文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2018.S1.053
0 引言
時(shí)至今日,伴隨著電力行業(yè)技術(shù)的飛快發(fā)展和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的迅速拓展,,陳舊的電力生產(chǎn)管理模式已越來越難以與之適應(yīng),。第一,電力設(shè)備生產(chǎn)安裝質(zhì)量日趨完善,,智能化水平逐步提高,,采用設(shè)備定期檢修模式不具備科學(xué)性,而且容易發(fā)生檢修過剩,造成人,、財(cái),、物的不必要浪費(fèi);第二,,近年來電網(wǎng)結(jié)構(gòu)迅速擴(kuò)展,,維護(hù)設(shè)備數(shù)量幾何級(jí)增加,大大加大了檢修人員的工作壓力,。因此,,探索科學(xué)的生產(chǎn)管理模式,減輕一線生產(chǎn)人員的工作壓力,,同時(shí)保證電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定,,刻不容緩[1]。
1 “大檢修”體系建設(shè)的必要性
1.1 電網(wǎng)的發(fā)展要求構(gòu)建集約高效的“大檢修”體系
在“十一五”期間,,以特高壓為特征的國(guó)家電網(wǎng)取得長(zhǎng)足發(fā)展,。到“十二五”末期,國(guó)家電網(wǎng)特高壓主網(wǎng)架將建成投運(yùn),。特高壓大電網(wǎng)設(shè)備技術(shù)新,、輸送容量大、輸電距離遠(yuǎn),、運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜,,對(duì)檢修維護(hù)提出了更高要求,構(gòu)建滿足特高壓大電網(wǎng)發(fā)展要求的“大檢修”體系勢(shì)在必行,,也是生產(chǎn)關(guān)系適應(yīng)生產(chǎn)力發(fā)展的必然要求,。
1.2 “一強(qiáng)三優(yōu)”現(xiàn)代公司建設(shè)要求構(gòu)建“大檢修”體系
長(zhǎng)期以來,公司系統(tǒng)普遍采用的是比較傳統(tǒng)陳舊的生產(chǎn)管理方式,,縱向管理層級(jí)較多,,橫向業(yè)務(wù)分工太細(xì),管理機(jī)構(gòu)復(fù)雜,,資源配置重復(fù),制約了生產(chǎn)效率和管理水平的進(jìn)一步提高,,既不適應(yīng)以資產(chǎn)全壽命周期管理為核心的現(xiàn)代企業(yè)管理要求,,也不適應(yīng)以設(shè)備狀態(tài)檢修為核心的精益化生產(chǎn)要求,因此,,構(gòu)建適應(yīng)“一強(qiáng)三優(yōu)”現(xiàn)代公司建設(shè)要求的“大檢修”體系勢(shì)在必行,。
1.3 提高供電服務(wù)水平要求構(gòu)建“大檢修”體系
若要建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng),設(shè)備可靠運(yùn)行是基礎(chǔ),。根據(jù)目前我國(guó)電工電氣裝備制造水平,,更需對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)、全面和科學(xué)的監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià),,通過精益化的管理延長(zhǎng)使用壽命,,提高設(shè)備可靠性,。傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理組織結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)管理模式不適應(yīng)以設(shè)備狀態(tài)(檢修)管理為核心的精益化生產(chǎn)要求,急需進(jìn)一步完善生產(chǎn)管理體系,,整合運(yùn)檢業(yè)務(wù),,強(qiáng)化設(shè)備狀態(tài)管理,不斷提高設(shè)備運(yùn)行可靠性和供電優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平,。
因此,,構(gòu)建更加集約、高效的大檢修體系是十分必要的,。
2 “大檢修”的主要建設(shè)內(nèi)容
國(guó)網(wǎng)“大檢修”體系建設(shè)的總體思路是:以公司發(fā)展戰(zhàn)略為指導(dǎo),,適應(yīng)公司和電網(wǎng)“十二五”發(fā)展要求,按照公司“五大”體系建設(shè)總體方案,,以強(qiáng)化資產(chǎn)全壽命周期管理為主線,,以生產(chǎn)精益化為重點(diǎn),以技術(shù)管理創(chuàng)新為保障,,通過變革組織架構(gòu),、創(chuàng)新管理方式、優(yōu)化業(yè)務(wù)流程,,構(gòu)建集約化,、扁平化、專業(yè)化的“運(yùn)維和檢修”一體化管理體系(簡(jiǎn)稱運(yùn)檢一體化),,顯著提升公司生產(chǎn)效率和效益[2],。
3 “大檢修”對(duì)“人”提出的要求
推進(jìn)大檢修體系的不斷建設(shè)、堅(jiān)持實(shí)施運(yùn)維一體化對(duì)員工業(yè)務(wù)技能提出了更高的要求,。需結(jié)合新崗位知識(shí)能力要求和員工現(xiàn)有知識(shí)結(jié)構(gòu),,開展有針對(duì)性的單元制培訓(xùn),把運(yùn)維隊(duì)伍培養(yǎng)成為一批“一專多能”,、“多專多能”的復(fù)合型人才,。
4 構(gòu)建統(tǒng)一的運(yùn)檢一體化體系信息化平臺(tái)是“大檢修”的手段
管理信息系統(tǒng)集成了缺陷管理、設(shè)備臺(tái)賬,、檢修臺(tái)賬,、運(yùn)行日志、兩票管理,、備品備件,、現(xiàn)場(chǎng)臺(tái)賬、值班管理等模塊,,可以有效促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部溝通,,提高員工工作效率。
5 智能變電站是“大檢修”建設(shè)的基礎(chǔ)
智能變電站包含電氣一次設(shè)備、智能二次設(shè)備及設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)等,,而設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)為“大檢修”提供了最直接,、最有利的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
6 設(shè)備在線監(jiān)測(cè)配置分析
6.1 變壓器在線監(jiān)測(cè)配置分析
Q/GDW534-2010《變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》中指出了關(guān)于變壓器在線監(jiān)測(cè)的有關(guān)要求:“1)500千伏(330千伏)電抗器,、330千伏,、220千伏油浸式變壓器宜配置油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置;2)220 千伏及以上電壓等級(jí)變壓器,、換流變可根據(jù)需要配置鐵心,、夾件接地電流在線監(jiān)測(cè)裝置;3)220千伏及以上電壓等級(jí)變壓器宜預(yù)留供日常檢測(cè)使用的超高頻傳感器及測(cè)試接口,,以滿足運(yùn)行中開展局部放電帶電檢測(cè)需要,;對(duì)局部放電帶電檢測(cè)異常的,可根據(jù)需要配置局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行連續(xù)或周期性跟蹤監(jiān)視,?!?/p>
220 kV變電站為全戶內(nèi)變電站,配置智能化變壓器,,因此,,根據(jù)在線監(jiān)測(cè)導(dǎo)則的相關(guān)要求及變電站所在地區(qū)的要求,在變電站內(nèi)對(duì)變壓器配置油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置,,配置局部放電傳感器,。
6.2 GIS組合電器在線監(jiān)測(cè)配置分析
Q/GDW534-2010《變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》中指出了關(guān)于GIS組合電器在線監(jiān)測(cè)的有關(guān)要求:“斷路器及GIS(含HGIS):1)500千伏及以上電壓等級(jí)SF6斷路器或220千伏及以上電壓等級(jí)GIS可根據(jù)需要配置SF6氣體壓力和濕度在線監(jiān)測(cè)裝置;2)220千伏及以上電壓等級(jí)SF6斷路器及GIS可逐步配置斷路器分合閘線圈電流在線監(jiān)測(cè)裝置,?!?/p>
根據(jù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則及江蘇地區(qū)的需求,在變電站內(nèi)配置SF6氣體壓力在線監(jiān)測(cè),,配置局部放電傳感器,。
6.3 避雷器在線監(jiān)測(cè)配置分析
Q/GDW534-2010《變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》中指出了關(guān)于避雷器在線監(jiān)測(cè)的有關(guān)要求:“金屬氧化物避雷器:220千伏及以上電壓等級(jí)金屬氧化物避雷器宜配置阻性電流在線監(jiān)測(cè)裝置?!?/p>
根據(jù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則及江蘇地區(qū)的需求,,220 kV變電站在220 kV側(cè)避雷器配置阻性電流在線監(jiān)測(cè)裝置。
6.4 10 kV開關(guān)柜在線監(jiān)測(cè)選擇
目前觸頭溫度在線監(jiān)測(cè)方法主要有CCD攝像頭監(jiān)測(cè)示溫蠟片測(cè)溫法,、紅外測(cè)溫法,、光纖測(cè)溫法和無線網(wǎng)絡(luò)測(cè)溫法。
通過對(duì)現(xiàn)在國(guó)內(nèi)高壓開關(guān)柜在線測(cè)溫技術(shù)應(yīng)用情況的調(diào)查,,發(fā)現(xiàn)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中技術(shù)比較成熟、應(yīng)用比較廣泛的基于光纖溫度傳感器的測(cè)溫法,。因此,,采用基于光纖溫度傳感器的測(cè)溫法。
7 變電站在線監(jiān)測(cè)配置方案
7.1 方案一
電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)傳感器、狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED及在線監(jiān)測(cè)主站幾個(gè)部分組成,,如圖1所示,。
在220 kV變電站配置一套在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),主要針對(duì)變壓器,、220 kV GIS組合電器及220 kV避雷器進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè),。
變壓器配置油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置,局部放電(預(yù)留供日常檢測(cè)使用的超高頻傳感器及測(cè)試接口),;GIS組合電器中配置SF6氣體密度在線監(jiān)測(cè),,局部放電(預(yù)留供日常檢測(cè)使用的超高頻傳感器及測(cè)試接口);220 kV避雷器配置阻性電流在線監(jiān)測(cè)裝置,。
每臺(tái)主變配置一臺(tái)狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED,,用于接收主變的在線監(jiān)測(cè)信息;220 kV GIS間隔配置2個(gè)態(tài)監(jiān)測(cè)IED,,用于接收220 kV GIS及220 kV避雷器的在線監(jiān)測(cè)信息,。通過通信電纜將監(jiān)測(cè)信息傳至在線監(jiān)測(cè)主機(jī)中。圖2為變電站在線監(jiān)測(cè)配置方案一的結(jié)構(gòu)示意圖,,電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)配置如表1所示,。
7.2 方案二
為了配合“大檢修”體系的建設(shè),在220 kV變電站配置一套在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),,主要針對(duì)變壓器,、220 kV和110 kV GIS組合電器、220 kV避雷器及10 kV開關(guān)柜進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè),。
變壓器配置油中微水傳感器,,配置局部放電傳感器;220 kV GIS組合電器中配置SF6密度傳感器,,配置特高頻局部放電傳感器,;110 kV GIS組合電器中配置SF6密度傳感器;220 kV間隔內(nèi)的避雷器根據(jù)通用設(shè)備的相關(guān)要求,,配置智能監(jiān)測(cè)器,,代替泄漏電流監(jiān)測(cè)傳感器;10 kV側(cè)開關(guān)柜配置溫度傳感光纖,。
主變,、220 kV及110 kV GIS組合電器均為智能化設(shè)備,本方案將各設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)傳感器與智能一次設(shè)備集成,。
智能變壓器的智能組件內(nèi)配置了智能化單元TIED,,具有對(duì)變壓器運(yùn)行狀態(tài)在線連續(xù)監(jiān)測(cè)和綜合評(píng)估診斷的功能,本方案中,,變壓器的在線監(jiān)測(cè)信息量均接入智能化單元TIED中,。智能220 kV及110 kV GIS組合電器中的智能終端同樣集成了設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)在線連續(xù)監(jiān)測(cè)和綜合評(píng)估診斷的功能,,將220 kV及110 kV GIS組合電器和220 kV避雷器的在線監(jiān)測(cè)信息量接入本間隔內(nèi)的智能終端中。10 kV側(cè)開關(guān)柜內(nèi)溫度傳感光纖采集的開關(guān)柜觸頭溫升信息接入本柜綜合狀態(tài)指示儀中,。
主變TIED與220 kV間隔智能終端均可通過光纜將在線監(jiān)測(cè)信息傳至一體化監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi),,綜合狀態(tài)指示儀通過RS485將開關(guān)柜溫升信息傳至一體化監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi),通過一體化監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)各設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測(cè)和綜合評(píng)估診斷分析,。圖3為變電站在線監(jiān)測(cè)配置方案一的結(jié)構(gòu)示意圖,,電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)配置如表2所示。
7.3 方案對(duì)比
7.3.1 技術(shù)分析比較
方案一與方案二的對(duì)比如表3所示,。
7.3.2 全壽命周期成本比較
對(duì)220 kV變電站在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)的配置方案一和方案二做了全壽命周期成本計(jì)算及對(duì)比,,采用了全壽命周期成本LCC簡(jiǎn)化計(jì)算的方法:
(1)投入成本(CI)比較
方案一的一套在線監(jiān)測(cè)裝置采購(gòu)成本按300.3萬元計(jì),方案二的一套在線監(jiān)測(cè)裝置采購(gòu)成本按120萬元計(jì),,建設(shè)成本相差3倍多,。
(2)運(yùn)行維護(hù)成本(CO、CM)比較
方案一和方案二的設(shè)備使用年限相同,,方案一中所有在線監(jiān)測(cè)設(shè)備均需獨(dú)立配置,,日常運(yùn)行維護(hù)成本高;方案二中所有在線監(jiān)測(cè)設(shè)備均在智能設(shè)備中集成配置,,日常運(yùn)行維護(hù)成本較低,。
(3)其他成本比較
由于二者懲罰成本(CF)與廢棄成本(CD)相差不大,此處不作詳細(xì)比較,。
(4)全壽命成本(LCC)比較對(duì)比結(jié)果見表4,,設(shè)備年限按30年統(tǒng)計(jì)。
7.3.3 小結(jié)
通過對(duì)方案一與方案二在配置,、技術(shù)和全壽命周期成本方面進(jìn)行全面的比較,,可以發(fā)現(xiàn),方案二更適用于變電站,,并能更好地滿足“大檢修”的要求,。因此,在220 kV變電站采用方案二的在線監(jiān)測(cè)配置方案,。
8 變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備配置及傳輸方案
8.1 變壓器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備配置及傳輸方案
8.1.1 變壓器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備配置
變壓器狀態(tài)量的監(jiān)測(cè)及有載開關(guān)的監(jiān)控利用變壓器本體既有設(shè)備即可,,不需要新增監(jiān)測(cè)元件;而變壓器的油中微水傳感器及局部放電傳感器均在制造時(shí)預(yù)置安裝好,,并規(guī)范好傳感器的信號(hào)接口,。
(1)油中氣體監(jiān)測(cè)傳感器
傳感器安裝在變壓器油箱底部的放油閥處,如圖4所示,。連續(xù)在線監(jiān)測(cè)變壓器油中氫氣(H2),、一氧化碳(CO)、乙烯(C2H4),、乙炔(C2H2)4種混合氣體的濃度和變化趨勢(shì),。
(2)局部放電傳感器
主變配置局部放電傳感器,,局部放電傳感器安裝智能變壓器本體內(nèi)部。
8.1.2 智能變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備的傳輸方案
變壓器的監(jiān)測(cè)量可通過控制電纜或RS485線傳至變壓器智能組件柜內(nèi)的智能化單元TIED中,,再通過光纖傳至一體化監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi),在一體化監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一處理,。變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息示意圖如圖5所示,。
8.2 組合電器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備配置及傳輸方案
8.2.1 220 kV及110 kV智能組合電器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備配置
(1)220 kV側(cè)設(shè)備
220 kV 電壓等級(jí)組合電器配置SF6密度傳感器,傳感器安裝在本體外殼并通過導(dǎo)管和氣室連通,。
220 kV電壓等級(jí)GIS配置超高頻傳感器,,傳感器安裝在斷路器氣室內(nèi)。
220 kV避雷器安裝在220 kV GIS設(shè)備內(nèi)部,,因此避雷器只需配置智能監(jiān)測(cè)器,,用于監(jiān)測(cè)泄漏電流及放電次數(shù)。
(2)110 kV側(cè)設(shè)備
110 kV電壓等級(jí)組合電器配置SF6密度傳感器,,傳感器安裝在本體外殼并通過導(dǎo)管和氣室連通,。
組合電器在線監(jiān)測(cè)傳感器布置圖如圖6所示。
8.2.2 智能組合電器狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備的傳輸方案
220 kV GIS組合電器,、220 kV避雷器及110 kV GIS組合電器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)量可通過控制電纜或RS485線傳至組合電器智能組件柜內(nèi)的智能終端中,,再通過光纖傳至一體化監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi),在一體化監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一處理,。智能組合電器狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息示意圖如圖7所示,。
8.3 10 kV開關(guān)柜的狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備配置及傳輸方案
每面開關(guān)柜配置6個(gè)光纖溫度傳感單元,通過安裝在開關(guān)柜上下靜觸頭上的光纖實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)開關(guān)上下靜觸頭的溫度,。通過傳感光纖傳至綜合狀態(tài)指示儀上,。
8.4 變電站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備配置表
220 kV變電站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備配置如表5所示。
9 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)的配置
在220 kV變電站采用智能一次設(shè)備,,狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息均通過一次設(shè)備的智能二次組件傳至變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng),,在一體化監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)對(duì)采集來的設(shè)備在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行處理,完成數(shù)據(jù)辯識(shí),、數(shù)據(jù)估計(jì),、信息整合、信息分類,、數(shù)據(jù)及信息記錄和共享功能,。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)的配置如圖8所示。
10 狀態(tài)監(jiān)測(cè)在“大檢修”中的作用
對(duì)變電站內(nèi)電氣設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè),,可以實(shí)現(xiàn)一體化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)可視化功能,;可以在變電站內(nèi)對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行自診斷,以智能電網(wǎng)其他相關(guān)系統(tǒng)可辨識(shí)的方式表述自診斷結(jié)果,,最終通過一體化監(jiān)控系統(tǒng)將設(shè)備狀態(tài)信息及自診斷結(jié)果上送至上級(jí)部門的PMIS運(yùn)檢一體化體系信息化平臺(tái),,作為運(yùn)檢一體化體系信息化平臺(tái)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),,使運(yùn)檢一體化體系信息化平臺(tái)能夠?qū)Ω髯冸娬竞侠淼刈龀鲅惨暋z修的安排,;完善了設(shè)備數(shù)據(jù)庫的建立,,促進(jìn)“大檢修”的發(fā)展。
11 效益分析
通過近年來統(tǒng)計(jì)的一些數(shù)據(jù)顯示,,變電站一次設(shè)備每年運(yùn)維及檢修費(fèi)用約為設(shè)備購(gòu)置費(fèi)的2.2%,。在220 kV變電站增設(shè)一套在線監(jiān)測(cè)裝置后,可節(jié)省10%~15%的運(yùn)維及檢修費(fèi)用,,在開展電氣設(shè)備狀態(tài)檢修后每年可節(jié)約費(fèi)用3~4.5萬元,。
一體化監(jiān)控系統(tǒng)具有故障提前預(yù)警功能,可以減少變電站的故障發(fā)生概率,,由此可以降低故障搶修的恢復(fù)成本,,還可以降低由故障引起的停電損失費(fèi)、電網(wǎng)支援費(fèi)等,。故障成本每年可節(jié)約1.5萬元左右,。
綜上所述,在采用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)后,,每年產(chǎn)生的直接及間接效益為3.5~5萬元,,在變電站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間內(nèi),去除全壽命周期成本,,還可節(jié)約資金60~100萬元,,這對(duì)于220 kV變電站而言,經(jīng)濟(jì)效益比較可觀,。
12 結(jié)論
經(jīng)過相關(guān)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)的論證,,得出“大檢修”是與電網(wǎng)安全、設(shè)備安全關(guān)聯(lián)度最高的核心業(yè)務(wù),,大檢修體系的建設(shè)是革故鼎新的改革舉措,,是“生產(chǎn)方式要適應(yīng)生產(chǎn)力發(fā)展要求”的現(xiàn)實(shí)回應(yīng),是尊重電網(wǎng)發(fā)展規(guī)律的科學(xué)實(shí)踐的結(jié)論,。因此,,在現(xiàn)今的220 kV變電站配置本文所論述的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案,不僅可以滿足新一代智能變電站的運(yùn)行要求,,同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)“大檢修”對(duì)智能變電站的相關(guān)要求,。
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作者信息:
鄢 闖,,南 哲,盧天琪,,蔣 理,,修 策,,滿林坤,何 昕,,劉松楠,,蘆思晨
(國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院,遼寧 沈陽110000)