（电气工程专业论文）变电设备运行状况评估实用方法的研究.pdf

华北电力大学工程硕士专业学位论文 i i l lll i l llui l l l l lu l y 17 9 6 7 0 6 摘要 电力系统中变电站是电力输送过程中的重要节点，承担着电力电压等级转换、 负荷潮流分配等重要任务，变电站内一次设备运行状况直接影响输电网乃至电力系 统的安全稳定性和可靠性。 由于国民经济及电力系统发展的需要，对变电设备运行可靠性和可用率要求越 来越高，按照常规的检修维护周期无法满足设备维护要求，因此需要对这些设备的 运行状况、缺陷情况、曾经发生的异常事故情况进行统计分析评估，做出科学合理 的设备状态评估，依据评估结果确定合理的设备检修周期及检修维护项目，推行状 态检修。 关键词：可靠性，状态量，评估，检修策略，状态检修 a b s t r a c t t h et r a n s f o r m e rs u b s t a t i o ni nt h ep o w e rs y s t e mi sa ni m p o r t a n tn o d ei np o w e r t r a n s m i s s i o na n di tu n d e r t a k e sal o to fi m p o r t a n tt a s k s ，s u c ha s v o l t a g eg r a d e t r a n s f o r m a t i o na n dl o a df l o wd i s t r i b u t i o n ，e t c ，o n ee q u i p m e n to p e r a t i o nc o n d i t i o ni nt h e t r a n s f o r m e rs u b s t a t i o nd i r e c t l yi n f l u e n c e st h es e c u r i t y ，s t a b i l i t ya n dr e l i a b i l i t yo ft h e t r a n s m i s s i o ng r i da n de v e nt h ep o w e rs y s t e m d u et ot h en e e do fn a t i o n a le c o n o m ya n dp o w e rs y s t e md e v e l o p m e n t ，t h e r e q u i r e m e n t sf o rt r a n s f o r m a t i o ne q u i p m e n to p e r a t i o nr e l i a b i l i t ya n da v a i l a b i l i t yb e c o m e h i g h e ra n dh i g h e ra n dt h er o u t i n em a i n t e n a n c ep e r i o dc a nn o tm e e te q u i p m e n t m a i n t e n a n c er e q u i r e m e n t s ，a n dt h e r e f o r ew en e e dt oc o u n t ，a n a l y z ea n de v a l u a t et h e o p e r a t i o nc o n d i t i o n s ，d e f e c tc o n d i t i o n sa n da b n o r m a la c c i d e n tc o n d i t i o n so ft h e s e e q u i p m e n ta n dm a k eas c i e n t i f i c a n dr a t i o n a l e q u i p m e n tc o n d i t i o ne v a l u a t i o n ，a n d f i n a l l yd e t e r m i n ear a t i o n a le q u i p m e n tm a i n t e n a n c ep e r i o da n dm a i n t e n a n c ei t e m sa n d c a r r yo u tc o n d i t i o n b a s e dm a i n t e n a n c ea c c o r d i n gt oe v a l u a t i o nr e s u l t s j i n gw e i ( p o w e rs y s t e ma n a l y s i s ，o p e r a t i o na n dc o n t r 0 1 ) d i r e c t e db yp r o f b a oh a i k e yw o r d s ：r e l i a b i l i t y ，s t a t ep a r a m e t e r ，e v a l u a t i o n ，m a i n t e n a n c es t r a t e g y ， c o n d i t i o n b a s e dm a i n t e n a n c e 华北电力大学工程硕士专业学位论文 目录 中文摘要 英文摘要 第一章绪论l 1 1 选题背景及其意义1 1 2 国内外研究动态3 1 2 1 设备缺陷统计分析3 1 2 2 设备运行状况统计分析4 1 3 统计方法4 1 3 1 回归分析4 1 3 2 主成分分析5 1 3 3 聚类分析5 1 3 4 模糊集5 1 4 本论文的主要研究内容6 第二章变电设备运行情况分析7 2 1 引言7 2 2 系统概况8 2 3 断路器运行情况分析8 2 3 1 历年断路器运行异常情况8 2 3 2 断路器运行情况分析1 2 2 4 隔离开关运行情况分析1 3 2 4 1 隔离开关事故障碍及异常缺陷情况统计1 3 2 4 2 隔离开关事故类型统计13 2 4 3 隔离开关事故原因分析1 4 2 5 互感器运行情况分析，1 5 2 5 1 电流互感器运行情况分析1 5 2 5 2 电压互感器运行情况分析1 6 2 5 3 互感器更新改造情况17 2 6 变电设备运行情况分析结论1 8 2 6 1 电力设备的运行状态划分1 9 2 6 2 状态量确定的原则依据1 9 2 6 3 基本状态量的确定1 9 一 ， i 华北电力大学工程硕士专业学位论文 第三章变电设备运行状况评估实用方法2 1 3 1 设备运行状况评估方法的选择依据2 1 3 2 设备运行状况评估方法的选择2 1 3 3 设备运行状况评估方法的确定2 1 3 4 状态量评估标准2 2 3 4 1 断路器状态量评估标准2 2 3 4 2 隔离开关状态量评估标准3 1 3 4 3 互感器状态量评估标准3 5 3 5 状态评估4 0 3 5 1 断路器单元评估4 0 3 5 2 隔离开关单元评估4 1 3 5 3 互感器单元评估4 1 3 6 与状态量评估结果相关联的设备检修类型分类和检修项目的确立4 l 3 6 1 检修类型分类4 1 3 6 2 检修项目4 2 3 7 依据状态量评估结果检修策略的制定4 2 3 7 1 检修策略包含的内容4 2 3 7 2 变电设备检修策略4 2 3 7 3 新投及老旧变电设备在制定检修策略时的区别4 3 3 8 完善输变电设备状态评估推行状态检修体系的其他工作4 4 第四章变电设备运行状况评估方法应用实例4 5 4 1 断路器状态评估及检修策略确定4 5 4 2 变压器状态评估及检修策略确定4 8 4 3 小结5 0 第五章结论与展望5 1 参考文献5 2 致 谢一一j 5 5 在学期间发表论文和参加科研情况5 6 i i i 。 华北电力大学工程硕士专业学位论文 第一章绪论 随着电力体制改革和国民经济的的迅猛发展，国家电网公司建设“一强三优 电网总体思路的提出，电网建设步伐在逐年加快。变电设备从定期计划检修向状态 检修过度是必然趋势和系统、供电可靠性的必然要求，虽然近年来在关键设备上采 用了部分在线监测手段，为设备的运行状态监视和故障诊断提供了一定的参考，但 对于变电设备开展状态检修提供可靠依据的比例还十分有限，这就需要通过变电设 备投运前基础资料、运行信息、试验检测数据、历次检修报告和记录、同类型设备 的参考信息等特征参量进行收集、汇总，作为设备状态的评估基础，近而选择实用 的设备状态评估方法，确定科学合理的检修策略，推进状态检修，提高变电设备安 全稳定运行的可靠性。 1 1 选题背景及其意义 电力系统是一个由发电、输电、配电三部分组成，其中有电网上级的各类型发 电厂组成电力系统的电源部分，上网电力通过电力网进行传输，再经由变电站进行 电压等级的变换，经输电网和配电网到达最终用户的发输配的电力生产过程。其中 电力网部分承担着电力生产的外运任务，而变电站是电力输送过程中的重要节点， 承担着电力电压等级转换、负荷潮流分配等重要任务，并且此项任务由变电站内的 一、二次设备及附属设备来承担，特别是变电站内一次变电设备运行状况直接影响 输电网乃至电力系统的运行稳定性和可靠性。 再者由于国民经济及电力系统的发展需要，对变电设备运行可靠性和可用率要 求越来越高，并且随着输电网规模的不断扩大，以东北电网为例，2 0 0 0 年共有已投 入运行5 0 0 k v 变电站8 座，变电容量约1 2 7 7 2 m v a ，截止到2 0 0 8 年底，已投入运行 5 0 0 k v 变电站2 2 座，变电容量约2 7 7 7 2 m v a ，并且随着国家电网公司建设“一强三 优 电网总体思路的提出，电网建设步伐在逐年加快。由此看来，变电设备运行维 护量在维护人员增加有限的情况下成倍增长，维护量逐年增加，按照常规的检修维 护周期无法满足设备维护的要求。同时国民经济的发展，对于电力这一国民经济发 展的基础能源行业的供电可靠性要求也越来越高，加之受系统运行方式的影响，按 常规定期检修维护设备而使运行设备脱离系统的检修时间要求逐渐减少，并且近年 来随着先进生产加工工艺及电力产品质量的不断提升，现有的定期检修方式已与设 备运行质量水平不相适应，而且存在严重缺陷，例如由于系统方式影响而使关键设 备不能脱离运行系统而导致检修维护不足、设备历年运行记录数据正常而又定期退 出运行系统进行维护造成的维护过剩或由于采用新型加工生产工艺而在运行1 5 年 华北电力大学工程硕+ 专业学位论文 内免维护的设备进行维护的盲目维护情况。 同时由于变电站采用不同厂家、不同时期、不同生产加工技术工艺的产品，最 主要的是即使同一厂家、同一生产批号的产品，由于运行环境、日常维护质量的不 同，其运行可靠性、无故障率和可用率也会有所差别，针对不同安装地点的设备维 护也需要有针对性。现阶段采用的习惯性做法是按照规程规定对同一电压等级的设 螯采用定期预防性试验的维护检修方式和故障后检验维修方式相结合的办法，这就 造成在耗费大量人力物力的同时又带来因为设备停运检修而导致的供电可靠性下 降，同时也不排除设备经过预防性试验过后在下一个试验周期内发生故障的可能。 另外，变电设备按规程进行的定期维护还要考虑到人员技术水平和维护检修环 境所带来的负面影响，例如某厂站按规程规定需要每年对某一电压等级的s f 6 气体 聱进行s f 6 微水含量、开关合闸接触电阻、传动试验等项目的测试，连续八年的 施试结果均合格，无明显变化，但此开关在运行过程中发生了防爆膜破裂而导致接 地故障，使开关被迫退出系统运行进行事故后修理，事后分析原因有两条与定期维 沪玎火多少有关，一是定期进行s f 6 微水含量测试s f 6 取样使开关气体压力下降接 近临界值，二是频繁的开关合闸电阻测试及传动试验加之触头润滑脂过少、挥发使 开关触头磨损掉削，在开关内电场的作用下形成放电桥，二者合- j j n 之其他原因致 使开关内部放电，压力激增防爆膜破裂。在对故障开关的检查过程中还发现，由于 操作频繁，开关建压次数较多，开关操作机构液压油裂化，内部发现肉眼可见杂质， 该杂质进入分合闸阀及逆止阀阀体，致使开关液压机构建压频繁，开关分合闸动作 时间同比较长。 近年来很多国内外的变电站的主要设备，如变压器、高压电抗器等大型充油设 备引入了油色谱分析等在线监测设备，但也只作为设备运行状态的辅助监测手段， 不能够完全依赖其作为该设备确定检修期的主要依据，并且变电设备的种类很多， 有些设备适合采用在线监测，如大中型充油充气设备，有些设备无法采用在线监测， 如充油充气量较少的电流电压互感器、断路器液压机构等，而有些纯机械设备如隔 离开关等无法引入在线监测手段，这就需要对这些设备的运行状况、缺陷情况、曾 经发生的故障异常情况进行统计分析评估，做出科学合理的设备状态评估结果，寻 求实用的设备状态评估方法，根据评估结论确定合理的设备检修周期及检修维护项 目。 依据此评估方法，针对某些类型设备的故障异常情况进行统计分析，根据积累 的经验和以往检测数据，采用一定的技术手段分析其运行状况、异常情况、故障原 因，对设备的故障及其发展趋势进行诊断和评估，采取有效对策，推行设备的状态 检修进程，尽量减少维护工作量，尽最大可能提高设备的系统中的有效运行时间， 2 华北电力大学工程硕士专业学位论文 提高设备的可靠性和可用率，在尽可能减少维护投入、故障损失的情况下提高设备 的可靠利用律。 1 2 国内外研究动态 为了适应市场经济发展，满足供电优质服务，提高供电可靠性和降低生产成本 等需要，确立一种先进合理的状态检修策略是十分必要的【l 】。绝大多数电力公司通 常依据国标规程及检验周期对变电设备进行周期性维护【2 3 】，仍然打不破春秋两检的 规律。这样增加维护工作量的同时也人为的增加了在维护过程中由于维护人员水 平、工艺标准差异、维护环境等因素造成的维护质量问题。最后的结果虽然在检修 过程中避免了隐患设备发生严重故障的可能，但同时也出现了缩短设备健康运行周 期的问题【4 ，5 】。因此，对设备的缺陷情况、运行状况、曾经发生的异常故障情况进行 统计分析，作出科学合理的设备健康状况评估，并根据评估结果确定合理的检修工 期及检修策略具有重要的意义【6 7 j 。 1 2 1 设备缺陷统计分析 设备缺陷是指运行或备用的设备发生了威胁设备和人身安全、影响经济运行、 降低健康水平、影响设备载荷能力或寿命以及造成电能质量不合格等异常现象需进 行处理的设备隐患【8 ，引。 设备缺陷是整个设备运行过程中反映出来的一组重要信息，这组信息中包含了 设备运行的众多情况【1 0 , 1 1 】。了解到设备的具体状况、操作维护中存在的问题，便可 合理安排设备的运行和检修，使设备管理工作更加细致、有效，为高层管理人员指 挥生产、编制设备规划和工作计划提供依据【1 2 , 1 3 1 。 缺陷分析的方法很多，可以从简单的缺陷计数到严格的统计建模。缺陷分析中 的统计数据及分析指标既是对设备质量的权威评估，也是判定设备是否能够交付使 用的重要依据1 1 4 】。 按照缺陷严重程度、缺陷来源、缺陷类型、缺陷性质等方面进行分类和统计， 计算以下各种缺陷的分布情况。 ( 1 ) 缺陷按发现方法的分布； ( 2 ) 缺陷按严重程度等级的分布； ( 3 ) 缺陷按系统模块的分布，并按模块缺陷密度排序。 对于测试和运行过程中发现的缺陷进行缺陷分类，按照其类型分布，找出那些 关键的缺陷类型，进一步分析其产生的根源，从而制定针对性的改进措施。 通过对功能上的分布情况进行分析，可以了解哪些模块处理比较难，哪些设备 质量比较差，有利于设备质量的改进和提高。缺陷起源分布报告，显示了缺陷产生 3 华北电力大学工程硕士专业学位论文 的根本原因上的分布情况，这种分析会帮助改进设备质量。 1 2 2 设备运行状况统计分析 加强企业生产设备的动态管理，降低故障频率，降低寿命周期费用，提高设备 的综合效率，就是要对设备运行状态实施跟踪监测与控制，并将其不断变化的状态 信息进行综合分析处理，并结合生产计划有效地采用预防性维修和日常维护保养措 施，保障企业的生产【2 3 1 。因此设备运行状况统计分析，是设备动态管理中极其重要 的一环，是对设备实施动态管理的基础。 要对设备运行状况进行系统的统计分析，首先要在设备操作岗位上建立岗位巡 检原始记录本。岗位操作人员要及时记录下巡检的时间、存在的问题、处理的方法， 设备的检修时间及主要内容等较为全面的设备运行维护状况信息。记录仅是运行状 ”：0 分析的第一步，下一步就要求设备技术管理人员对设备的运行维护状况进行 定期的认真细致的统计、整理，为统计分析提供可靠、准确的数据。 移备的运行统计分析以及设备故障维修履历统计分析，可以详细准确地了解设 备状沈，合理地提出检修计划，并目的明确地进行一些设备改造，使生产决策者通 过对上个月、上季度或上年度同期情况分析，合理安排生产，进行设备的日常维修 或大修，提高设备的运转效率。 1 3 统计方法 统计学是一收集、分析数据的方法论科学【2 6 1 。它具有成熟的数学基础，可以很 好的对数据进行解释。近年来，由于存在大量数据迫切将其转换成有用的信息和知 识，并将获取的信息和知识广泛用于各种应用领域中【2 7 1 。统计方法引起了信息产业 界的极大关注。常用的统计方法，包括传统的统计方法( 回归分析、主成分分析、 判别分析和聚类分析) 和其他一些非机器学习的方法( 模糊集、粗糙集和统计学习 理论) 。 1 3 1 回归分析陉8 2 9 1 所谓回归分析法，是在掌握大量观察数据的基础上，利用数理统计方法建立因 变量与自变量之间的回归关系函数表达式( 称回归方程式) 。在回归分析中，当研 究的因果关系只涉及因变量和一个自变量时，叫做一元回归分析；当研究的因果关 系涉及因变量和两个或两个以上自变量时，叫做多元回归分析。此外，在回归分析 中，又依据描述自变量与因变量之间因果关系的函数表达式是线性的还是非线性 的，分为线性回归分析和非线性回归分析。通常线性回归分析法是最基本的分析方 法，遇到非线性回归问题，可以借助数学手段转化为线性回归问题处理。 4 华北电力大学t 程硕士专业学位论文 1 3 2 主成分分析们 主成分分析是设法将原来众多具有一定相关性的指标，重新组合成一组新的相 互无关的综合指标来代替原来指标。通常数学上的处理就是将原来p 个指标作线性 组合，作为新的综合指标。如果将选取的第一个线性组合即第一个综合指标记为 f 1 ，我们希望f 1 尽可能多的反映原来指标的信息。最经典的方法就是用f l 的方差 来表达，即v a r ( f 1 ) 越大，表示f 1 包含的信息越多。因此在所有的线性组合中所选 取的f 1 应该是方差最大的，称f 1 为第一主成分。如果第一主成分不足以代表原来 p 个指标的信息，再考虑选取f 1 即选取第二个线性组合，为了有效地反映原来信息， f l 已有的信息就不需要再出现在f 2 中，用数学语言表达就是要求c o v ( f 1 ，f 2 ) = 0 ， 称f 2 为第二主成分，依次类推可以造出第三，四，第p 个主成分。 1 3 3 聚类分析 聚类是一种常用的描述方法，寻求可以识别有限的类别或聚类集合来描述数 据。聚类在数据挖掘中应用的例子很多【3 1 , 3 2 】，但其核心只有两个，一个是样本的 相似度量问题，一个是聚类的准则问题。 1 3 4 模糊集啪1 模糊集是表示和处理不确定性数据的重要方法。模糊集不仅可以处理不完全数 据、噪音或不精确数据，而且在开发数据的不不确定性模型方面是有用的，与传统 方法相比可提供更灵巧、更平滑的性能。 现代电力系统日趋复杂，对电力设备运行可靠性的要求不断提高。设备缺陷以 及设备运行状况的统计分析对加强企业生产设备的动态管理，降低故障频率，降低 寿命周期费用，提高设备的综合效率有着非常重要的研究意义。 随着电网的不断发展和电力系统专业高级维护人员的日益紧缺，国内绝大多数 电力公司仍然依据国标规程及检验周期对变电设备进行周期性维护，仍然打不破春 秋两检的规律，增加维护工作量的同时也人为增加了在维护过程中由于维护人员水 平，工艺标准差异、维护环境等因素造成的维护质量问题，不但增加了维护的工作 量，同时也增加了人为破坏健康设备的可能，最后的结果虽然在检修过程中降低了 隐患设备发生严重故障的可能，也不排除检修预防性试验过后又发生故障的可能， 同时也由于检修工艺、检修质量存在问题而人为缩短设备健康运行周期。国外先进 发达国家由于人员成本的过多考虑、加之过分依赖、相信设备的制造工艺水平，大 多以设备出厂规定检修年限作为设备维护和更换的时间表，小缺陷不及时处理、大 缺陷更换设备，造成非常极端的没有真正利用设备的实际可靠运行价值。 近年来很多国内外的变电站的主要设备，如变压器、高压电抗器等大型充油设 5 华北电力大学工程硕士专业学位论文 备引入了油色谱分析等在线监测设备，但也只作为设备运行状态的辅助监测手段， 不能够完全依赖其作为该设备的主要确定检修期的依据，并且变电设备的种类很 多，有些设备适合采用在线监测，如大中型充油充气设备，有些设备无法采用在线 监测，如充油充气量较少的电流电压互感器、隔离开关、断路器液压机构、避雷器 等等，这就需要对这些设备的运行状况、缺陷情况、曾经发生的异常故障情况进行 统计分析，做出科学合理的设备健康状况评估，根据评估结果确定合理的检修工期 及检修维护项目，确保安全运行。 国外一些发达国家，如澳大利亚越网公司已开始运行其设备运行状态专家评估 体系，依据专家评估体系得出的结论来指导确定变电设备的检修日期、检修项目、 设备更新报废，在降低维护成本的同时大大缓解了供电可靠性与设备检修之间的矛 盾。 1 4 本论文的主要研究内容 本文围绕一区域电网公司2 0 0 0 年- 2 0 0 8 年主要变电一次设备的运行情况，进行 以下主要工作： 1 、选取区域电网内各变电站主要的几类一次设备，对其历年来的运行状况，事故、 异常、缺陷情况进行归类统计，以运行中设备的故障、异常、缺陷数据为基础进行 分析； 2 、针对电力系统变电站设备缺陷类型和统计分析结果，确定关系到设备安全运行 的主要和辅助状态参量，依据状态量对设备安全状况的主次决定作用，选择科学合 理实用的评估方法，对现有不同类型、不同投运时期的运行设备进行评估； 3 、根据评估结论结合可能产生的评估风险，确定科学合理的设备检修维护策略， 推行状态检修。 6 华北电力大学工程硕士专业学位论文 2 1 引言 第二章变电设备运行情况分析 随着电网建设的步伐加快，电网科技含量的提升，新技术、新装置的大规模 应用，以及企业自身发展的要求和社会供电服务承诺工作的推进，对安全生产，提 高供电可靠性和优质服务提出了更高的要求，改变原有周期检修的固定模式，寻求 设备检修新思路成为一种必然。输变电设备状态检修这一工作，国外先进电力企业 已在稳步推进，国内供电企业寻求探索实践的呼声也较大。 状态检修不是简单的延长设备的检修周期，也可能是缩短检修周期。状态检修 是在保证设备安全的基础上，通过状态评估结果直接为制订检修计划、策略提供明 确的依据，改变以往不顾设备状态、“一刀切 地定期安排试验和检修的模式，因 此必须纠正状态检修概念混乱，盲目延长试验周期的不当做法。 电力生产过程对于变电设备维护来讲主要包含以下过程： 1 、控制设备的初始状态，要通过对设计、选型、制造、建设、交接等各环节 的技术监督，对设备初始状态有清晰、准确的了解和掌握； 2 、通过加强运行监视、认真开展设备检测、试验等工作，及时收集、归纳、 处理设备运行信息，确切掌握设备运行状态； 3 、采取有针对性的设备维护、检修措施，及时处理设备缺陷和隐患，恢复设 备健康水平，保持设备具有良好的运行状态。 由此产生的变电设备的状态信息资料可归纳为： 1 、原始信息资料，主要包括：铭牌参数、型式试验报告、订货技术协议、设 备监造报告、出厂试验报告、运输安装记录、交接验收报告等。 2 、运行信息资料，主要包括：运行工况记录信息、历年缺陷及异常记录、巡 检情况、不停电检测记录、断路器动作次数；断路器故障跳闸记录( 故障跳闸次数、 继电保护及自动装置提供的故障电流的波形、相别、幅值、持续时间等) 等。 3 、检修信息资料，主要包括：检修报告、例行试验报告、诊断性试验报告、 s f 6 气体检验报告；在线监测信息、特殊测试报告、部件更换情况、检修人员对设 备的巡检记录等。 4 、其他信息资料，主要包括：同型( 同类) 设备的运行、修试、缺陷和故障 的情况、相关反措执行情况、其他影响设备安全稳定运行的因素等。 原始信息资料在设备正式投入电网运行前已经随着设计、选型、安装、调试 等过程结果固定，而运行信息、检修信息、其他信息资料伴随于设备运行的全寿命 过程，其结果直接关系到变电设备的安全、稳定运行状态和可靠性、可用率。 7 华北电力大学工程硕士专业学位论文 因此开展状态检修必须以设备的信息收集为基础，要在设备制造、投运、运行、 维护、检修、试验等全过程中，通过对投运前基础信息、运行信息、试验检测数据、 历次检修报告和记录、同类型设备的参考信息等特征参量进行收集、汇总、分析， 为设备状态评估奠定基础。依据收集到的各类设备信息，确定设备状态和发展趋势。 2 2 系统概况 截止2 0 0 8 年1 2 月底，东北电网有限公司直接经营管理的国有资产包括5 0 0 千 伏输电线路5 0 条，总长7 0 0 8 9 3 4k m ；5 0 0 千伏变电站2 2 座，5 0 0 千伏变压器9 3 台，总容量2 7 7 7 2m v a ；2 2 0 千伏输电线路4 5 条，总长2 5 2 7 4 3 8k m ：2 2 0 千伏变 电站2 1 座，2 2 0 千伏变压器3 2 台，总容量2 9 7 4m v a ；6 6 千伏输电线路8 6 条，总 长1 2 4 1 9 1 7 k m ，6 6 千伏变电站3 9 座，其中6 6 千伏变压器6 7 台，总容量1 4 4 2 8m v a ； 电抗器补偿容量8 3 4 7m v a r ，电容器铭牌容量1 2 2 8m v a r 。以上资产分别由沈阳、长 春、锦州、齐齐哈尔、哈尔滨超高压局、赤峰和通辽供电公司共同运行维护。 2 3 断路器运行情况分析 2 3 1历年断路器运行异常情况 1 、断路器事故障碍及缺陷情况统计 表2 - 1 断路器事故障碍及缺陷情况统计 时问电压等级总台组事故障事故障缺陷台缺陷率 段数碍台次碍率 次 2 0 0 0 。 5 0 0 k v9 9 台9 台9 0 9 3 2 0 台 3 2 3 2 3 2 0 0 32 2 0 k v 1 2 1 台2 台 1 6 5 2 4 5 台2 0 2 4 8 其他断路6 7 台 o o 3 0 台4 4 7 8 器 2 0 0 4 -5 0 0 k v1 2 6 台8 台6 3 5 1 4 7 台11 6 6 7 2 0 0 5 2 2 0 k v1 3 5 台2 台1 4 8 6 1 台4 5 1 9 其他断路8 3 台 0 0 9 台1 0 8 4 器 2 0 0 6 -5 0 0 k v1 6 0 台6 台3 7 5 5 2 台3 2 5 0 2 0 0 72 2 0 k v2 9 9 台oo 3 8 台1 2 7 1 其他断路7 8 台 4 7 8 5 器1 6 3 台 oo 2 0 0 85 0 0 k v2 1 3 台2 台0 9 4 2 7 台1 2 6 8 8 华北电力大学工程硕士专业学位论文 2 2 0 k v2 5 6 台1 台0 3 9 5 台1 9 5 其他断路 1 7 0 台 o1 7 6 3 台 器 o 其他断路器：6 6 k v 、3 5 k v 、1 0 k v 断路器 2 、断路器事故障碍类型分析 ( 1 ) 、事故障碍部位统计 表2 - 2 断路器事故障碍部位统计 电压等级总台组数事故障碍部位 断路器本体 操作机构 5 0 0 k v2 5 台7 台1 8 台 2 2 0 k v5 台 1 台4 台 其他断路 00o 器 ( 2 ) 、断路器本体事故障碍类型分析 表2 - 3 断路器本体事故障碍类型统计 电压等级总台组数事故障碍类型 绝缘击穿放 内部部件脱 灭弧室故障 其他 电落 5 0 0 k v7 台1 台3 台2 台 1 台 2 2 0 k v 1 台 01 台oo 其他断路器o o 00o 断路器本体事故障碍类型在本文中说明如下： a 、绝缘击穿放电：断路器罐体或气室内部存在由于安装时清洁不彻底、运行过程 中触头产生的杂质聚集，在电场的作用下形成导电桥，超越绝缘气体的临界值而发 生击穿放电； b 、内部部件脱落：开关在分合闸过程中的振动导致螺栓松动，联板材质受力问题 损坏，提升杆轴套脱出，各类轴销损坏脱落； c 、灭弧室故障：灭弧室、屏蔽罩本身故障，触头磨损，滑动密封不良漏气，辅助 合闸电阻故障，回路电阻值超标； d 、其他：引线端子松动、变形、开裂、严重发热，分合闸位置指示不正确，断路 器基础下沉、变形等； ( 3 ) 、断路器操作机构事故障碍类型分析 表2 4 断路器操作机构事故障碍类型统计 i 电压等级l 总台组数f事故障碍类型i 9 华北电力大学t 程硕+ 专业学位论文 二次回路各种阀体液压油管路工作缸 其他 5 0 0 k v1 8 台4 台5 台4 台2 台3 台 2 2 0 k v4 台 1 台2 台1 台 0o 其他断路器 000oo0 断路器操作机构事故障碍类型在本文中说明如下： a 、二次回路：断路器操作机构中的电气部分及接线。分合闸控制线圈，断路器辅 助行程接点、转换接点，储能电机回路，就地远方控制回路，气体密度、储能压力 监视回路及整定值，时间控制回路及整定值； b 、各种阀体：阀故障可总结为阀口、钢球受损，杂质垫在阀口造成阀口封闭不严， 阀体间密封圈装配不当，密封圈材质不良，阀针折断弯曲造成断路器拒绝动作； c 、液压油管路：高低压液压油管爆裂，管路与液压泵的接头、与阀体的接头及管 之间的接头爆裂瞬间泄压； d 、工作缸：主要为各部密封圈封闭不良喷油泄压； e 、其他：气压表泄压导致断路器严重漏气，液压油泵电机烧损等； 以上事故障碍的发生导致断路器拒绝动作，发生严重的设备损坏并导致考核性事故 后果。 3 、断路器缺陷类型分析 ( 1 ) 、缺陷部位 表2 - 5 断路器缺陷部位统计 电压等级总台组数缺陷部位 断路器本体操作机构 5 0 0 k v 5 4 6 台1 3 2 台 4 1 4 台 2 2 0 k v 3 4 9 台1 0 9 台2 4 0 台 其他断路1 2 0 台3 8 台8 2 台 器 ( 2 ) 、断路器本体缺陷类型分析 表2 - 6 断路器本体缺陷类型统计 电压等级总台组断路器本体缺陷类型 数电阻电瓷柱缺绝缘气导电体连接件其他 容陷体 5 0 0 k v1 3 2 台3 9 台2 5 台3 2 台6 台9 台2 1 台 2 2 0 k v1 0 9 台1 9 台2 6 台3 5 台3 台7 台1 9 台 其他断路3 8 台 o6 台1 5 台1 台1 台1 5 台 器 1 0 华北电力大学工程硕士专业学位论文 断路器本体缺陷类型在本文中说明如下： a 、电阻电容：辅助合闸电阻阻值、均压电容容量超标，外部瓷绝缘体破损； b 、瓷柱缺陷：瓷柱铁瓷结合部渗漏气，法兰盘连接处密封不良、锈蚀，瓷件破损， 瓷件表面污秽放电或电晕； c 、绝缘气体：s f 6 气体密度降低，微水含量上升或超标； d 、导电体：动静触头磨损，回路电阻加大，阻值超标、触点温度超标； e 、连接件：连接件锈蚀、变形，引线接头温度异常，连接件配合间隙超标； f 、其他：均压环变形，断路器本体加热带、驱潮加热带异常损坏，套管电流互感 器异常，气体压力表损坏等； ( 3 ) 、断路器操作机构缺陷类型分析 表2 7 断路器操作机构缺陷类型统计 电压等级总台组数断路器操作机构缺陷类型 二次回路 机构渗漏 各种阀体液压油管工作缸其他 路 5 0 0 k v4 1 4 台8 6 台7 3 台7 4 台4 9 台 2 7 台1 0 5 台 2 2 0 k v2 4 0 台5 4 台3 4 台3 6 台2 9 台 1 0 台7 7 台 其他断路器8 2 台3 8 台 oo0 04 4 台 断路器操作机构缺陷类型在本文中说明如下： a 、二次回路：断路器操作机构中的所有电气部分及接线。分合闸控制线圈、断路 器辅助行程接点、转换接点接触不良，储能电机回路断线，加热驱潮元件损坏、回 路断线，就地远方控制回路，气体密度、储能压力监视回路及整定值，时间、温度 控制回路及整定值； b 、机构渗漏：机构本体渗漏油； c 、各种阀体：阀口、钢球受损，杂质垫在阀口造成阀口封闭不严，阀体间密封圈 装配不当，密封圈材质不良，阀针折断弯曲造成断路器储能电机频繁启动； d 、液压油管路：高低压液压油管渗漏，管路与液压泵的接头、与阀体的接头及管 之闻的接头渗漏； e 、工作缸：主要为各部密封圈封闭不良导致泄压，造成断路器储能电机频繁启动， 同时影响断路器的固有动作时间； f 、其他：气压表渗漏导致断路器气体泄漏，频繁补气，液压油泵电机堵转、碳刷 磨损等； 断路器缺陷大部分是通过日常巡视、监视信号反应或在检修作业试验渠道发现 的，虽然未造成设备损坏、扩大事故范围等严重后果，但距发生设备损坏事故仅一 步之遥，必要时需要停用设备、线路或相关元件才能进行缺陷处理，导致设备临时 华北电力大学t 程硕士专业学位论文 检修，中断设备的连续运行记录。 2 3 2断路器运行情况分析 从历年断路器运行异常情况统计表中的事故障碍率和缺陷率可以看出，在电力 系统改革之前，区域电网中的5 0 0 k v 系统由省公司维护，受维护力量、产品质量和 资金限制，加之5 0 0 k v 电网结构薄弱，2 2 0 k v 系统处于环网运行状态，电网负荷分 配碰依赖于2 2 0 k v 电网，对5 0 0 k v 系统设备没有特殊重视，设备整体水平较低，事 故障碍率和缺陷率较高。 随着区域电网公司的成立，5 0 0 k v 系统划归区域电网公司直接管辖，电网建设 逐步加快，5 0 0 k v 网络变成电力输送骨干网，将全部的资源用于5 0 0 k v 系统电网的 建设及设备的更新改造，使断路器的整体运行水平逐年提高。 l 、5 0 0 k v 变电站建设投运进程及断路器运行台组数情况 表2 - 85 0 0 k v 变电站建设投运进程及断路器运行台组数 时间 2 0 0 0 1 22 0 0 3 1 22 0 0 5 1 22 0 0 7 1 22 0 0 8 1 2 5 0 0 k v 变电站8 座1 3 座1 5 座1 9 座2 2 座 5 0 0 k v 断路器9 9 组 1 2 6 组 1 6 0 组2 1 3 组 2 2 0 k v 断路器1 2 1 组 1 3 5 组 2 9 9 组2 5 6 组 其他断路器6 7 组 8 3 组 1 6 3 组 1 7 0 组 2 0 0 8 年末相比2 0 0 7 年末的断路器总量存在差异是由于有一座5 0 0 k v 变电站 及一座升压站为5 0 0 k v 的火电厂资产划归国家电网公司直接经营管理。 2 、区域电网公司针对5 0 0 k v 变电站断路器技术改造更新进程 表2 - 95 0 0 k v 变电站断路器技术改造更新进程 改造进程 2 0 0 3 1 22 0 0 5 1 22 0 0 7 1 22 0 0 8 1 2合计改造率 5 0 0 k v 断路器4 4 组3 9 组3 组1 8 组1 0 4 组 4 8 8 3 2 2 0 k v 断路器8 组4 9 组1 6 组1 5 组8 8 组3 4 3 8 其他断路器0 组0 组0 组0 组0 组 o 3 、区域电网公司5 0 0 k v 变电站断路器运行状况逐年提高原因解析 区域电网公司在发展中，5 0 0 k v 变电站由2 0 0 0 年的8 座发展到2 0 0 8 年的2 2 座，运行断路器由2 0 0 3 年的2 8 7 台组发展到2 0 0 8 年的6 3 9 台组，5 0 0 k v 断路器的 缺陷率由2 0 0 3 年的3 2 3 2 3 降至2 0 0 8 年的1 2 6 8 ，主要与下列因素有关： ( 1 ) 、从变电站建设初期的设备设计选型入手，严把设备选型关，选择技术水平较 高的厂家的断路器产品，大量选用了加工工艺优良的进口设备，如瑞士a b b 、美国 a b b 、日本东芝、法国西门子公司的断路器产品； 1 2 华北电力大学工程硕士专业学位论文 ( 2 ) 、随着改革开放技术的引进，在国家鼓励提高装备业制造水平的基础上，由中 国制造到中国创造的理念在逐步形成，随着特高压技术的研发应用与三峡工程的成 功投产，国内断路器生产厂家的技术、加工设备、材料、工艺水平也在逐渐提高， 与进口设备的差距在逐渐减小，断路器产品的技术性能已完全满足当前需要； ( 3 ) 、区域电网公司成立后，在加快进行电网建设的同时，投入大量的专项改造资 金，对老旧断路器进行技术更新改造； ( 4 ) 、在整体更换部分断路器的同时，严格按照断路器检修导则、评估导则及大修 滚动计划安排，投入专项资金对缺陷断路器进行改造性大修； 通过以上几项手段和渠道，使现有运行断路器的技术水平、运行可靠性大大提 高，事故障碍和缺陷几率大大降低。 2 4 隔离开关运行情况分析 2 4 1 隔离开关事故障碍及异常缺陷情况统计 表2 - 1 0 隔离开关事故障碍及异常缺陷情况统计 截止电压等级总台组数事故障事故障缺陷异缺陷异 时间碍台次碍率常台次常率 2 0 0 35 0 0 k v3 4 4 台1 台0 2 9 8 0 台 2 3 2 5 1 22 2 0 k v 4 4 8 台 o o4 7 台1 0 4 9 其他 1 11 台002 0 台1 8 0 2 2 0 0 55 0 0 k v4 0 3 台2 台0 5 0 6 6 台 1 6 3 8 1 2 2 2 0 k v 5 8 2 台 o0 5 7 台 9 7 9 其他1 2 0 台 0o5 台4 1 7 2 0 0 75 0 0 k v4 6 7 台3 台0 6 4 3 6 台7 7 1 1 2 2 2 0 k v y 1 0 5 台 oo3 9 台3 5 3 其他1 6 3 台 00 3 9 台 2 3 9 3 2 0 0 85 0 0 k v6 0 4 台1 台 o 1 7 1 9 台3 1 5 1 2 2 2 0 k v 9 8 4 台 002 4 台8 8 2 其他2 3 8 台 oo o o 其他：6 6 k v 、3 5 k v 、1 0 k v 隔离开关，总量存在差异是由于有一座5 0 0 k v 变电 站及一座升压站为5 0 0 k v 的火电厂资产划归国家电网公司直接经营管理。 2 4 2 隔离开关事故类型统计 表2 - 1 1 隔离开关事故类型统计 1 3 华北电力大学工程硕士专业学位论文 电压等故障台故障分类 级组总数合分不导电元传动部瓷柱污机构二其他 到位件损坏件故障 闪断裂次元件 故障 5 0 0 k v 2 0 8 台6 1 台2 7 台4 9 台4 台6 5 台2 台 2 2 0 k v 1 6 7 台2 4 台3 6 台3 8 台 4 6 台2 3 台 o 其他6 4 台6 台1 4 台9 台2 l 台1 4 台 o 2 4 3 隔离开关事故原因分析 根据隔离开关事故( 事故、障碍、异常、缺陷) 成因分析，造成隔离开关故障 的原因主要有以下几点： 1 、合分不到位：调整不当是原因之一，主要由两方面造成，一是安装时没有调整 好，一是检修时没有调整好；机械变形是另一因素，北方冬夏季温差大，铝制 导电杆配合钢制操作杆，二者随环境温度变化的膨胀系数不同，导致机械变形 严重，加之现场调整时只能适应调整时温度，无法预留考虑温度变化裕度，由 于5 0 0 k v 隔离开关机械尺寸较大，这一点因素反映更加明显； 2 、导电元件损坏：铝制导电管锈蚀，形成锈层剥落，铜铝过度位置电化学反应， 造成接触电阻超标，接线端子、导线线夹、导电带过热，导电触指脱落、变位， 触指弹簧压力变化最终导致回路接触电阻超标，导电元件过热损坏； 3 、传动部件故障：这一故障直接导致隔离开关拒合、拒分或分合不到位，造成部 件损坏的原因一是传动部件材质自