基于电厂电气一次设备的检修与维护研究

引言 : 电气一次设备是发电厂电力系统的重要组成部分，包括发电机、变压器、高压开关设备、母线等关键设备。这些设备的运行状态直接关系到电力系统能否安全、稳定运行。近年来，随着发电机组向大容量、参数高的方向发展，电气一次设备面临着设计复杂、工况苛刻的严峻考验。因缺陷、故障导致的非计划停运事件时有发生，给电网安全和企业效益带来严重影响 [1]。因此，如何通过有效的检修与维护手段，保障电气一次设备的高可靠运行，成为发电企业亟待解决的关键问题。

1 国内外电厂电气一次设备检修维护现状

1.1 定期检修为主的传统模式

传统的电厂检修模式主要是基于设备运行时间开展定期检修。即根据设备重要性、运行时间等因素制定年度检修计划，到期后对设备进行全面的预防性试验和维护保养。这种“时间导向”的策略一定程度上可以发现和消除设备缺陷，但也存在明显不足：

(1) 缺乏针对性。定期检修未充分考虑设备实际健康状态，“一刀切”式的维护难以做到有的放矢。

(2) 资源浪费。为开展检修需停运设备，降低了机组利用小时数和经济效益。且过度维护易引入新的缺陷。

(3) 可靠性不高。事后的定期检测无法实现对设备的实时监控，存在故障诊断滞后、风险预控不足的问题。

1.2 状态检修等先进理念的应用

为克服定期检修的局限性，国际电力界提出了以设备实际状态为导向的检修模式 (Condition Based Maintenance，CBM)。通过在线监测、机会性试验等手段实时掌握设备健康状态，再结合可靠性分析、风险评估等决策优化方法，制定最佳的检修策略。这种思路已在发达国家广泛应用并取得了良好效果。例如：美国的状态检修实践始于上世纪 80 年代，逐步建立了系统完善的状态监测和诊断评估体系。爱达荷电力公司利用这一模式使变压器检修周期从 6 年延长到12 年，年均检修费用降低 30% 以上。日本东京电力公司在变电站设备上应用状态检修技术，实现了由“事后维修”到“预防预测性维护”的转变，供电可靠性明显提高 [2]。我国自 2000 年以来逐步开展了状态检修的研究与应用，取得了变压器油中溶解气体在线监测、红外测温等方面的技术进展。但总体而言还处于起步阶段，在监测数据分析、健康评价、检修决策等方面还不够成熟。部分电厂虽引入了状态检修理念，但实际执行中仍以定期检修为主。推行状态检修还需要在体制机制、专业人才等方面做大量工作。

2 电厂电气一次设备检修维护中存在的主要问题

2.1 缺乏系统性

电气一次设备种类多、结构复杂，不同专业间缺乏统一规划和沟通协调，检修维护工作存在“条块分割”现象，不同系统和设备的管理标准、工作流程不一致，影响了检修质量和效率。信息孤岛导致检修数据难以有效汇总分析，知识和经验无法充分传承共享。

2.2 预防性不足

电气设备的故障具有一定的“伏线期”，定期的检修不能及时发现早期缺陷并采取预防措施。部分电厂重事后处理、轻事前预防，对设备隐患的识别和消除不到位。预防性试验项目不够全面，实施过程不规范，覆盖不足的问题依然存在。

2.3 过度依赖经验

由于电气设备的复杂性，完全依靠理论分析难以对其状态做出准确判断。检修人员主要依赖自身的专业经验识别故障、制定检修方案。这种过度依赖个人经验的做法不可避免地带来主观性和盲目性，检修质量难以保障。且随着老专家的退休，宝贵的经验无法得到很好的传承。

2.4 在线监测能力不足

目前电厂在变压器油中气体、开关设备局放等方面开展了一定的在线监测，但还未形成系统全面的状态监测网络。部分监测装置的可靠性和适用性不高，存在测点布置不合理、监测参数不全面、数据传输不畅等问题。监测数据的分析和应用还不够深入，对设备趋势预测、潜在风险研判的能力不足。

3 构建电气一次设备检修维护新模式

3.1 完善预防性试验体系

针对不同类型电气一次设备的特点，制定科学、规范、全面的预防性试验标准和规程。在继电保护、绝缘、机械特性等方面开展系统的定期和机会性试验，及时发现和消除设备缺陷。可结合机组检修、设备替换改造等机会，在设备停运期间开展全面的预防性试验。试验数据要统一管理，实现互联互通，为状态评价和检修决策提供支撑。针对变压器，重点做好绝缘油色谱分析、绕组变形和析液测试等关键预防性试验。对于断路器，机械特性试验、开断时间、同期性测试等是必不可少的项目。发电机应重视绝缘电阻和吸收比、空载和短路特性试验等。

3.2 建设全面的在线监测系统

针对关键电气设备，建立覆盖全面、测点合理、通道畅通的在线监测系统。通过传感器实时采集设备运行工况，借助物联网、大数据等技术实现数据的传输、存储和智能分析。监测系统要与调度自动化、能量管理等平台实现数据共享，并纳入企业资产管理体系 [2]。对于变压器，重点监测油中溶解气体、绕组温度、局放等特征量。断路器应监控动作时间、合闸线圈电流、储能电机电流等。汽轮发电机需监测定子绕组温度、轴电压等运行参数。监测系统要根据设备类型合理设置报警门槛，建立设备缺陷征兆数据库，为故障诊断奠定基础。

3.3 加强状态评价与检修决策

在线监测获得的海量数据需要借助专家系统、机器学习等人工智能技术进行挖掘分析，建立设备运行状态评价模型。通过大数据分析发现设备的退化规律，实现设备故障的预测预警，为检修决策提供依据。针对设备实际健康状态，动态制定差异化的检修计划，避免“过度检修”，最大限度利用设备剩余寿命。高风险设备要缩短检修周期，低风险设备可适当延长。在制定年度检修计划时，要统筹考虑设备重要性、运行时长、故障风险等因素，优化检修时序，提高检修效率。同时，建立设备、系统、机组、电厂等不同层级的风险评估模型，评价电气设备故障对电力系统可靠性的影响，指导检修资源的优化配置，实现全局利益最大化[3]。

3.4 创新运检管理模式

面对日趋复杂的电网形势和设备特性，传统的检修管理模式已难以为继。要树立“以设备健康为中心”的管理理念，创新管理体制和工作机制。打破专业界限，建立设备、运行、检修、管理等部门的紧密协作机制。要加强检修人员的专业培训，构建老中青梯次配备、专兼职结合的复合型人才队伍。借助“互联网 +”搭建远程诊断、视频巡检等新型工作平台，提高检修工作的信息化、智能化水平。加强同设备厂家、科研院所的产学研用合作，推动检修新技术、新方法的研发应用。

结语 : 电气一次设备是发电厂安全运行的重要屏障。面对新形势下电力系统可靠性的更高要求，必须以先进的理念和技术为指导，不断创新完善电气一次设备检修与维护体系。预防为主、状态为本，是提升检修质量和效率的必由之路。要着力构建全面系统的预防性试验和在线监测网络，强化设备状态评价和检修决策分析，创新检修管理模式和机制，以高水平的检修维护为发电厂安全经济运行提供坚实保障。

参考文献：

[1] 王子银 . 发电厂电气一次设备故障检修与处理方法研究 [J]. 装备制造技术，2024，(07):130-132.

[2] 杨竞帆 . 发电厂电气一次设备的状态检修策略分析 [J]. 集成电路应用，2023，40(05):216-217.

[3] 徐翔 . 电气一次设备状态检修的应用分析 [J]. 电力设备管理，2021，(08):87-88+102.