发电厂电网电气设备的状态检修技术研究

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【摘  要】发电厂装机容量和输配电网规模不断增大。由于自然、设备和人为等因素，电力系统不可避免会发生故障，故障如果不能迅速恢复供电则会造成企业巨大的经济损失和社会影响。作为核心组成部分的电气设备的可靠性水平是关系正规企业内部电网安全可靠长周期运行的关键问题。系统地研究发电厂电气设备的可靠性检修及防范维修技术，保证企业的安全稳定长周期生产是一个非常重要的研究课题。 

【关键词】发电厂；电气设备；供电电网  前 言  近年来，我国电力系统发展很快，交流750kv系统已于2005年10月在西北电网投入运行，±800kv系统也在规划建设当中。技术进步不仅能够推动行业的发展，而且能够促进技术自身的发展。电力系统的快速发展，同时又促进了电力设备制造、系统运行与维护、监测监控与综合自动化等技术的不断进步。其中，电气设备状态监测与故障诊断技术就是一个典型的例子。故障诊断是根据设备运行状态信息查找故障源，并确定相应决策的一门综合性的新兴科学。它能实现设备在带负载、不停机的情况下，通过使用先进的技术手段，对设备状态参数进行监测和分析，判断设备是否存在异常或故障、故障的部位和原因以及故障的劣化趋势等，以确定合理的检修时间和方案，进而达到减少事故停机损失、提高设备运行的可靠性和经济效益、降低设备维修费用等目的。对于规模和容量越来越大、电压等级不断提高的庞大的电力系统来说，状态监测与故障诊断技术的应用，显然具有非常显著的社会、经济等多方面的意义和价值。  随着电力设备电压等级的提高、容量的增大，多年来形成的、一直发挥着重要作用的电力设备预防性试验制度，正面临着严峻的挑战。电力系统中越来越多的管理者和工程技术人员已经强烈地意识到，电力设备的维修制度由传统的预防维修发展为状态维修已势在必行。这说明，电气设备状态监测和故障诊断技术在应用和推广过程中，还有许多问题未解决。令人可喜和欣慰的是，这一领域的广大专家、学者和供电部门的现场技术人员等，一直朝着状态监测的方向做着各种努力，并不断取得新的进展和成果。  1. 发电厂电气设备维护技术的发展  发电厂的电气设备检修经历过三个阶段，分别是：事故检修→定期检修→状态检修。  在五十年代以前，主要以事故检修为主要采取的方式，就是一旦设备出现故障或事故后才进行检修。这是基于那时没有形成象现在这样庞大的系统网络，因此设备发生故障时的影响面小，同时大部分设备都比较简单，设备的设计裕量大而且修复容易，设备停运对企业的经营活动影响不大，人们的依赖性也没有现在这样强烈，所以当时只进行简单的日常维护和检修，没有开展系统的检修。  等到六十年代至七十年代，电厂的设备生产效率逐渐增高，设备的突发故障造成的经济损失越来越大，怎样减免和减少经济损失越来越被提到当前议程，因而对设备的定期预防检修逐渐成为一必要体系作为研究对象。当时，前苏联为了提前预防设备出现故障，逐渐发展了定期检修操作内容，这类检修方式为在我国和东欧各国推广应用并延续到现在。  设备的定期检修是一种按时间顺序形成的一种检修方案，设备的定期检修理论依据是：设备经过定期检修，周而复始地恢复到接近新设备的运行情况。因此，设备检修工作的内容与周期都是预先通过计划安排设定的，不管设备的状态如何，到时间就要修，目的是为了延迟或防止故障的发生，以期望达到最大限度地保证设备运行的可靠性。但这种定期检修的管理制度往往是以牺牲企业的自身经济利益为代价的，在设备尚未发生缺陷且可正常运行的情况下就进行停运检修甚至更换设备，从而造成了不必要的人、财、物的浪费。  状态检修是通过对设备状态进行监测，然后按设备的健康状态来安排检修的一种策略。主要内容是对采集的在线实时、在线非实时和离线数据, 经过数据处理子系统对原始数据的分析、加工和处理；将处理后的数据按照其数据特征分别触发状态监测引擎和故障诊断推理引擎，各自进入状态监测子系统和故障诊断子系统流程工作。进入状态监测流程的数据，通过数据监视/曲线监视/报警监视等功能，实现对发电机运行工况的在线监测，尤其是对发电机定子绕组热故障的协同分析和诊断；同时也实现了对发电机进相运行时的静稳储备变化情况的实时监视。进入故障诊断子系统流程的数据，分别在运行/检修时，经过在线数据处理子系统和离线数据处理子系统的处理，生成故障的先兆，触发推理机。在人机交互子系统的支持下，以在线诊断、离线诊断和在离线相结合等多种方式相互继承、相互启发的综合诊断方法，对发电机故障进行诊断，在诊断出发电机故障预警的同时，并以专家建议的形式给出先兆描述、诊断意见、运行、检修和试验的应对措施和预防措施。应用“定子绕组温度指纹计算技术”和“动态门槛值技术”，实现对定子绕组热状态的实时监视和定子绕组热故障的诊断和预警；应用”发电机变参数数学模型”计算技术，实现对发电机转子匝间短路及严重程度诊断。  针对具体设备而言，状态检修即根据设备的状态来安排检修计划，实施设备检修。在运行过程中利用状态监测和诊断技术，了解设备的状态信息，在故障发生前进行检修。  2. 状态检修的作用及其必要性  (1)状态检修是通过对设备结构特点、运行情况、试验结果等情况综合分析，确定设备是否需要检修，检修中需要进行哪些项目，具有很强的针对性，可以取得较好的检修效果；(2)对于状态好的设备可以延长检修周期，从而节省大量的人力、物力和财力；（3)克服了定期检修的盲目性，充分保证设备的安全性和供电可靠率；(4)符合电力生产“安全为基础，效益为中心”的原则和国家的政策要求。  3.状态检修的组织管理  实施设备状态检修是一项系统工程，只有建立健全组织机构，制定相应的规章制度，明确各部门的职责，协调一致，才能取得良好的效果。组织机构可分3个层次，即决策层、专业层和操作层。  (1)决策层主要负责对状态检修工作的领导，以及审核与审批评估小组提交的优化了的检修策略。决策层应由厂级领导及有关部门负责人组成；(2)专业层是研究设备检修策略的专门工作小组，主要是采用一定的评估手段，确定适合本厂的检修策略。包括确定各个设备采用的检修方式、制订或修订相关管理制度和工作流程、选择配备必要的监测设备及软件等。专业层需要由能深刻理解评估方法及非常熟悉设备的专家组成；(3)操作层是具体负责设备管理和设备状态信息采集人员，其主要职责是按规定完成对所辖设备的检查、测试和数据采集、进行设备异常分析、趋势分析和设备性能评估并提交设备状态报告和初步的检修建议。  4. 结束语  电厂实施设备状态检修，使大量的检修工作变为监测工作，使检修周期符合设备本身的特点及持续运行的要求，使得很多原来必须大修的项目在中小修期间、正常停机期间、甚至备件切换期间完成，可以用少量的检修工作，花最少的检修费用，保持机组的安全可靠性，提高机组可用率，从而在新的电力形势下最大程度地提高发电厂的竞争力。