制订_电气设备状态维修导则_的原则框架

第 27卷 第 6期 电 网 技 术 Vol. 27 No. 6 2003年 6月 Power System Technology Jun. 2003 文章编号：1000-3673（2003）06-0064-04 中图分类号：TM707 文献标识码：A 制订《电气设备状态维修导则》的原则框架 刘有为 1，李光范 1，高克利 1，杜彦明 1，张 勤 2，牛晓民 3，孙维本 3 （1．中国电力科学研究院，北京 100085；2．武汉高压研究所，湖北省 武汉市 430074； 3．华北电力科学研究院，北京 100045） FUNDAMENTAL FRAME TO DRAFT “GUIDE FOR CONDITION MAINTENANCE OF ELECTRIC POWER EQUIPMENT” LIU You-wei1, LI Guang-fan1, GAO Ke-li1, DU Yan-ming1, ZHANG Qin2, NIU Xiao-min3, SUN Wei-ben3 （1. China Electric Power Research Institute, Beijing 100085, China; 2. Wuhan High Voltage Research Institute, Wuhan 430074, Hubei Province, China; 3. North China Electric Power Research Institute, Beijing 100045, China） ABSTRACT: The key issue of condition maintenance is how to work out a reasonable maintenance schedule based on the evaluation of the condition of electric power equipments. A graded approach to evaluate the condition of electric power equipments is proposed by means of grading and weighting of their condition information and a usable quantitized equipment condition evaluation system is established. Some basic principles relevant to the drafting of the “Guide for Condition Maintenance of Electric Power Equipment” are dissected and necessary arguments are performed. Three principles are emphasized on, i.e. analysis of equipment’s condition should be based on experiment (including on-line monitoring) and family quality fault events and itself quality events; hundred grade system used to evaluate equipment’s condition and experiment item should be introduced and employed; the necessity of digital administration should be considered at the beginning of mapping out the Guide. KEY WORDS: Condition maintenance; Electric power equipments; Guide 摘要：状态维修的核心是如何基于对设备状态的评估来制定 科学的维修计划。文中提出了通过对设备各类状态信息进行 评分并加权处理的方法，实现对设备状态的评分，并建立了 可操作的设备状态量化评估体系。还论述了有关制订电力行 业《电气设备状态维修导则》的一些基本原则，主要强调了 三个原则：设备状态的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 应基于试验（包括在线监测）、 家族缺陷和自身质量事件；引入设备状态和试验项目的百分 制评价方法；导则制订之初必须考虑数值化管理的需要。 关键词：状态维修；电气设备；导则 1 引言 电气设备状态维修在我国已酝酿了十余年，但 至今仍处在学术讨论范围中。对于状态维修的定 义，仁者见仁，智者见智。有人把状态维修简单化， 认为延长设备预试和检修周期就是状态维修，或者 反过来，认为状态维修就是延长预试和检修周期， 从而顾虑重重，担心松懈了设备监督工作；也有人 把 状 态 维 修 绝 对 化 ， 认 为 必 须 准 确 诊断设备的具体故障模式甚至要求实时在线监测， 才具备开展状态维修的条件。这两种极端均制约了 状态维修的开展，为了实质性推动状态维修工作， 必须在国内达成基本共识的情况下并借鉴国外相 关经验，制订电力行业《电气设备状态维修导则》 （以下简称导则）。本文深入探讨了状态维修的原 则、策略及实施方法。 2 基本原则 2.1 状态维修的概念应包括预防性试验 维修旨在保证设备的安全运行。我国的电气设 备维修体制实际上包括两个方面：①定期预防性试 验（简称预试）；②定期解体维修（简称检修）。其 中预试占整个维修工作量的 50%以上，在因设备维 修临时退出运行的时间中预试也占主要部分。近年 来，由于电力系统的迅速扩展和预试项目的不断增 加，预试的执行和分析质量受到了制约，国内已出 第 27卷 第 6期 电 网 技 术 65 现多起预试数据已有问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 而忽略分析致使投运后 出现重大事故的典例。此外，预试过程中发生误碰、 误操作等也屡见不鲜。根据初步调查，目前预试的 缺陷检出率很低，若要加强设备状态分析，应在适 当保守的前提下，依据设备状态对预试周期和项目 以及检修周期和策略进行调整，以突出重点和提高 质量，从而提高设备的安全运行指标。仅把状态维 修定位在检修上而不涉及预试，状态维修的概念是 不完整的，或者说只解决了现行设备维护体制的部 分问题。因此状态维修应该是状态预试加状态检 修。 2.2 应将各类设备一并考虑 预试及检修均要求设备退出运行，而设备一般 不易单独退出运行，通常一个间隔的设备必须同时 退出运行，因此电气设备的维护是相互关联和相互 影响的，必须统筹安排各类设备的维修工作以尽可 能保证设备的可用性。如果把维修的周期及项目上 升为一种管理策略，就必须将各类设备一并考虑。 2.3 应适宜于数字化管理 供电企业的主要设备均按周期进行预防性试 验和检修，而一台设备一次预试所得的数据就是成 百上千，若干年累积之后，一台设备就有数千或数 万个预试数据。分析设备状态时每一类数据又有相 应的判断或分析 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，还要对同一类数据进行横向 比较（检验个体之间是否存在显著性差异）和纵向 比较（检验状态信息的劣化趋势）。如果再考虑缺 陷、不良工况等，可以想象这项工作的艰巨性，靠 手工是难以胜任的。因此在导则制订之初必须考虑 数值化管理的需要。数值化管理就是将一些模糊的 概念量化，例如把设备状态分为优、良、中、合格 和不合格，用 5、4、3、2 和 1 来表示设备的分级 以适用于计算机管理，特别是MIS系统。 2.4 与《电气设备预防性试验规程》的衔接 《电气设备预防性试验规程》（以下简称《预 试规程》）是目前我国电力行业设备维护的指导性 文件，已对我国电网的安全运行发挥了积极的作 用。预防性试验所确定的原则在导则的设备状态评 估和分析中仍然是重要依据之一，但在导则中应注 意克服以下几方面的不足：①绝大多数预试项目的 判断标准是静态的，一般给出一个阈值（或称注意 值），而没有劣化速率的具体指标，其中个别项目 的阈值还有待完善，如避雷器阻性电流的规定等； ②预试数据分类偏于简单化，仅有合格、超标（不 合格）两种状态，没有更细致的评价相对优劣的方 法；③预试周期有较大的弹性范围（事实上也是为 状态维修考虑），但没有给出相应的选择依据；④ 没有考虑不良工况对预试或检修周期的影响，如断 路器开断短路电流的幅值、次数，变压器出口或近 区短路等；⑤没有考虑设备缺陷（包括自身和同类 设备）对预试或检修周期的影响；⑥未能及时考虑 1997年之后发展的一些新的试验手段，如变压器绕 组变形、红外检测等；⑦没有考虑在线监测技术的 应用；⑧未仔细考虑地域差异等。 2.5 与一些设备检修规程或导则的关系 目前除《预试规程》外还为一些设备制订了检 修规程，这些检修规程旨在规范设备检修的具体策 略、操作步骤及工艺。导则也涉及预试和检修，但 其目标是如何应用设备的各类状态信息，从而对预 试和检修的时机做出更加合理的规定。如何实施维 修及维修过程中的工艺要求则由具体设备的检修 导则或规程予以规范。 2.6 与在线监测的关系 可靠而有效的在线监测对于状态维修是有益 的，但在线监测并非必需。美国德州 900个变电站 中仅有 30 个站装有各类在线监测装置，2002 年 4 月笔者参观了达拉斯附近的两个站，一个站装有一 套断路器在线检测装置，运行了两年多，另一个站 装有一套变压器套管在线监测装置，运行了半年， 但状态维修在美国已进行了十余年。这很说明问 题。当然，高压套管、电流互感器等的介损和电容 量等在线监测技术趋于成熟，且确实能够起到事故 预知的作用，适当应用是有益的。 3 基本框架 3.1 状态分析和状态评分 制订一个可操作的导则会面临许多技术和策略 问题。作为一个指导设备维护的标准文件，它首先 应是可操作的，因为模糊的、概念化的条文使决策 的压力落到标准执行者身上，最终可能会导致标准 本身无法贯彻执行。此外导则还必须考虑地域的差 异，包括地理环境、供电网络环境等差异，即导则 要为本地化留有空间。因此导则应具有统一的原则 和程序，但贯穿导则的量化指标应既有缺省值，又 可以本地化。 此外，笔者认为，不宜把导则制订成一个设备 状态的诊断手册，这一方面是因为设备种类及其缺 陷的复杂性会使导则变得难以执行，甚至在 66 Power System Technology Vol. 27 No. 6 制订中便走入陷阱；更重要的是在目前的技术水平 下制定此类性质的标准文件还不现实。但状态维修 又需突出设备的状态评估，因此笔者提出了对设备 状态进行评分的解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，即综合设备的各类状态 信息，对设备的健康状态打分，分值为 0~100分， 0 分表示设备需要立即维修，如变压器轻重瓦斯动 作或红外检测套管头严重过热等；100 分则表示所 有预试数据均远离注意值或与优质产品的出厂值 相近，且既没有经历不良工况，又没有家族质量缺 陷史，即设备完全处于正常状态，无需维护。其他 情形的状态评分介于 0分与 100分之间。状态评分 有如几个优点： 1）打破了以往只有合格或超标两种状态，满 足了状态维修对设备状态进行更细分级的要求； 2）便于数字化管理； 3）摆脱了在维修活动之前试图诊断设备具体 缺陷的陷阱。 虽然根据目前的技术水平不能妄言 99 分设备 的状态就比 98 分的要好，但只要计分原则合理、 计分程序明确、操作简单、结果唯一性好，状态评 分值不失为一个好的指导状态维修的依据。对设备 状态与评分应进行必要的规范以使各类设备有一个 相近的标准，表 1为其推荐值。 表 1 设备状态与评分推荐表 Tab. 1 Reference form of equipment condition and grade 评 分 0~20 21~40 41~60 61~85 86~100 可能状态 立即安排维修 尽快维修 优先安排 延期/计划 延期 维护策略* E D C B A *维护策略有相应的文字说明 3.2 状态信息的构成及其评分 对设备状态进行评分所依据的信息称为状态 信息。运行工况是重要的状态信息，如变压器的过 负荷程度及时间、遭受短路情况（出口还是远端）、 操作过电压（峰值、次数等）、避雷器的动作次数 等；预试也是重要的状态信息，包括从监造、出厂 和交接到运行期间的预试；缺陷、检修、家族质量 史、在线监测也是状态信息的一部分。依据状态信 息 对 设 备 进 行 评 分 首 先 需 要 对 状 态 信 息进行评分。以预试项目为例，过去仅有合格或 超标两种状态，本导则扩展为百分制项目评分，其 中 100分对应于出厂值（交接值或首次预试值，但 对于多次返工才出厂的设备，可考虑以同类良好产 品的初值代之），或被行业认可的新产品初值，而 0 分对应于注意值（包括绝对值和劣化率）。 就预试项目而言，百分评分制与《预试规程》 中的“是非”制相比，其优势和意义是不言而喻的。 《预试规程》规定 220 kV 变压器油中色谱分析中 乙炔注意值为小于 5 mL/L，但痕量与 4.95 mL/ L显 然是有差别的；又如《预试规程》规定 0.75 U1mA 下的泄漏电流小于 50 mA 为合格，45 mA和 15 mA 虽然都算合格，但反映出金属氧化物避雷器（MOA） 阀片的状态并不相同；再如，运行了十年的MOA逐 年缓慢达到45 mA和运行了一年就达到45 mA，所反 映出的 MOA阀片的状态也不相同。《预试规程》没 有强调这些差别，而状态维修强调这些差别。 由于各个预试项目反映设备状态的敏感性并 不相同，同一设备各个预试项目的评分也可能有较 大差异，因此加权平均是综合各预试项目反映设备 状态的理想方式。令每一个预试项目有一个 权重系数 iw1 、一个评分值 in1 （参见表 2），就预试 项目而言，综合的设备评分值 r1为 åå == = 11 1 1 1 111 m i i m i ii wnwr (1) 式中 m1为实际进行的预试项目数。加权平均的优 点是：①不受预试项目多少的限制，发展新的项目 时只要给出该项目的评分规则和权重，即可 参与式(1)的计算；②式(1)也适宜于在预试或检修试 验中仅进行部分项目的情况，规则是有则加之；③ 设备装有在线监测装置时，在给出其权重和评分方 法之后，同样可以参与式(1)的计算。 具体操作时，一般考虑静态分值和动态分值两 个指标。静态分值表示预试数据接近注意值的程 度，最简单的计算方法是将同类优质产品的初值与 注意值之间分成100份，初值与注意值分别对应100 分到 0分。注意值既要参考《预试规程》 表 2 试验项目评分 n1i推荐表 Tab. 2 Reference form of experiment item grade 评 分 0~30 31~55 56~75 76~85 86~100 状态 接近或达到注意值，或 劣化趋势非常明显；与 同类设备相比有显著差 异。 接近但没有超过注意 值，劣化趋势一般；与 同类设备相比差异较为 明显。 介于最优（行业认可） 与注意值之间；劣化趋 势不明显；与同类设备 相比相当或略偏差。 远未达到注意值，没有 明显的劣化趋势；与同 类设备相比相当或偏 好。 接近出厂值或交接试验 值，且连续数次试验数 据稳定；与同类设备相 比偏好。 分类 E D C B A 第 27卷 第 6期 电 网 技 术 67 给出的注意值（除个别有明显不足的项目外），又 要顾及有较强技术实力的制造商给出的注意值，特 别是进口设备和新型设备。动态分值表示预试数据 接近注意值的速率，动态评分的依据是：同一劣化 水平下运行年数长的设备要比运行年数短的好，缓 慢劣化的设备比快速劣化的好。动态分值较为简单 的计算方法是：将相邻两次或三次（取其最大值） 预试数据的劣化率乘以基准预试周期，再加上最近 的试验值（其结果相当于下一次预试数据的预报 值），这一数值按静态评分法计算的分值，即作为 项目的动态评分。由于预试数据的稳定性比数据本 身大小更重要，预试项目的分值可以是30 %静态分 值和70 %动态分值的加权平均值。导则应用动态分 值这一概念时应注意数据分散性和劣化的区别，为 了避免混淆应该规定开始计算动态分值的数据范 围。 以 MOA 0.75U1mA下泄漏电流为例演示一下项目 分值的计算，设一MOA投运前的泄漏电流为13 mA， 一年后预试值为 15 mA，两年后预试值为 23 mA， 注意值为 50mA，基准预试周期为一年，按前述方 法计算的项目分值为60分；另一MOA, 投运前的泄 漏电流为22mA，一年后预试值为24mA，两年后预 试值为23mA，注意值、基准预试周期与前者相同， 按前述方法计算的项目分值为 73分。根据《预试 规程》，两个 MOA都合格且试验值相同，但项目评 分的结果是后者状态优于前者，直观地看，这是合 乎逻辑的。 除预试之外，家族质量缺陷记录也是影响设备 维护策略的重要方面。但缺陷的性质、家族的亲疏 关系等不同，影响的程度也不同。 同理，这一影 响可以表达为 åå == = 22 1 2 1 222 )()( m i i m i ii wnwr (2) 式中 in2 ， iw2 分别为家族质量缺陷记录评分及 权重；m2 为家族缺陷总台次数（包括正常设备）。 若设备无缺陷，评分为 100%，设备如有致命缺陷， 评分为 0%。其他情况介于 100%与 0%之间，参见 表 3和表 4。 表 3 质量缺陷（质量事件）记录评分 n2i Tab. 3 Grade of quality defect record 评分 0%~29% 30%~54% 55%~79% 80%~100% 缺陷 描述 对设备安全 运行有严重 现实威胁 对设备安全 运行有现实 威胁 对设备安全 运行有潜在 威胁 较轻或基本 不影响设备 的安全运行 分类 D C B A 表 4 家族质量缺陷权重 w2i Tab. 4 Weight of family quality defect 家族的亲 疏关系 同制造商同 型号同图纸 同制造商 同型号 同制造商同 电压等级 权重 3n 2n 1.5n 表 4中，n为相同或类似的缺陷在不同的设备 上重复出现的次数。如甲公司共有某制造商某型号 同 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 设备 12台，其中两台出现同样的缺陷，且 缺陷评分为10%，根据式(2)和表4有 %42 23)212( 23%10)212(%100 2 2 2 =´+- ´´+-´=r 上述结果表明，考虑家族质量缺陷因素，其他 10 台设备的维修周期应缩短 42%。 除上述影响因素外，设备自身经历的不良工况 （如出口短路、雷击等）、预试超标、运行（如各 类报警器）等反馈的质量问题，均可能对设备状态 造成威胁。笔者把这些统称为设备自身的质量事 件，制定设备维护策略时必须考虑设备自身的质量 事件，因此给出一个综合影响指数 Õ = = 3 1 33 m i inr (3) 式中 m3 为设备自身质量事件次数；n3i 为设备自 身质量事件评分，根据对设备状态潜在影响的大小 （性质和程度），取值为 0~1，其中 1表示质量事件 对设备状态没有或基本没有影响，0 表示影响是致 命的，其他情况介于 0与 1之间。分类办法可以参 照表 3。关于不良工况，可暂不考虑是否实际对设 备造成损害，只要发生这样的情况且在程度上已有 可能对设备状态造成损害，便记录并参与式(3)的 评分。若无法得到不良工况记录，可忽略此项，或 取其统计平均值。 r1、r2、r3均为决定维护策略的重要因素且相 互独立，因此，总的设备维护策略因子 r可表达为 ewrrrr 321= (4) 式中 ew 为设备岗位权重，按岗位的重要性可分为 0.9、0.95、1.0。上列各式对于不同类型的设备可以 有不同的形式，但为了对设备统一处理可将 r的取 值约定为 0~100，并大致符合表 1的要求。 3.3 对组件的处理 像变压器、断路器等有组件设备，如变压器的 分接开关、套管、冷却器等。这些组件的缺陷应独 立应用上述评分体系，并取各组件状态评分的最小 值作为整体的评分值。这个分值是决定设 （下转第 76页 continued on page 76） 76 Power System Technology Vol. 27 No. 6 所有接地电值，雷击跳闸率比单避雷线实际降低约 1/2。 （4）500kV和 750kV架空线路的唯一方案是 单回、相水平排列、双避雷线保护。 500kV 和 750kV架空线路雷电绕击闪络是雷 击跳闸的主要起因。若进一步减小绝缘子串长度、 降低绝缘冲击强度并且缩短避雷线与导线之间垂 直距离，将会增大雷电绕击率。这对于采用正保护 角避雷线的架空线路是一个最不利的影响因素，可 采取增高避雷线支持高度或固定档中避雷线以减 少其移动次数。 （5）北方哈萨克斯坦 1150kV 架空线路雷 击跳闸率，在标称电压运行时年跳闸率为 0.4 次/100km·年（1150kV架空线路降压 500kV运行时 不应跳闸）。1150kV 架空线路运行经验总量为 16700 km·年（从 1986年至 1995年），其中在标称 电压运行 3000km·年；在 1150kV架空线路运行全 部期间内，雷击跳闸 21 次。跳闸基本原因是在耐 张转角杆塔范围内雷电绕击导线。迫切要求改善避 雷线保护，提高 1150kV架空线路耐雷性要靠使用 负保护角避雷线的直线杆塔和耐张转角杆塔。 （6）提高架空线路不间断供电可靠性的后备 措施是自动重合闸，特别是快速重合闸和单相重合 闸。雷击跳闸时自动重合闸成功系数的运行经验数 据是：110~500kV 架空线路为 0.6~0.8，750kV 和 1150kV架空线路为 0.8~0.9。自动重合闸可部分地 补偿接地困难时的架空线路耐雷水平低的情况，但 采用自动重合闸不应减少使用中的防雷保护基本 措施，因为接地短路会降低变电所断路器操作资 源。 （7）特别应注意弱绝缘杆塔的防雷保护。在 弱绝缘杆塔以及易击杆塔上安装过电压限制器，即 中国的交流无间隙金属氧化物避雷器是很有效的。 参考文献 [1] Ð Ä 153-34.3-35.125-99．Ðóêîâîäñòâî ïî çàùèòå ýëåêòðè÷åñêèõ ñåòåé 6~1150êâ îò ãðîçîâûõ è âíóòðåííèõ ïåðåíàïðÿæåíèé [S]．Ñàíêò-Ïåòåðáóðã èçäàòåëüñòâî ÏÝÈÏÊ，1999． [2] Ìèíèñòåðñòâî Ýëåêòðîñòàíöèé è Ýëåêòðîïðîìûøëåííîñòè ÑÑÑÐ． Ðóêîâîäÿùèå óêàçàíèÿ ïî çàùèòå îò ïåðåíàïðÿæåíèé ýëåêòðîòåõ- íè÷åñêèõ óñòàíîâîê ïåðåíìåííîãî òîêà 3~220êâ [M]．ÃÝÈ，1954． [3] DL/T 620-1997．交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[S]． 收稿日期：2002-12-26。 作者简介： 许 颖（1930-），男，教授级高级工程师，长期从事电力系统过 电压防护科研工作。 （编辑 马晓华） （上接第 67页 continued from page 67） 备是否需要退出运行和列入维护计划的依据，但实 施维护时各组件的维护方案仍可依据各部件的独 立评分来制定。 3.4 状态维修的实施 实现设备状态评分后如何指导状态维修也是 需要认真研究的问题。重大设备如大型电力变压器 （简称变压器）、断路器等，运行期间的质量监督 措施对于确定下次维修的时间具有重要而直接的 影响，色谱、油温、油试验、红外以及震动监测等 预试数据应及时参与式(1)的计算，并及时更新设备 的评分和维修周期。设备评分只与维护的周期有 关，设备是否有缺陷、有何种缺陷、严重程度如何 应在停电全面试验之后根据试验结果来确定。 4 结语 本文阐述了制订《电气设备状态维修导则》的 基本框架和思路，主要强调了以下三项原则：①设 备状态的分析应基于试验（包括在线监测）、家族缺 陷和自身质量事件；②引入设备状态和试验项目的 百分制评价方法，打破了是非制；③导则制订之初 必须考虑数值化管理的需要。 致 谢 本文吸收了徐德宝、巩学海、朱跃、滕乐天、 杨积久、唐世宇以及出席起草小组第一、二次会议 其他专家提出的许多有益建议，在此表示感谢。 收稿日期：2003-01-17。 作者简介： 刘有为（1962-），男，博士，高级工程师，主要从事大气环境对 外绝缘的影响、电气设备状态维修和在线监测的研究工作； 李光范（1955-），男，硕士，高压所副所长，高级工程师，主要 从事电力设备安全运行研究、高电压试验技术等工作。 （编辑 马晓华）