变电设备温度控制六定管理法.docx

2012年度企业管理现代化创新成果

变电设备温度控制“六定”管理法

项目负责人：曹承华
主要参加人：孟凡昌、王栋、尚双花、周浩伟
完成单位：河口供电公司检修队
完成时间：2012.12

一、选题背景
变电设备是电网的构成基础，在一定条件下，事故隐患往往会以设备的不安全状态即缺陷表现出来，据统计，在变电站的各类缺陷中，设备发热缺陷约占紧急缺陷(要求在24 h内处理)的60%。
河口供电公司管辖的变电站共23座，其中110kV变电站4座，35kV变电站19座。这些变电站大部分建于七、八十年代油田会战时期，普遍存在着设备老化、使用周期较长等情况， 运行中的电气设备经常发生发热缺陷，如果设备长时间高温运行，那么其可靠性、导电性、绝缘性能和使用寿命不仅都将受到极大的影响，如不及时发现并处理就会导致严重的生产事故。结合安全生产目标，该问题已经影响到电网输变电设备的安全健康运行，在当前电力需求不断增大和电力企业商业化运营的环境下, 设备的可利用率和维护成本直接关系到系统运行的可靠性和企业效益.，因此需要变电检修队及时掌握设备的运行状态和健康状态, 正确地进行检测和诊断, 通过合理的管理方法预防和消除设备因过热缺陷引起的故障。
二、成果的内涵、理论依据及创新点：
电气设备主要有两种热故障，一种是外部故障，主要原因是长期运行的设备其电气接头暴露在空气中因接触不良造成直阻过大，引起接头发热，外部发热缺陷一般集中在设备的连接点，连接点是指电气设备之间以及它们和母线或电缆之间的电气连接部位。连接点过热也是长期影响电力系统安全运行的重要问题；一种是内部故障，是指封闭在固体绝缘、油绝缘以及设备壳体内部的电气回路故障和绝缘介质劣化引起的故障。对于内部故障，根据各种电气设备的内部结构和运行状态，依据传热学理论，分析金属导电回路、绝缘油和气体等引起的传导、对流，从电气设备外部显现的温度分布热像图，就可以判断出各种内部故障。内部故障的处理，只需要按照设备大修标准进行设备解体大修，对触头的各接触面进行检查和打磨，降低内部导电回路直阻，就可以彻底解决。
变电设备温度控制“六定”管理法主要针对电气设备外部发热故障及处理， 它的实质是通过对变电设备按照规定的检查周期和方法进行预防性检测，取得设备状态信息，制订有效的检修策略，将检修工作做到设备因过热发生事故之前，使设备温度始终处于受控制的管理方法。它采用定点、定周期、定检测方法、定处理措施、定记录、定工作流程的“六定”管理体系，注重设备温度的运行实态，使用先进的红外热成像检测设备和仪器，以高水平的技术力量作支撑，通过采取一系列办法，把故障消灭在萌芽状态，杜绝了隐患的继续恶化，有效避免事故进一步扩大。
三、主要内容和做法：
（一） 确定设备温度控制薄弱点，明确检测对象、项目和内容
温度控制首先要确定一台电气设备有多少个温度控制薄弱点。确定温度控制薄弱点就是科学地分析变电站中的各个电气设备，找准不同电气设备可能发生过热故障的部位，只要把所有规定的点“看住”，设备就不会出事故，有了过热故障也会及时发现。通过预先设定变电站各设备可能发生的过热缺陷的地点，明确设备的检测项目和内容，使我队巡视人员做到了有目的、有方向地进行过热缺陷预防性检测。

序号
检测对象
检测项目
1
变压器
检测套管温度分布、油位、接头连接油枕油位
2
户外敞开式少油开关和SF6开关
检测油位、动静触头、引线接头连接情况
3
电压、电流互感器
检测油位、接头连接等异常情况
4
隔离开关
检测接头及转动接头连接情况
5
10、35kV开关柜（母线敞开式GG柜）
检测开关柜上方的母线各连接头及刀闸
6
所有设备之间的电气连接头
检测是否发热
7
电抗器
检测整体温度分布、接头连接情况
表1 电气设备温度控制薄弱点及预防性检测项目
（二） 合理安排设备过热缺陷预防性检测周期，，及时发现变电设备的过热点
检修队采取常规巡视和特殊巡视相结合的方式，对所辖变电站设备进行过热故障预防性检测。
1、对所有变电站中电气设备温度控制薄弱点每月采用红外热成像仪检测一次，重要枢纽站如110KV渤三站和负荷较重的变电站如110KV埕一变、35KV呈三变，检测次数根据情况增加；
2、在春检、秋检开始前安排一次红外热成像检测，用以指导检修工作；
3、新建、扩改建或大修(尤其是拆接过接头的)电气设备在带负荷后的3天内进行一次红外热成像检测和诊断
4、在每年的大负荷或者度夏高峰来临之前，加强对带电设备的红外热成像检测，增加一次带电设备热成像检测。
5、在过热缺陷得到处理后，对设备重新测量直流电阻，确认数据指标合乎标准，
（三） 确定设备过热缺陷判断方法及判据，使缺陷判断有法可依、有据可凭
设备过热故障判断是变电设备温度控制的关键环节，想当然和凭经验的判断方式都是不合理的，只有采用科学的判断方法才能使设备过热故障露出原形，无所遁形：
1、直接测定法
根据测得的设备表面温度值，对照GB 763-90的有关规定，确定一部分传导电流设备的缺陷。对温度(或温升)超过标准，不能正常工作的设备，根据设备温度超标的程度、设备负荷率的大小、设备的重要性及设备承受机械应力的大小来确定设备缺陷的性质。
2、相对温差判断法
对电流致热型设备，若发现设备的导流部分热态异常，则进行准确测温，按公式1计算出相对温差值。
公式1：

式中：τ1和T1——发热点的温升和温度；
τ2和T2——正常相对应点的温升和温度；
T0——环境参照体的温度。
3、比较测定法
在同一电气回路中，当三相电流对称和三相(或两相)设备相同时，比较三相(或两相)电流致热型设备对应部位的温升值，判断设备是否正常。若三相设备同时出现异常，则和同回路的同类设备比较。一般情况下，对于电压致热的设备，当同类温差超过允许温升值的30%时，应定为重大缺陷。
4. 图像特征判断法
根据同类设备的正常状态和异常状态的热图像判断设备是否正常（利用软件进行分析）。
参考国内及国外的相应标准，我队制定了较为精确且行之有效的电气设备过热缺陷诊断判据：
设备类别和部位
热像特征
故障特征
缺陷性质
备注
一般缺陷
重要缺陷
紧急缺陷
电器设备和金属部件的连接
接头和线夹
以线夹和接头为中心的热像，热点明显
线夹和接头接触不良
δ≥35％
δ≥80％或 热点温度＞80℃
δ≥95％或 热点温度＞110℃
δ：相对温差值　

导线
以导线为中心的热像，热点明显
导线松股或断股
δ≥35％
δ≥80％或 热点温度＞80℃
δ≥95％或 热点温度＞110℃

刀闸
转头
以转头为中心的热像
转头接触不良
δ≥35％
δ≥80％或 热点温度＞90℃
δ≥95％或 热点温度＞130℃

刀口
以刀口压接弹簧为中心的热像
弹簧压接不良
δ≥35％
δ≥80％或 热点温度＞90℃
δ≥95％或 热点温度＞130℃

表2 电气设备过热缺陷诊断判据
（四） 确定设备过热缺陷处理及预防措施，彻底消除设备过热缺陷
 发热缺陷对设备和供送电危害巨大，严重时可能烧损设备、线夹或导线，影响运行，耽搁生产，但处理相对比较容易，只需要将接头打开，打磨接触面，正确涂抹电力复合脂(导电膏)，更换不锈钢螺栓，对接头重新紧固；如果设备线夹或设备零部件由于发热烧损严重，可对烧损严重的线夹和零部件进行更换。但要从根源上降低或消除发热缺陷，实现变电设备温度始终受控的目标，必须做到以下几点：
    (1)提高材料质量。变电所母线及设备线夹金具，根据需要选用优质产品，载流量及动热稳定性能，应符合设计要求。特别是设备线夹，应积极采用先进的铜、铝扩散焊工艺的铜铝过渡产品，坚决杜绝伪劣产品入网运行。
    (2)防氧化。设备接头的接触表面要进行防氧化处理，接头接触面可采用锉刀或砂纸把接头接触面严重不平的地方和毛刺锉掉，使接触面平整光洁，然后涂抹电力复合脂(俗称导电膏)，对涂抹的电力复合脂应复合标准，一般以0．7～1mm为宜，同时用复合接触面通流要求的螺栓紧固，保证接触面的紧固力量和密封性能。
    (3)紧固压力控制。过去我队部分检修人员在接头的连接上存有误区，认为连接螺栓拧的愈紧愈好，其实不然。因铝质母线弹性系数小，当螺母的压力达到某个临界压力值时，若材料的强度差，再继续增加不当的压力，将会造成接触面部分变形隆起，反而使接触面积减少，接触电阻增大。因此进行螺栓紧固时，螺栓不能拧得过紧，以弹簧垫圈压平即可，有条件时，应用力矩板手进行紧固，以防压力过大。
    (4)提高设备性能，对到大修年限的设备，有计划的进行大修，防止缺陷发生，提高设备寿命，同时对未增容的隔离开关等设备进行增容，满足设备负荷的要求。综合分析变电站及设备老化情况，对运行时间长锈蚀严重的刀闸触指弹簧，刀闸帽内部软连接等导电部件进行更换，对长期在恶劣环境(空气潮湿，腐蚀严重)运行的接头螺丝、弹簧垫更换不锈钢螺丝。
（五） 规范设备过热缺陷预防性检测记录，建立红外监测数据库
电气设备的红外检测作为设备过热缺陷预防性检测主要手段，其测试记录和诊断报告、检修报告应详细、全面、妥善保管，并建立诊断数据库。检测报告应包含检测日期、检测环境条件、检测地点、检测人员、设备名称、缺陷部位、缺陷性质、负荷、图像资料、诊断结果及处理意见等内容。现场应详细记录缺陷的相关资料，并及时提出检测诊断报告。附现场检测记录和诊断报告模板。（见表3、表4）对记录的数据和图像及时存档，诊断结论和处理结果要求登记在案，缺陷和异常及时上报。
检测时间： 年 月 日 环境温度：
序号
设备名称
缺陷部位
表面温度（℃）
正常相温度（℃）
参照体温度(℃)
温差（K)
相对温差（％）
负荷电流/额定电流（A）
缺陷性质
时间
人员

表3 现场检测记录样本
设备名称：　　
测试仪器

图像编号

辐射系数

负荷电流

额定电流

测试距离

天气： 　环境温度： 湿度：　
红外图像
可见光图像
诊断分析和缺陷性质：

处理意见：

检测人员：
检测时间：
审核：
表4 电气设备红外检测报告样本
（六） 以闭环控制为核心，确定变电设备温度控制工作流程
变电设备温度控制除了有直阻试验、红外热成像检测等技术手段外，加强缺陷管理，完善工作流程也是重要的一环。
检修队确定专职人员对设备过热缺陷进行管理，负责本部门分管设备的缺陷管理和考核。合理安排设备的消缺工作，并指导班组进行缺陷处理，每月对所辖变电站的过热缺陷进行全面的清理、检查，并定期组织过热缺陷的技术分析，拟定频发性缺陷的防范措施、解决方案。对于不能独立完成需要配合处理的设备过热缺陷及时上报生产办。班组为缺陷管理的执行部门。检修队巡视人员在日常的测温巡视过程中及时发现设备缺陷，记录，上报；检修班组对上报的过热缺陷及时安排处理，处理后会同运行人员进行缺陷的验收，经运行人员确认后，消除缺陷记录。
紧急缺陷立即安排处理，重大缺陷一周之内安排处理，一般缺陷三个月内安排处理。客观原因暂时不具备处理条件的过热缺陷，则安排对缺陷进行跟踪，并提出跟踪周期，控制措施。过热缺陷的记录情况成为设备台帐的一部分，和检修试验管理的衔接保证了设备过热缺陷的发现成为检修计划安排的任务来源之一，而根据消缺任务的实施完成缺陷消除的记录。加上内部审核、处理建议完整的形成缺陷管理的闭环控制。
四、实施效果：
和传统的变电设备温度检查、过热消缺的方法相比， “六定”管理法不同之处有以下几方面：
1、体现了设备温度控制管理思想的创新，摆脱了传统管理的被动性，实现了针对性检修。
2、实现了检修的最优化目标，以最少的计划停电次数和停电时间保证设备的温度受控，把设备过热的故障苗子消灭在萌芽状态，延长设备使用寿命，达到最经济检修的目的。
3、形成了标准化的管理方法，以”六定”为基础，规定了整个温度控制管理的整个标准化、规范化的事项，使缺陷检测工作能做到有的放矢，更有针对性，使缺陷消除工作更为精细，更有预防性。
变电设备温度控制“六定”管理法在我队施行已达两年。在它的指导下，我队共计处理重大发热安全隐患78处，试验直阻偏大并进行处理的65处，处理导线断股、散股、线夹开裂共计20处，累计消除各类缺陷和隐患163处；将变电设备因温度过高引起的事故降到了零，有力的保障了供电安全，取得了一系列重大的经济及社会效益。
取得的经济效益：
设今年内处理的缺陷中，有50%的重大发热隐患、5%试验直阻偏大隐患、20%的导线断股、散股、线夹开裂隐患最终导致停电事故，共计78*50%+65*5%+20*20%=46.25次；
每次事故停电3小时，平均影响负荷4000kW，供电销售价格按0.5469元/kWh元计算，总计S1=3*4000*0.5469*46.25=30.34万元
每次事故抢修人工、车辆、材料费用为1200元；总计S2=1200*46.25=5.55万元
全年共取得效益S=S1+S2 =30.34+5.55=35.89万元。
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