一直以來對電氣設(shè)備進行絕緣監(jiān)督的主要手段是采用定期絕緣預(yù)防性試驗,即根據(jù)所頒發(fā)的《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》,對不同設(shè)備所規(guī)定的項目和相應(yīng)的試驗周期,定期在停電狀態(tài)下對設(shè)備的絕緣性能進行檢驗性試驗。
預(yù)防性試驗一般在每年的雷雨季節(jié)前的春檢進行。將預(yù)防性試驗結(jié)果和上述規(guī)程上的標準進行比較,若有超標,則應(yīng)安排維修計劃對設(shè)備進行停電檢查,即進行預(yù)防性維修。
從上述預(yù)試到維修可統(tǒng)稱為預(yù)防性維修體系,在我國以延用了40多年。這無疑在防止設(shè)備故障的發(fā)生,保證供電可靠性方面起到了很大的作用。但長期的工作經(jīng)驗也表明,這樣的維修體系有一定的局限性。
從經(jīng)濟角度來講,定期性試驗和大修都需要停電,不僅會造成很大的直接和間接經(jīng)濟損失而且增加了工作安排的難度。加以定期大修和更換部件也需投資,而這種投資是否必要尚不確定。因為設(shè)備的實際狀態(tài)可能完全不必做任何維修更換,而仍能維持安全穩(wěn)定運行。若維修水平不高,反而可能使設(shè)備越修越壞,從而產(chǎn)生新的經(jīng)濟損失。
英國人P.J.達夫勤研究了定期監(jiān)測和維修的經(jīng)濟效益問題,他認為維修費用中只有60%是該花的。另一種估計方法認為,定期維修更換下來的設(shè)備中,只有10%是需要更換的,其余的則均不需要更換??傊还茉鯓庸烙?,定期監(jiān)測維修體系都不是很經(jīng)濟。
從技術(shù)角度講,這種定期預(yù)防性監(jiān)測試驗有兩個方面的局限性。首先,它們的實驗條件與設(shè)備正常運行時的條件不同,其試驗大多都是在低電壓下進行的檢查。例如,介質(zhì)損耗角正切是在10kv電壓下測試的,而設(shè)備的運行電壓特別是超高壓設(shè)備遠高于10kv。并且運行時還有諸如熱應(yīng)力等其它因素的影響,無法在離線實驗時在現(xiàn),這樣就很可能發(fā)現(xiàn)不了絕緣缺陷和潛在和故障。其次,雖然絕緣的缺陷和老化具有統(tǒng)計性,絕緣老化速度發(fā)展有快有慢,但總有一定的潛伏和發(fā)展時間。在此期間會發(fā)出反應(yīng)絕緣狀態(tài)變化的各種信息。而預(yù)試是定期進行的,經(jīng)常不能及時準確的發(fā)現(xiàn)故障。第一是漏報即預(yù)試通過后仍有可能發(fā)生故障甚至發(fā)生嚴重事故。第二是誤報或早報都會帶來更換或維修等不必要的經(jīng)濟損失。
20世紀70年代以來,隨著世界裝機容量的迅速增長,對供電可靠性的要求越來越高??紤]到原有預(yù)防性維修體系的局限性,為降低停電和維修費用提出了預(yù)知性維修即在線監(jiān)測這一概念。其具體內(nèi)容是對運行中電氣設(shè)備的絕緣狀況進行連續(xù)的在線監(jiān)測,隨時獲得能反應(yīng)絕緣狀態(tài)變化的新信息。對這些信息進行分析處理后,對設(shè)備的絕緣狀況做出診斷,并根據(jù)診斷的結(jié)論安排必要的維修,也就做到了有的放矢的維修,故預(yù)知性維修主要包括三個步驟:在線監(jiān)測一分析診斷一預(yù)知性維修。
預(yù)知性維修具有以下優(yōu)點:
(1)可更有效地使用設(shè)備,提高設(shè)備的利用率;
(2)降低部件的存儲量以及更換部件與維修所需費用;
(3)有目標的進行維修,可提高維修水平,使設(shè)備運行更加安全、可靠;
(4)可系統(tǒng)地對設(shè)備制造部門反映設(shè)備的質(zhì)量信息,用以提高產(chǎn)品的可靠性。
預(yù)知性維修的組成及關(guān)系可用下圖表示:
預(yù)知性維修系統(tǒng)圖
從我國的自身情況出發(fā),如今我國部分正在運行的高壓XLPE電纜己經(jīng)進入了其預(yù)期壽命的“中后期”,此時正處于其事故的多發(fā)期。關(guān)于早期應(yīng)用的XLPE電纜在運行中絕緣層被擊穿并導(dǎo)致停電事故的報道時有發(fā)生。XLPE電纜一旦發(fā)生故障,故障點的尋找十分困難,不但需要大量的人力物力,而且還將帶來很大的因停電而造成的直接和間接的經(jīng)濟損失。如果故障不能及時解決,還會帶來不良的社會影響。因此如何快速、經(jīng)濟、準確的探測到電纜的故障位置,具有十分重要的意義,也是多年來國內(nèi)外一些學(xué)者和科研人員研究的熱點。
國內(nèi)外多年的研究成果和實際運行經(jīng)驗均表明:XLPE電纜的劣化程度決定了其性能的早期劣化以及使用壽命,而研究電纜劣化的情況可以通過對其局部放電進行定量測量,通過測量結(jié)果的大小來了解電纜的劣化程度。因此,及時發(fā)現(xiàn)電力電纜的故障隱患、預(yù)測其運行壽命以及保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要手段就是對其絕緣的局部放電進行監(jiān)測。