第十五章 輸電線路狀態(tài)檢修技術(shù)

1、第十四章：輸電線路狀態(tài)檢修技術(shù)輸電線路設(shè)備狀態(tài)維修是一種先進(jìn)的維修管理方式，能有效地克服定期維修造成設(shè)備過修或失修的問題，可給電力系統(tǒng)及社會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。通過狀態(tài)檢修，能根據(jù)設(shè)備檢測(cè)采集的數(shù)據(jù)，結(jié)合設(shè)備健康狀態(tài)表達(dá)模型及健康指示參數(shù)，運(yùn)用智能決策算法診斷出設(shè)備當(dāng)前的健康狀態(tài)，并預(yù)測(cè)設(shè)備壽命；如有需要提出檢修建議計(jì)劃。1、輸電線路檢修的重要性輸電線路是電力系統(tǒng)的主干網(wǎng)絡(luò)。包括絕緣子、金具、桿塔和輸電線等設(shè)備和器材。它廣泛分布在平原及高山峻嶺，直接暴露于風(fēng)雪雨露等自然環(huán)境之中，同時(shí)還受到洪水、滑坡等自然災(zāi)害的損害，運(yùn)行環(huán)境相當(dāng)惡劣。電力系統(tǒng)的安全可靠性運(yùn)行至關(guān)重要。輸電線路可靠性及運(yùn)行情況直

2、接決定著電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全。檢修是保證輸電設(shè)備健康運(yùn)行的必要手段。做好輸電設(shè)備的檢修工作及早發(fā)現(xiàn)事故隱患并及時(shí)予以排除，使其始終以良好的狀態(tài)投入運(yùn)行具有重要的意義，尤其是電力系統(tǒng)向高電壓、大容量、互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，其重要性更加突出。2、檢修體制的發(fā)展電力系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的檢修方法依次經(jīng)歷了三個(gè)階段：事故檢修、定期檢修、狀態(tài)檢修。2.1事故檢修事故檢修是上世紀(jì)50年代以前主要采取的方式，就是在設(shè)備發(fā)生了故障或事故以后才進(jìn)行檢修。那時(shí)電力系統(tǒng)還沒有形成今天這樣龐大的網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備發(fā)生故障時(shí)的影響面小，大部分設(shè)備都比較簡(jiǎn)單，設(shè)備停運(yùn)對(duì)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)活動(dòng)影響不大。還沒有開展系統(tǒng)的檢修，這是一種被動(dòng)性檢修方式。2.2定期

3、檢修上世紀(jì)60-70年代，由于電網(wǎng)規(guī)模越來(lái)越大，突發(fā)故障所造成的損失也越來(lái)越大，因此，如何避免和減少損失就成為十分突出的問題，于是逐步形成定期預(yù)防檢修體系。在前蘇聯(lián)，主要發(fā)展了定期計(jì)劃?rùn)z修，這類檢修方式在東歐各國(guó)和我國(guó)推廣應(yīng)用并延續(xù)到現(xiàn)在。定期檢修是一種基于時(shí)間的檢修，其理論依據(jù)是：設(shè)備能通過定期檢修周期性地恢復(fù)到接近新設(shè)備的狀態(tài)。因此，檢修工作的內(nèi)容與周期都是預(yù)先通過計(jì)劃安排設(shè)定的，不管設(shè)備的狀態(tài)如何，到時(shí)間就要修。它的特點(diǎn)是不管設(shè)備的實(shí)際狀況如何，只要到期就進(jìn)行檢修。它的本質(zhì)是單純以時(shí)間周期為基礎(chǔ)而安排的檢修。定期維修造成維修費(fèi)用浪費(fèi)，提高了電能成本。2.3狀態(tài)檢修狀態(tài)檢修是通過對(duì)設(shè)備狀態(tài)

4、進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然后按設(shè)備的健康狀態(tài)來(lái)安排檢修的一種策略。因此狀態(tài)檢修是按設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)決定檢修時(shí)間與部位，針對(duì)性較強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)合理。它的特點(diǎn)是以設(shè)備當(dāng)前的實(shí)際工作狀況為依據(jù)，而非以設(shè)備使用時(shí)間為依據(jù)，它通過先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷手段、可靠性評(píng)價(jià)手段以及壽命預(yù)測(cè)手段判斷設(shè)備的狀態(tài)、識(shí)別故障的早期征兆，對(duì)故障部位及其嚴(yán)重程度、故障發(fā)展趨勢(shì)作出判斷，并根據(jù)分析診斷結(jié)果，在設(shè)備性能下降到一定程度或故障將要發(fā)生之前主動(dòng)實(shí)施維修。輸電線路設(shè)備狀態(tài)維修是一種先進(jìn)的維修管理方式，能有效地克服定期維修造成設(shè)備過修或失修的問題，可給電力系統(tǒng)及社會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，實(shí)施狀態(tài)檢修后，設(shè)備故障率可降低75%，

5、綜合檢修費(fèi)用可減少30%-50%我國(guó)現(xiàn)階段輸電線路仍然實(shí)施以定期檢修為主、狀態(tài)檢修為輔的檢修方式并逐步向狀態(tài)檢修方式過渡。3、狀態(tài)檢修的基本原理狀態(tài)檢修主要由設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和設(shè)備健康診斷兩部分構(gòu)成。3.1設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)用于獲取設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過采集這些數(shù)據(jù)，為后續(xù)的設(shè)備健康診斷提供直接信息。監(jiān)測(cè)方式一般可分為非在線檢測(cè)、在線監(jiān)測(cè)兩大類。非在線檢測(cè)指根據(jù)健康狀態(tài)進(jìn)行的常規(guī)性試驗(yàn)(包括設(shè)備周期性巡視、離線檢測(cè)、預(yù)防性試驗(yàn)和小修等。在線監(jiān)測(cè)運(yùn)用傳感技術(shù)、光電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)等先進(jìn)的手段在線采集設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，其采集周期可以任意選擇和自動(dòng)調(diào)節(jié)，能跟蹤劣化設(shè)備，自動(dòng)提高測(cè)量的正確性和連

6、續(xù)性。對(duì)設(shè)備監(jiān)測(cè)是實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的性能和功能應(yīng)滿足狀態(tài)診斷的需要。對(duì)輸電線路的設(shè)備及器材進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其運(yùn)行狀態(tài)信息是不同的，需根據(jù)具體情況確定。通過設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)能獲得設(shè)備當(dāng)前準(zhǔn)確的運(yùn)行狀態(tài)信息。3.2設(shè)備健康診斷設(shè)備健康診斷得出設(shè)備當(dāng)前的健康狀況。它根據(jù)設(shè)備檢測(cè)采集的數(shù)據(jù)結(jié)合設(shè)備健康狀態(tài)表達(dá)模型及健康指示參數(shù)運(yùn)用智能決策算法，診斷出設(shè)備當(dāng)前的健康狀態(tài)，并預(yù)測(cè)設(shè)備壽命；如有需要提出檢修建議計(jì)劃。其中包括設(shè)備健康模型表達(dá)、健康狀態(tài)診斷、健康預(yù)測(cè)三個(gè)主要部分。設(shè)備健康表達(dá)模型能全面描述設(shè)備運(yùn)行狀況，可正確表達(dá)設(shè)備正常、臨界、緊急、故障等狀態(tài)。具體模型根據(jù)設(shè)備不同模型也不一樣

7、，可以是非線性多維方程模型、表格模型、曲線模型、頻譜模型等，需要根據(jù)具體情況來(lái)分別設(shè)計(jì)。健康狀態(tài)診斷是根據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，結(jié)合設(shè)備健康模型，運(yùn)用分析算法和智能技術(shù)診斷設(shè)備健康狀態(tài)過程。診斷過程是狀態(tài)檢修的核心過程，需要根據(jù)已知條件診斷出設(shè)備的健康水平；如有故障或缺陷，需要找出相應(yīng)的根源所在，為檢修指明方向。針對(duì)不同的設(shè)備，其分析算法和智能技術(shù)是不一樣的。常見的分析算法包括:濾波技術(shù)、小波分析、快速傅立葉變換（FFT算法、比值法、作圖法等；常見的智能技術(shù)包括:人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、模糊數(shù)學(xué)理論、專家系統(tǒng)等。健康預(yù)測(cè)是根據(jù)設(shè)備的歷史信息、當(dāng)前狀態(tài)，預(yù)測(cè)設(shè)備將來(lái)的健康程度，能估計(jì)出設(shè)備的健

8、康壽命，給出最佳檢修時(shí)間和提出檢修指導(dǎo)性建議，預(yù)測(cè)算法是核心內(nèi)容。常見的預(yù)測(cè)算法有基于概率的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，基于智能模型的推理算法等。根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，能給出設(shè)備經(jīng)濟(jì)性評(píng)估、缺陷評(píng)估、壽命評(píng)估、可靠性評(píng)估、檢修計(jì)劃指定等內(nèi)容。通過設(shè)備健康診斷，能得出設(shè)備當(dāng)前健康狀態(tài)信息。它的意義在于:在故障未發(fā)生時(shí)充分掌握設(shè)備的工作狀況，指導(dǎo)操作人員進(jìn)行調(diào)控，確保設(shè)備效能的有效發(fā)揮，盡可能減少故障發(fā)生的幾率，而在故障將要發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生時(shí)給出相關(guān)指導(dǎo)信息指導(dǎo)運(yùn)行操作，以使故障不發(fā)生或使其影響最小。4、輸電線路狀態(tài)檢修技術(shù)概述輸電線路狀態(tài)檢修包括電氣監(jiān)測(cè)、機(jī)械力學(xué)監(jiān)測(cè)、線路環(huán)境監(jiān)測(cè)等內(nèi)容不同的監(jiān)測(cè)內(nèi)容監(jiān)測(cè)技術(shù)不一樣。4.1

9、輸電線路監(jiān)測(cè)內(nèi)容 線路絕緣監(jiān)測(cè)：瓷、玻璃及合成絕緣子等不良絕緣子及低劣質(zhì)絕緣子的檢測(cè)；絕緣子污穢監(jiān)測(cè)，等值附鹽密度檢測(cè)，光纖測(cè)污、動(dòng)態(tài)絕緣子表面泄流檢測(cè)。 雷擊監(jiān)測(cè):在線路重點(diǎn)區(qū)段進(jìn)行安裝，以準(zhǔn)確地找到雷擊故障點(diǎn)、區(qū)分雷電反擊或繞擊導(dǎo)線，進(jìn)行快速定位。 接地系統(tǒng)監(jiān)測(cè)：方便快捷的接地測(cè)量。機(jī)械力學(xué)監(jiān)測(cè)導(dǎo)線監(jiān)測(cè):導(dǎo)線微風(fēng)振動(dòng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，導(dǎo)線舞動(dòng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng);導(dǎo)線接頭及導(dǎo)線磨損(懸垂線夾及間隔棒線夾處的巡檢測(cè)量系統(tǒng)。桿塔監(jiān)測(cè):塔材銹蝕及腐蝕監(jiān)測(cè)，螺栓松動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)，塔位、塔身位移、偏斜巡回檢測(cè)系統(tǒng)。金具監(jiān)測(cè):各類金具(包括間隔棒磨損量及剩余強(qiáng)度的監(jiān)測(cè)；金具銹蝕狀態(tài)監(jiān)測(cè)。線路環(huán)境監(jiān)測(cè) 線路對(duì)環(huán)境的影響

10、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：線路導(dǎo)線、金具、絕緣子對(duì)無(wú)線電干擾、電視干擾的特性監(jiān)測(cè)，地面靜電感應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)的監(jiān)測(cè)。大氣環(huán)境對(duì)線路影響的監(jiān)測(cè)系統(tǒng):線路導(dǎo)線覆冰自動(dòng)記錄監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，空氣中SO2及各種粉塵、鹽份含量的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，各種氣象參數(shù)及其它災(zāi)害性天氣的監(jiān)測(cè)。輸電線路的絕緣監(jiān)測(cè)、污情監(jiān)測(cè)、雷電監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等可實(shí)行在線監(jiān)側(cè)；而其余的電氣的機(jī)械的量可進(jìn)行巡邏離線監(jiān)測(cè)。4.2輸電線路常見的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)熱檢測(cè)根據(jù)架空送電線路運(yùn)行規(guī)程規(guī)定，導(dǎo)線連接器四年測(cè)試一次，并溝線夾（引流板每年檢查、緊固一次。常見的監(jiān)測(cè)技術(shù)有:采用紅外測(cè)溫儀、便攜式激光、望遠(yuǎn)鏡紅外測(cè)溫槍進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)；采用紅外熱像探測(cè)儀等儀器對(duì)跳線并溝線夾、各種直線壓接管、

11、耐張引流板等進(jìn)行普測(cè)；在設(shè)備接頭處貼示溫蠟片；紅外線熱像儀可以測(cè)出某些輸電線路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀況。鹽密測(cè)試開展以線路絕緣子實(shí)測(cè)鹽密值來(lái)監(jiān)控安排清掃周期，常見監(jiān)測(cè)技術(shù)有最大泄漏電流法，來(lái)診斷絕緣子污穢情況并指導(dǎo)清掃周期。污閃檢測(cè)絕緣子表面的積污常會(huì)引發(fā)輸電線路的污閃事故。污穢和空氣中相對(duì)濕度(RH的聯(lián)合作用使絕緣水平下降。污閃是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的最大威脅之一，是高壓架空送電線路的防范重點(diǎn)。利用泄漏電流法監(jiān)測(cè)絕緣子的污穢程度。絕緣檢測(cè)輸電線路需要監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)量最大的是絕緣子，包括合成絕緣子和瓷質(zhì)絕緣子。其中合成絕緣子以其優(yōu)異的防污性、憎水性、高強(qiáng)度、重量輕和免維護(hù)的特點(diǎn)已在輸電線路中得到廣泛應(yīng)用。常規(guī)監(jiān)

12、測(cè)技術(shù)有:（1根據(jù)合成絕緣子周圍電場(chǎng)沿絕緣子軸向分布情況，判斷絕緣子是否有缺陷及設(shè)備內(nèi)部絕緣狀態(tài)的變化;（2）根據(jù)測(cè)量泄漏電流來(lái)判斷合成絕緣子的絕緣程度以及相關(guān)絕緣劣化信息；（3）根據(jù)絕緣子串分布電壓法來(lái)測(cè)量瓷質(zhì)絕緣子的絕緣情況變化，（4）根據(jù)絕緣子串容性電流法測(cè)量瓷質(zhì)絕緣子的絕緣情況變化。（1）雷電監(jiān)測(cè):利用電位的變化和雷擊閃絡(luò)后的工頻續(xù)流對(duì)輸電線路雷擊故障點(diǎn)和雷擊性質(zhì)進(jìn)行定位和識(shí)別；（2桿塔接地電阻測(cè)量。4.3診斷分析中心診斷分析中心根據(jù)輸電線路的物理參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)利用決策算法和智能技術(shù)，進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)診斷和分析預(yù)測(cè)過程。前面已描述物理參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)的獲取，此處簡(jiǎn)要描述診斷和預(yù)測(cè)的主要內(nèi)容。

13、（1設(shè)備健康診斷:根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)和模型得出當(dāng)前設(shè)備的健康狀況。健康程度可根據(jù)需要進(jìn)行系列描述;（2）可靠性評(píng)估:是在對(duì)設(shè)備或元件的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)后采用概率統(tǒng)計(jì)的手段、局部可能故障對(duì)整個(gè)系統(tǒng)可靠性影響評(píng)估的基礎(chǔ)上，決定維修計(jì)劃的一種維修策略;可靠性評(píng)估有對(duì)具體設(shè)備或單一元件的運(yùn)行壽命及可能發(fā)生故障的時(shí)間進(jìn)行評(píng)估，也對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行壽命及可能產(chǎn)生故障的時(shí)間進(jìn)行綜合評(píng)估。通過對(duì)已有的歷史信息的處理，得到未來(lái)信息的預(yù)測(cè)值。預(yù)側(cè)方法有很多，典型的有:回歸分析法、時(shí)間序列分析法、模式識(shí)別法、專家系統(tǒng)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等，且各有其優(yōu)缺點(diǎn)。 缺陷預(yù)測(cè)。缺陷預(yù)測(cè)系統(tǒng)在于通過對(duì)線路運(yùn)行的當(dāng)前和歷史缺陷數(shù)據(jù)的分析，對(duì)可能發(fā)生的缺陷情況做出預(yù)側(cè)，以做好缺陷處理的人力、物力準(zhǔn)備，提高缺陷處理的反應(yīng)能力。 壽命估計(jì):對(duì)設(shè)備的壽命估計(jì)是對(duì)電氣設(shè)備更新的基本依據(jù)，目前所采用的基本方法是在大量的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，利用概率的相關(guān)知識(shí)。如通常認(rèn)為電容器的壽命服從威布爾分布，而發(fā)電機(jī)的壽命服從指數(shù)分