很有利于了解在运行条件下该设备某方面的真实情况:例如真能测准在运行高电压下该设备绝缘的介质损耗角正切tgδ,这往往比停电后加l0kv测tgδ更为灵敏、及时。但是由于缺陷、事故的多样性,它们与测量结果之间并不存在简单的一一对应关系,因此要作出判断不能只根据某一项试验。例如,就以在线测量tgδ为例,高压套管在运行过程中tgδ就可能有不同的变化规律,如图2所示。又怎能仅靠在线tgδ测量就作出状态的全面评估呢?
图2对电容套管故障模式的一些定性分析
图中曲线1~5中不同位置a~i的情况分别为:a—有少量变化、宜继续监测,该时还不需采取措施;b—明显变化、适当时宜离线复测、红外测温、准备备品;c—很快变化、需离线复测分析,如继续亚化、需更换;d—变化急剧、持续高速恶化、应立即更换;e—监测到有层间短路,经高线复测确认后更换;f—稳定在危险水平上、可靠性明显降低,宜考虑更换;g—快速增高后已稳定,不需采取措施;i—tgδ较高、还未测到很高的老化速变幻无常、可靠性已下降,适当时离线复测。
在停电预试时,试验项目就很多,它们可从不同方面提供信息,过去就是在此基础上作出综合诊断分析的。而如今要进行状态检测,同样是要充分利用多种有效手段:无论是电的、热的(如红外法等)、化学的(如测油中气体、糠醛含量等)方法,还是停电的、不停电的(便携式的带电检测法、集中式的在线监测法),只要有利于提供有效、真实信息,而且性能价格比高的都值得考虑。然后认真地在这些信息上进行全面的科学综合分析诊断,为下一步检测或维修等提供切实依据。
二、可靠性与经济性
以上主要是从技术上讨论选用不同维修策略的原则。如图1指出的那样,对于那些有可能通过各种各样检测手段及时掌握被测设备真实状况及其趋势的,采用状态维修在技术上才是可能的。但是否采用还必须考虑其经济性。
(1)在同样的设备状况下,哪个先修,哪个晚修,哪些值得修,又该怎样修,还得认真考虑该设备在电网中的重要性(包括当前及一段时期的供电紧张状况等)。如欧洲有的就提出至少要从该设备的重要性i及设备真实状况c两方面来综合考虑,如图3所示即为采用基于可靠性的维修策略(reliabili-tycentepedmaintenance,rcm)选择断路器维修次序的一个例子,它们是以i、c这两者所构成的坐标位置与45度斜线aa之间的距离远近来判定维修次序的,而不是仅仅考虑设备的状况。
(2)在是否选用某种在线检测(包括带电检测及在线监测)设备时也是这样,既要注意选择那些有实效、能稳定可靠实现其功能的设备,也要认真进行性能价格比、投入产出比的估算。例如美国通用公司就提出了如表1那样的评估方案[4],要全面评估投入该套监测设备后所带来的效益以及所需的投入以后,才作出决定。
因此对那些确实重要的设备或那些较担心的设备,往往才值得优先考虑对其加强监测手段、改善维修策略。例如香港中华电力公司在全面分析该公司的油浸电力变压器情况后,决定先对部分重要主变压器加装以油中气体现场检测设备,但究竟选用哪种、哪厂的产品,这不仅要听厂家介绍及报价,而且要看其实绩。他们首先从厂家所报的用户名单中设法直接了解其运行实绩;而对已经初选合格的几家产品,还要在该公司的模拟油箱上进行实地试验,即以现已成熟运行的色谱仪为准,对比观察各监测仪的测值是否稳定、可靠,zui后才确定选用哪家产品。而且zui后方案也要综合考虑其实用性及经济性,例如仅选了64台zui重要或性能有些担心的主变压器分别安装以(简易型)油中气体检测器,只要求其给出综合读数(无各气体成分的数量)及报警,并将数据输到检测中心统一管理。而另外选购一台高性能的用远红外法在线监测油中气体各组分、微水含量等的监测诊断系统,以便在用上述油中气体检测器发现问题时,将此监测诊断系统移到待诊变压器旁实施日夜监护;待此问题解决后,又可移用于别处。这样不但花费可减少,且可靠性仍能保证。该公司采用此两种设备的组合系统后不仅及时避免了一次重大事故,而且基于数据的统一管理分析还发现了一批同类变压器的缺陷。
三、状态检测的判据
有些同志习惯于仅按预试规程中的具体规定来判别每次停电预试数据,因而感到当前有些在线检测数据难以判断;后者不但量大,而且数据往往有波动。为此更希望能够及早有相应的规程出台,以便仍可一一对应,但这是不现实的。
(1)设备缺陷、损坏或老化的机理不但错综复杂,因素很多,即使是一些行之有效的方法也往往只能给出一些提示,至今还无法推出测得数据与设备状况的直接数学关系方程。以油中气体分析方法为例,20世纪90年代的规程已将它列为油浸电力变压器预试项目的*位,因为它确实有利于发现局部过热、电弧放电等潜伏性故障。但究竟以多少含量推荐为注意值呢?至今仍无法理论计算。回想在1985年版本的制定时,那是在对国内6000多台大型电力变压器的色谱数据的调查统计基础上才得出此注意值的,见表2。即使有这样多的数据为依据,提出的也是供参考的注意值,并不是说缺陷或事故即可简单地仅仅依此作出判断的。
而且积累的数据愈多、总结分析的方法愈先进,提出的分析判断准则的正确率愈高。仍以油中气体分析判断为例,1999年iec提出的60599就比原来的599(过去的三比值法)合理,它不仅较好地改善了过去的缺码等问题,而且正确判断率又有提高。笔者曾以1047台变压器的色谱数据为例迸行的对比结果也证实了这点。
而如今在线检测还没有这么多的经验,希望在积累更多经验并认真总结分析后才有可能提出一些科学的注意值以供各地参考。但为了限制不合格的产品混入市场、帮助使用者进行正确选择,对在线检测设备的基本要求及检验方法等及早提出一些统一的、科学的、相应的订货基本要求,那是很有必要的。
(2)前已述及,即使在停电预试时,也宜以多参数的综合判断为宜。以高压电容式套管和电流互感器为例,其电容芯子布置有多层同轴铝箔以改善电场,因而测到的c或tgδ是由各相邻铝箔间的绝缘层互相串联而构成。当其中有一层电容中出现缺陷时,所测得的试品tgδ将略有增加;如当该缺陷发展到相邻极板间有击穿时,测得的tgδ反而下降(因该相邻极板间已短接,如图2中的e点);这时如测量电容c,却可能发现c增大了。因此为判断缺陷或故障,常需以多参数的测值为依据进行分析诊断。过去很多有经验的技术人员也是这样识别故障的,如今正可用计算机及专家诊断系统予以帮助。
当采用在线监测后,这尤为必要,因为在线测量时数据量大,而且测值常受到众多因素的影响,如环境及表面的湿度、温度,邻相间的距离及布置,取为基准值的本身稳定性等等。这时首先要对各项在线测值给以科学、合理的预处理,既不能受偶然因素影响而误报,也不能将有用信息丢弃而该报不报。以tgδ在线监测值为例,由于施加电压值、邻相电场的存在、环境温湿度等与停电试验时往往有明显差异,简单地以停电时规程来考核是不合适的,而应是基于正常运行时的规律性(或图谱)来分析。例如图4所示为南方某变电站对同母线下2台tgδ在线监测值,每天的测值略有波动,有时有些突变值也很相似;因而如在线测tgδ的同时;也测其相对值△tgδ,可见其相对tgδ值每天波动更小(在0.4‰~1.2‰间),而且更有规律;如一旦其规律有差异,就意味着可能已有缺陷。因此不但监测方法、仪器要可靠,如再配用合适的智能诊断方法将更有利于提高测量结果分析的正确判断率。
四、结论
针对当前已开展的状态检测、状态维修的状况,提出了务必基于设备特点,从其可靠性、经济性出发,来正确、合理地选择相应的状态检测、状态维修策略;并指出要充分利用各种有效、经济的离线及在线检测手段;而随着各种检测方法的广泛应用、经验的不断积累,更有利于状态检测参考判据的形成,且利用有效的智能诊断方法将有助于对状态检测数据的分析判断。