电力设备的寿命评估

1、.：.；电力设备的寿命评价郝江涛，刘念，幸晋渝，薄丽雅，陈卓(四川大学电气信息学院，四川成都610065)摘要：综述了电力设备寿命评价的各种方法、实际，引见了国内外对电力设备寿命评价技术的研讨动态，同时还对变压器、发电机和电动机的寿命评价方案进展了论述。关键词：电力设备；寿命评价；方法；实际 Abstract: Different methods and theories for life evaluation of power equipment have been summarized, and the research developments of life evaluation te

2、chnique for power equipments at home and abroad have been introduced as well. At the sa me time, the life evaluation schemes for transformer, generator and electric mot or have been set forth.Key words: power equipment; life evaluation; method; theory电力设备的寿命评价是一项复杂的系统工程。变压器、发电机、电动机等大型电力设备经数 万小时的运转，实

3、践上就是长期的热处置或者高强度的负荷实验，资料老化、绝缘受损等问题是高温运转的必然结果，尤其是那些超期服役的电力设备，除少量报废外，大部分仍在运用，老化问题日益突出，延伸寿命运用根据缺乏，风险性很大。为了有效延伸电力设备的运用寿命，让投资和报答有一个最正确平衡，必需进展寿命评价1。如何科学地评价 其剩余寿命，保证超期服役的电力设备平安运转是一个亟待处理的问题。1国内外电力设备寿命评价技术的研讨动态 1.1日本电力设备寿命评价技术简介日本对电力设备部件剩余寿命评价的方法是按照1987年日本自然资源与能源署与日本国际贸 易与工业部结合公布的国家导那么进展的，第一阶段的研讨内容包括3部分：1用制造锅

4、炉 与汽轮机的典型资料进展破坏性与非破坏性实验，同时进展解析分析作寿命评价，比较这3 种方法并提出其各自的运用范围；2在实践运转部件上作非破坏性实验或取样作破坏性 实验并进展解析分析，进一步验证3种方法的适用范围；3对3种方法综合评价，总结出 各种改良方法。第二阶段的研讨任务包括超临界机组设备部件的寿命评价以及疲劳-蠕变损 伤的非线性数学模型。1.2美国电力设备寿命评价技术简介美国电力研讨院采用多数国家运用的“三级评价法并制定出较完好的“综合寿命管理程序 作为美国电力企业寿命管理任务的通用导那么。在三级评价任务中，“一级评价是在企业 上层机构中进展的，尽量运用现有资料进展企业规模的全面综合分析

5、，包括发电规划、电网 规划、用电规划与老厂寿命评价更新改造做经济分析对比。“二级评价以设备的无损检测 为主要手段配合普通常规技术检查。“三级评价普通需求破坏性实验、各种取样、机理研 究，甚至需求安装一些监测系统来最终确定损伤根源并提出处理方法。中国的寿命管理任务目前还是处于初级阶段，它仅限于某些技术专业内的活动，而且只作为个别设备、部件必要时的平安评价手段。 2电力设备寿命评价的方法及实际2.1寿命评价方法简介电力设备寿命评价方法分为三类：1解析法：根据各种运转情况下的材质老化数据和本机组运用时间、温度、应力大小及其分布情况、起停次数等工况，利用各种曲线、公式综合判别，然后可以预测部件的剩余寿

6、命。该方法可以评价设备的恣意部位，但机组运转时间长的话，机组的资料性能将发生变化，影响评价精度。同时这种方法是间接评价设备寿命的，有很多局限性。2破坏性检测法：从有代表性的部位获得试样后，进展相应的性能实验并进展组织断口情况分析、化学成分分析及碳化物分析，而后进展综合判别，进而预测部件资料的剩余寿命。这种方法在实践机组上取样有两种方式，一种是从评价的机组上直接取样；另一种是从电厂改换下来的、经过长期运转后的部件取样，其数据准确性高。第一种方法受构造限制，相应部位的取样会有各种困难；第二种方法需求有机组运转情况的详细记录。3非破坏性检测法：不破坏机组部件，经过外部丈量、实验就可以定量掌握材质情况

7、，因此也称无损检测法。该方法不需求切割小型样品，仅在实物外表上测定，比较方便。但该方法也有其局限性，由于资料的固有特性偏向较大，即使一样的部件，运转条件不同，那么资料的老化程度也各不一样。实践上，在对机组部件进展寿命评价时，为使结果更加可靠，往往将以上的3种方法综合运 用。2.2寿命评价技术新实际如今已出现了各种新的实际运用于电力设备的寿命评价，其中有以下几种：1神经元网络实际，该实际具有高度非线性、并行处置、自学习等优点。在对转子剩余寿命的评价中，首先确定自顺应BP人工神经元网络评价模型构造，然后对选择的样本进展训练，调理网络衔接权数使输出与目的值逼近，对于曾经训练好的网络，只需输出预测样本

8、，经过网络训练就可以得到剩余寿命的运算。2可靠性技术，实践上就是运用概率断裂力学，思索工程中的诸多随机要素，可给人们提供部件在当前缺陷形状下的可靠度，提供整个部件在继续运转过程中可靠度的变化趋势，给寿命管理提供更为客观科学、有预见性的指点。3突变实际，它可以用于突变事件的建模和预测，对资料裂纹的演化模型作出预测。 3变压器、发电机、电动机的寿命评价3.1变压器的寿命评价目前关于变压器的寿命难于准确计算，这是由于影响寿命要素的多维性和大量随运转时间而 随机变化的不确定情况呵斥的。通常有两种方法用于粗略估计变压器的寿命，第一种是统计 法，它对运转中的变压器进展统计，然后评价寿命，这种方法本钱低，但

9、对新开发的变压器 很难在出厂前获得寿命数据；第二种是整机加速寿命实验法，该法用变压器试品或模拟试品 进展加速寿命实验来评价寿命，这种方法本钱高，难以描画元器件损坏的内在机理。针对这 两种方法存在的缺陷，文献3提出一种新的方法来评价变压器的寿命，该方法是 基于变压 器绝缘纸聚合度的测定，从而根据绝缘纸聚合度计算出变压器寿命，该方法可以为制造厂在出厂前向用户提供变压器的预期寿命，还可以估计运转中的变压器剩余寿命。人们通常以为变压器的寿命，即油纸绝缘的寿命是由绝缘纸板纤维素的热老化决议的。这里有两种方法可以判别绝缘寿命4，一是测定老化绝缘纸的抗拉强度，并将其强度损失50% 作为资料的寿命终点。二是测

10、定纸纤维素分子聚合度DP值。当聚合度下降到DP=200时，以为资料寿命到达终点。国外有人对变压器提出“绝缘年龄的概念。“绝缘年龄的评价依托的是对绝缘形状参量数据分析处置的结果，而可靠性评价是一种运用丈量绝缘老化数据估计剩余寿命的概率统计运用技术。随绝缘年龄的添加，可靠性降低。文献5提出了用人工神经网络来判别变压器绝缘老化程度和评价剩余寿命。人工神经网络本质是模拟人脑信息处置的 功能，能映射高度非线性的输入、输出关系。传统的行业导那么将变压器的寿命仅归因于绝缘 纸的热老化，针对这一说法，文献6提出了一种评价变压器寿命最有效的方法。 对变压器的老化机理进展了数学分析。老化函数F(p)=Kt，式中t

11、是时间；K是化学反响速率常数，对于根本的化学反响，K=K0e-BT,T是绝对温度。当资料特性劣变到设定的极限值时，那么该资料的寿命已尽。该资料的寿命为：L=F(P(EOL)K=AeBTAD公式类似的阅历公式为：L=eP；该式中：P是常数，是摄氏温度。上述公式是在一定实验条件下以资料某一特性的假定寿命规范表示该资料的寿命期限。评价变压器可靠性的最正确途径是严密监测变压器油中的气体分解，分解气体分析是检测变压 器中的问题的最有效途径。人们在研讨油的含烃量、纸样的DP值与变压器寿命的内在联络，以期找出绝缘资料的固有寿命及其剩余寿命的最有效方法。3.2发电机的寿命评价目前确定电机绝缘系统剩余寿命有两种

12、方法，一是监视导致劣化的应力，该方法不是定量 地确定剩余寿命，由此确定的剩余寿命是很保守的，有些缩短绝缘寿命的应力不是很容易监 测。二是经过监测和实验，察看各种征兆，然后根据阅历判别剩余寿命。但是该方法要求 有丰富的阅历和多次停机检修，针对这一问题，文献7提出用马尔可夫模型就可 以用离散 型变量法和延续型变量法较快的计算出电机的剩余寿命。高压成型线圈及低压嵌套线圈的绝 缘构造耐热等级评定符合老化寿命公式：lgL=A+B1T 式中L为绝缘寿命，T为绝对温度，A、B为待定常数，这里绝缘资料的老化速率B可以用文献8 所用的逸气分析-气相色谱技术(EGA-GC)求得，由此就可以求出大电机的绝缘寿命。对

13、于大电机定子绕组绝缘剩余寿命的估计，文献9提出的方法根底是定期对介电丈量结果介电损耗要素和电容进展数学处置。在不同 温度下得到的介电丈量结果要变换到参数温度上来。能够的击穿电压在原理上等于一个电压值，在这个电压下介电性能与电压的变化函数符合通常的界限点。这种景象可以根据二次多项式函数经过最小二乘法来分析模拟。最后维持寿命的时间用决议于丈量次数的某些置信度来确定。此外，文献10还根据最大部分放电量来推断发电机定子线圈绝缘耐压水 平和剩余寿命，然后再用吸湿度tg0R1C0来加以修正，其中为静电容量，从文中结果看出，修正后的绝缘寿命误差比修正前小，阐明用此方法提高了发电机寿命预测精度。3.3电动机寿

14、命评价简介111213电动机绝缘构造寿命是服从正态分布LN(，2)，其平均寿命为：其中为对数均值，为对数规范差。用该正态分布公式评价电动机的寿命很难实施，因此文献11中对F级绝缘的电动机在加大应力的作用下进展加速实验，结果很好地评价出了电动机的平均寿命。提高电动机的绝缘电阻最低要求值对于延伸电动机绕组绝缘寿命具有一定的意义。为了对一台新购置的F级绝缘隔爆型电动机的绝缘寿命进展评价，文献13用K RS法进展了评价，其中：根据KRS与电动机绝缘剩余寿命下限T的关系式：就可以评价出电动机的绝缘寿命。 4结论变压器、电动机、发电机都是电力系统很重要、也很昂贵的电力设备，由于都是长期处于高强度负荷的运转

15、中，受外界各种要素影响，资料绝缘老化等将使其寿命难以准确估计，因此，采用各种新技术，新实际对其寿命进展准确的评价就显得非常重要。此外，电力设备的寿命也不只是一项纯技术任务，而是一件在经济分析指点下具有企业规模的有序和整体的活动，是一种企业行为。它不但要引起中国技术人员的注重，而且更应该引起中国企业指点的注重。 参考文献 1范永哲，倪晓蕊，范旭日. 超期服役机组寿命评价技术及研讨进展J.河北电力技术，2003，224.2刘开敏.国外电力设备寿命管理技术动态J.中国电力，1997，305. 3郭永基.中小容量电力变压器寿命评价的新方法J.电力系统自动化，200 1，2521.4刘玉仙.油纸绝缘变压器中水分的聚积及其对热老化寿命的影响J.变压器，2004，412.5杨启平，薛五德，蓝之达.变压器绝缘老化的诊断与寿命评价J.变压器，2004，412.6J.Aubin , R.Baehr 等.变压器寿命评价J.电力建立，19965.7G.J.Anders等.用概率模型评价电机绝缘剩余寿命J.国外大电机，19925.8袁晓红，陆更伟，张东林.P300MW核电主泵电机主绝缘快速老化评定方法的