新技術(shù)在電氣設備狀態(tài)檢驗中的應用 

摘要：扼要地敘述了幾種新技術(shù)在電氣設備狀態(tài)檢驗中的應用。
1　引言
    傳統的電廠(chǎng)設備檢驗，都是按照《SD370-87電廠(chǎng)設備檢驗規程》規定進(jìn)行的。規程規定主機、主設備和輔助設備檢驗周期各為多少年，并由發(fā)電部分同一制訂檢驗轉動(dòng)計劃，將機組的檢驗性質(zhì)定義為大修、中修、小修和擴大性檢驗等，各設備的檢驗被安排進(jìn)不同的檢驗時(shí)段。在這種情況下，即使有些機組檢驗計劃安排的非常周密，也是針對某些非凡項目，其他常規項目仍然是按照轉動(dòng)計劃檢驗。不管設備該不該修，一到檢驗周期所有設備統統檢驗一遍。這樣做的直接后果是：①設備到期就修，造成人力、物力、財力的浪費；②給檢驗計劃的安排造成困難；③造成部分設備檢驗質(zhì)量失控；④個(gè)別不需要檢驗的設備由于經(jīng)常檢驗造成損壞。  酸堿計| 糖度計| 鹽度計| 酸堿度計| 電導計| 水分測定儀| 濁度計| 色度計| 粘度計| 折射計| 滴定儀| 密度計
設備狀態(tài)檢驗是指根據先進(jìn)的狀態(tài)檢測和診斷技術(shù)提供的設備狀態(tài)信息，來(lái)判定設備的異常和預知設備的故障，并在故障發(fā)生前進(jìn)行檢驗的方式。即通過(guò)應用現代檢驗治理技術(shù)，用先進(jìn)的設備狀態(tài)檢測手段和分析診斷技術(shù)，實(shí)時(shí)了解設備的健康狀況和運行工況，及時(shí)給出設備的壽命評估，然后根據設備的健康狀態(tài)，公道安排檢驗項目和檢驗時(shí)機，最大化地降低檢驗本錢(qián)乃至發(fā)電本錢(qián)，進(jìn)步設備的可用性。
狀態(tài)檢驗技術(shù)包含以可靠性為中心的檢驗技術(shù)和猜測檢驗技術(shù)。這項技術(shù)最初應用于航空、航天系統，后應用于核電站，現已成功地應用于發(fā)電廠(chǎng)設備的檢驗。電力系統的可靠性在很大程度上取決于電力設施的可靠性，隨著(zhù)電網(wǎng)容量的增大和用戶(hù)對供電可靠性要求的進(jìn)步，檢驗治理的重要性日益顯現。檢驗用度占電力本錢(qián)的比例也不斷進(jìn)步，檢驗用度同燃料用度一樣占有重要比例。如何采取公道的檢驗策略和制訂正確的檢驗計劃，保證在不降低可靠性的條件下節省檢驗用度，便成為電力部分面臨的重要課題。過(guò)往常用的計劃檢驗和以它為基礎根據經(jīng)驗決定延長(cháng)或縮短檢驗周期的做法已不能滿(mǎn)足需要，必須采用新技術(shù)。
2　設備狀態(tài)檢驗
以可靠性為中心的檢驗和猜測性檢驗是互相緊密聯(lián)系而又不同的兩個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。前者是在評估元件可能故障對整個(gè)系統可靠性影響的基礎上決定檢驗計劃的一種策略，后者是根據對潛伏故障進(jìn)行在線(xiàn)或離線(xiàn)丈量的結果和其他信息來(lái)安排檢驗的技術(shù)。其要害是依靠先進(jìn)的故障診斷技術(shù)對潛伏故障進(jìn)行分類(lèi)和嚴重性分析,以決定設備（部件）是否需要立即退出運行和制訂應對措施。因此，電力設備狀態(tài)檢驗技術(shù)涉及復雜的可靠性評價(jià)、傳感技術(shù)、信息采集處理技術(shù)、干擾抑制技術(shù)、模式識別技術(shù)、故障嚴重性分析、壽命估計等領(lǐng)域[1]。
實(shí)施狀態(tài)檢驗的條件是：①健全的設備治理體制；②完善的檢驗質(zhì)量治理體系；③靈活的設備運行方式；④齊全的設備治理臺帳；⑤高素質(zhì)的檢驗隊伍、運行隊伍和設備治理職員；⑥具備狀態(tài)檢驗的設備記錄和檢測手段；⑦先進(jìn)的測試、分析設備。
電廠(chǎng)的大部分設備要求實(shí)行狀態(tài)檢驗，常用的檢測技術(shù)有振動(dòng)檢測、油液分析、紅外線(xiàn)熱成像、超聲波檢漏、電機狀態(tài)檢測等[2]。這里僅就電氣設備作說(shuō)明。
狀態(tài)檢驗涉及的電氣設備，主要是針對需要經(jīng)過(guò)期效考驗并隨著(zhù)負載變化而出現的工況和壽命發(fā)生變化的電氣一次設備，包括發(fā)電機、斷路器、高低壓電動(dòng)機、大型變壓器、中小型變壓器、高壓開(kāi)關(guān)、隔離閘刀、CT（電流互感器）、CVT（電容式電壓互感器）、PT（電壓互感器）、避雷器、母線(xiàn)及連接、中壓開(kāi)關(guān)、配電變壓器、高壓套管、電力電纜、變頻器、整流組件、盡緣子、電力電容器等。這里先容一些新技術(shù)，不包括具體的設備選型，僅供設備訂購或治理時(shí)參考。
3　新技術(shù)的應用
（1）紅外線(xiàn)點(diǎn)溫計：可手持操縱，方便靈活，直觀(guān)迅速，幾乎適用于所有電氣設備的表面測熱和故障發(fā)熱檢測。
（2）紅外線(xiàn)熱像儀：既可以在線(xiàn)檢測電氣設備正常的運行狀況，也可以在檢驗中進(jìn)行熱像分析。它適用于發(fā)電機、斷路器、高低壓電動(dòng)機、大型變壓器、中小型變壓器、高壓開(kāi)關(guān)、隔離閘刀、CT、CVT、PT、避雷器、母線(xiàn)及連接、中壓開(kāi)關(guān)、配電變壓器、高壓套管、電力電纜、變頻器、整流組件、盡緣子、電力電容器等設備的檢測[3]。在停機檢驗中還可以輔助進(jìn)行發(fā)電機定子鐵損試驗和發(fā)電機轉子護環(huán)的拆裝工作等[4]。
（3）超聲波流量探測儀：適用于在線(xiàn)丈量發(fā)電機定子進(jìn)（出）水總管的流量、停機檢驗中發(fā)電機定子線(xiàn)棒的流量、高壓電動(dòng)機的冷卻水流量和斷路器附屬系統的冷卻水流量以及大型變壓器循環(huán)油系統的流量等。
（4）振動(dòng)分析系統：適用于大型發(fā)電機和電動(dòng)機的振動(dòng)檢測和分析，包括定子繞組端部振型分析、轉子軸系振動(dòng)分析、轉子軸振動(dòng)監視器。通過(guò)觀(guān)察軸承振動(dòng)的軌跡、均勻值的幅值和性質(zhì)來(lái)判定其振動(dòng)的題目等。
（5）發(fā)電機在線(xiàn)綜合分析專(zhuān)家系統：可以綜合發(fā)電機的各種工況參數，例如對溫度、電壓、電流、振動(dòng)、勵磁、盡緣、壽命等進(jìn)行分析，并對照專(zhuān)家系統給出結論和處理意見(jiàn)。
（6）發(fā)電機在線(xiàn)檢測裝置：包括發(fā)電機工況監測儀、發(fā)電機槽局部放電監測儀、無(wú)線(xiàn)電頻率監測儀、電刷工況監測儀、轉子繞組匝間短路監測儀、氫氣露點(diǎn)監測儀、氫氣漏進(jìn)水中監測儀、氫氣漏出發(fā)電機外監測儀等[5]。
（7）故障錄波器：適用于電氣設備故障情況下的參數記錄，也可以用于特定時(shí)段電氣設備的狀態(tài)分析。
（8）發(fā)電機定子繞組在線(xiàn)振動(dòng)分析系統：用于實(shí)時(shí)記錄、分析定子繞組的振動(dòng)情況。該技術(shù)要求在定子繞組端部加裝振動(dòng)傳感器。目前ALSTOM公司已在沙角C發(fā)電廠(chǎng)670MW機組和大亞灣核電站900MW機組上安裝使用[6]。
（9）發(fā)電機不抽轉子故障診斷技術(shù)：其主要結構是一個(gè)可以沿著(zhù)發(fā)電機氣隙爬動(dòng)的機械裝置（小車(chē)），小車(chē)上有光學(xué)探頭和振動(dòng)裝置（振動(dòng)頻率為20HZ）。不抽轉子就可以對發(fā)電機定、轉子進(jìn)行故障診斷。還可以進(jìn)行以下幾個(gè)方面的分析：運行特性分析（輔助設備、勵磁系統的運行數據分析，汽輪機發(fā)電機組軸系的軸電壓、軸電流分析，轉子繞組盡緣分析）；內部檢查（整個(gè)發(fā)電機本體及輔助設備的檢查，轉子繞組的盡緣檢查，勵磁裝置、繼電保護裝置、同期裝置的檢查）；水冷機組的流量分析（定子繞組水流量分析，定子冷卻水系統工況鑒定）；定子腔體試驗（定子槽鍥狀況測定，定子鐵芯層間盡緣質(zhì)量試驗，發(fā)電機軸承盡緣檢查）；繞組盡緣試驗（直流泄漏試驗，交流耐壓試驗，局部放電試驗）；保護、控制和同期試驗（發(fā)電機保護試驗，勵磁裝置試驗，同期裝置試驗，發(fā)電機輔助裝置、控制設備檢查）；振動(dòng)分析（發(fā)電機定子、轉子、汽輪機缸體、發(fā)電機基礎振動(dòng)分析等）。該技術(shù)已在石洞口第二發(fā)電廠(chǎng)使用[7]。
（10）在線(xiàn)熱態(tài)盡緣監測系統：可以在線(xiàn)丈量發(fā)電機、電動(dòng)機和變壓器的熱態(tài)主盡緣和軸承盡緣狀況等。
（11）運行小時(shí)計數器：安裝在開(kāi)關(guān)上的運行小時(shí)計數器，它用來(lái)顯示轉動(dòng)設備的實(shí)際運行小時(shí)數。根據運行小時(shí)數來(lái)安排開(kāi)關(guān)、電機和轉動(dòng)設備的檢驗。
（12）電能質(zhì)量治理器：它安裝在開(kāi)關(guān)或設備四周，可直接在開(kāi)關(guān)或就地控制盤(pán)上顯示設備的電能質(zhì)量，包括電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、頻率、用電量及原始參數，并可實(shí)現對設備的操縱和事故追憶打印輸出。還可利用通訊接口實(shí)現遠方數據的傳輸和將參數進(jìn)進(jìn)DCS畫(huà)面。這一裝置適用于高、中、低壓開(kāi)關(guān)控制系統。
（13）新型電機和節能電機：它可使運行本錢(qián)大大降低，設備可靠性大大進(jìn)步。例如采用Y2系列等新型電機，可使設備效率大大進(jìn)步；采用高防護等級電機，可進(jìn)步設備的適用環(huán)境能力和可靠性；又如在粉塵大的地方，應推廣使用封閉式電機，該電機風(fēng)路分內、外兩個(gè)部分，互相隔盡，通過(guò)冷卻器交換熱量。
（14）紅外線(xiàn)--色譜綜合分析法：利用紅外線(xiàn)檢測發(fā)現充油電氣設備可能的故障部位，配合色譜分析進(jìn)行定性判定。它適用于油浸式電力變壓器、高壓油斷路器、CT、CVT、高壓套管、電力電容器的故障檢測。
（15）Hydran201R氣體監視器：可以在線(xiàn)檢測變壓器油中氣體的含量，能及時(shí)有效地發(fā)現變壓器內部出現的早期故障。該技術(shù)是對離線(xiàn)色譜分析的重要補充。它適用于油浸式電力變壓器的在線(xiàn)檢測。該監視器已在珠海發(fā)電廠(chǎng)和河南新鄉供電局投運[8]。
（16）油樣在線(xiàn)分析儀：適用于油浸式電力變壓器、高壓油斷路器、CT、CVT、高壓套管、電力電容器的故障在線(xiàn)檢測[9]。
（17）在線(xiàn)SF6密度測試儀：適用于SF6斷路器的氣體密度監測。
（18）在線(xiàn)SF6微水測試儀：適用于SF6斷路器的氣體中微水含量監測。
（19）避雷器在線(xiàn)泄漏電流指示儀：適用于避雷器的在線(xiàn)泄漏電流指示和監測。