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陈江艳工学专栏:变电开关设备故障规律分析及状态检修对策

作者:江苏天源    添加时间:2014/8/19 13:36:04    浏览量:

  摘 要:变电设备的检修,是保证设备可靠运行、减少设备事故的有效手段。以开关设备为例,深入分析变电设备的故障规律,提出了设备状态检修的整体策略,并依此制定状态检修应用导则,在实际中得到很好的应用,指导了状态检修工作的开展。
  关键词:变电设备;状态检修;策略
  
  电力系统中绝大多数断路器的操作次数都比较少,开断短路故障的机会不多,开断额定短路电流的机会非常少见。而操作和开断次数往往远低于断路器自身的寿命指标,每次开断的短路电流不可能相同,要进行正确统计非常困难。过去,对于油断路器规定短路电流允许开断次数只有2-3次,正常负荷电流的允许开断次数约200次,检修周期较短,检修频繁。但是,对于可靠性大大提高的现代高压SF6断路器,如果按照第1类指标来决定检修周期,检修周期必然会相当长。因此,只能按照第2类指标来进行决策,即长期以来推行的周期性检修,执行所谓“到期必修”。这种按运行时间制定的检修周期,只能根据长期的运行经验来决定,但会带有很大的随机性和盲目性。按照这种决策,很多性能良好的开关设备增加了不必要的检修次数,甚至可能因检修而留下隐患。
  
  1 变电开关设备的缺陷分析
  
  ××电力局的开关装备水平其近十年的高压开关缺陷进行统计。
  得出以下结论:
  (1)油开关缺陷所占比例较高,主要集中在油异常与跳闸达限两方面。
  (2)开关机构缺陷比例较高,且主要集中在液压机构。
  (3)SF6开关运行整体稳定,但气压低报警缺陷较频繁。
  (4)真空开关运行整体稳定,缺陷主要集中在开关机构部分。
  
  2 变电开关设备故障规律分析
  
  根据××电力局开关设备经过的几个不同阶段,结合近五年开关设备缺陷分类统计和典型故障分析结果看:
  (1)由于油断路器的开断能力的限制和其密封性能的不足,使得其开关本体的渗油、不检修开断次数达限等规律性故障占据了主导,达到此类开关故障总数的96%左右。
  (2)SF6开关总体性能稳定,故障少。特别是以ABB、西门子、阿尔斯通为主的110kV SF6开关设备,其科技含量高,开断能力和防污闪能力明显提高,同时灭弧自能化使得机构功小故障少,设备相对稳定。而仅有的两台LW6-110型和35kV部分的LW 8-35型国产SF6开关相对故障率较高,主要表现在SF6低气压报警。但从缺陷与典型事故可以看出SF6低气压报警是一个渐变的过程,且开关自身能检测,可以控制发展。
  (3)真空开关设备的总体运行状况良好,开关本体故障较少,相对在机械引起的附件故障较多,特别是在无油化改造中采取机构沿用的做法,使ZN-10系列真空开关与CD10电磁机构之间出现配合未达到最佳状态,使得其机械故障发生率有所提高,主要表现在动作频繁或连续动作的开关其传动机械易出现变形、脱销,辅助开关出现变换不到位等故障。这也是使得统计表中电磁机构故障率和二次回路故障率高的主要原因之一。机构性能不稳定,也主要是一些连续动作中突发性的过程。
  (4)国产液压机构(CY)的渗油、打压、暴压故障率较高。总体上看应该说SF6开关、真空开关的本体性能稳定,故障极少,即使国产LW8系列有一些问题,主要也是年泄漏率超标,其具备发展缓慢、运行中可以得到有效控制的条件。油开关本体的故障则具备明显的规律性和发展缓慢的特性。国产液压机构运行极不稳定,既具有明显的规律性的渗油,又具有突发性的暴压故障,国产弹簧操动机构则相对稳定。断路器的关合与开断故障、绝缘故障、载流故障远少于二次、机构故障。   3 变电开关设备状态检修对策
  
  根据上面的综合分析,提出采取的开关设备开展状态检修的总体策略是:
  (1)SF6断路器由于其技术较先进、性能稳定、开断能力强、防污闪能力高。为此,其应完全依据:①开关触头的电寿命,既开关开断故障电流次数达到产品技术要求时进行大修;②开关机械动作次数达到产品的机械寿命时进行机构的大修;③当开关存在影响正常运行的缺陷时进行针对性消缺检修;④当开关防污能力不满足所在地的要求时进行清扫性检修或外施防污措施;⑤每三年进行一次回路电阻和微水测试。
  (2)6-35kV真空断路器由于其故障基本上是由机械引起,特别是国产和无油化改造的真空开关的机构故障大多数是发生在连续动作过程中,小修对它的控制能力并不强。为此,其应完全依据:①严格控制机械动作次数,动作达限时必须及时进行检修、测试、调整;②加强对发生过连续动作开关的管理仁如出现后加速动作的开关,及时进行机械状况的检查;③加强控制回路器件的检查和调整;④加强对真空泡真空度的测试;⑤不论试验与否至少每三年应进行一次机构的检查调试,每年雷雨前有选择性的进行转动模拟试验;⑥每三年进行一次绝缘电阻、回路电阻、交流耐压测试。
  (3)油断路器由于其故障有明显的规律性、普遍性和渐变性。为此,应采用①周期性小修和维护方式;②控制开关本体的开断次数,及时进行解体检查;③控制大修周期确保开关油密封性能和电气性能;④运行中每二年进行一次绝缘电阻、回路电阻、泄漏电流测试,每年进行一次绝缘油耐压试验。
  (4)对于配国产液压机构,由于液压机构性能不稳定渗漏油严重维护工作量大,我们建议仍延续一年一次的小修制度和二年一次的解体检修。
  (5)加强巡检及开关传动模拟试验,强化检修人员的设备状态巡检和消缺工作。首先工作重点做了调整,特别强调开关的实际动作模拟、控制回路的检查、转动部件的检查、设备附件的维护。通过每年的春季、夏季两次针对性巡检,一方面更全面掌握了设备的真实状态,做到心中有底,另一方面通过检查、维护,控制回路、转动部件的缺陷检出率明显提高,起到了提高整体状况的作用。
  (6)由于开展状态检修的根本目的是降低成本、提高供电可靠性。所以,我们在进行设备个体状态评估的同时结合设备组结构、电网结构进行间隔综合评估,以实现成本最低化、供电效益最大化的目的。具体原则是:①加强户内母线设备的防污能力仁加绝缘热缩;②逐步提高电缆的绝缘等级(由8.7kV提高到12kV );③间隔工作坚持“以小靠大”原则,统一时间减少重复停电;④对变电站一、二次设备进行综合评估,根据评估结果制定检修策略。
  
  4 结语
  
  实施状态检修是对检修制度的一次重大改革,也是企业实现利润最大化的重要手段。供电企业在开展输变电状态检修的各方条件日益具备时,状态检修必将成为变电设备检修的主流。本文结合××电力局的运行实际,深入分析开关设备的故障规律,提出了设备状态检修的整体策略,并依此制定状态检修应用导则,在实际中得到很好的应用,指导了变电设备状态检修工作的开展。
  
  参考文献
  [1]张金萍,刘国贤等.变电设备健康状态评估系统的设计与实现[J].现代电力,2004,21(4):45-49.
  [2]陈维荣,宋永华,孙锦鑫.电力系统设备状态监测的概念及现状[J].电网技术,2000,24(11):12-17.
  [3]苏鹏声,王欢.电力系统设备状态监测和故障诊断技术分析[J].电力系统自动化,2003 (1):61-65.