摘要：本文讨论了电力设备预防性试验的重要性及其基本含义，阐述了电力设备预防性试验的技术特点和发展现状，也从侧面反映了状态检修的重要性，最后结合电力系统的发展及演变，提出了电力设备预防性试验的发展新要求。
关键词：电力系统；电力设备；预防性试验；状态检修
引言
电力系统是我国民生和基础建设的重要组成部分，承担着整个国家的能源供应及调配重要工作，与国家经济的发展密不可分。而电力系统是由众多电力设备通过电力线路的连接与管理组成的一个庞大的网路系统，可以说电力设备是电网运行的关键元素，其可靠性直接决定着电力系统的安全稳定运行。当然，从另一个角度来说，电力设备也是引起电网事故的重要原因，纵观整个电网的发展，电力设备整体仍存在着运行可靠性不足、运行寿命不够长等问题，这就成为电网发展及稳定运行的一个重要制约因素。
为了解决上述的问题，从设计层面生产层面对产品的改进是一个方面，从运维层面而言，也需要对此类问题有着相应的对策，在目前的电力系统运维工作中，预防性试验是保证电力设备长期可靠性运行所广泛使用的一类技术及管理手段。
1 电力设备预防性试验发展现状及重要性
电力设备是电力系统的重要组成部分，为了保证电力系统的稳定，在电力设备运行之前或者运行之中，需要通过一些手段来尽可能的提高电力设备的使用可靠性，来降低电力设备故障的可能，而预防性试验正好可以起到该作用。
对于电力设备而言，预防性试验通常意义上都是定期进行的，主要是针对一些可能对电力设备产生破坏的项目，进行危险因素的试验测试，来发现电力设备可能存在的一些潜在问题，起到对电力设备运行事故的预测，来保证设备的可靠运行及电力系统的稳定性，所以，电力设备的预防性试验的实施是十分必要的。
1.1 电力设备预防性试验是保证电力设备安全运行的有效手段
对于电网而言，电力设备的首要功能，就是安全稳定运行，所以保证电力设备的可靠性是设备用户首先要去解决的问题。
电力设备的预防性试验是为了发现运行中设备的隐患，预防事故的发生或者设备损坏，对设备进行的检查、试验或监测，能够发现电力设备存在的缺陷或不足，进而提出针对性的处理措施，可以及时消除故障隐患，保证电力设备处于最佳的运行状态，更好的支撑电力系统运行。
1.2 电力设备预防性试验是保证电力系统安全运行的必要条件
电力系统是支撑国民经济发展的重要组成部分，是保证社会稳定的重要条件，而电力设备是电网的重要组成元素，所以保证电力设备的安全就等于在保证电网的安全。预防性试验直接作用点是电力设备本身，消除电力设备的安全隐患，实质上而言，是为了保障电力系统的稳定运行。这不仅仅是在设备投入运行前进行交接试验测试即可，在设备正常运行时，也要加大预防性试验的监管力度，做到防患于未然，为建设国家坚强电网提供有力的后盾。
1.3 预防性试验是电力设备状态检修的基础
变电设备的检修模式大致经历了三个发展阶段，即故障后检修、定期检修和状态检修。[1]
故障后检修是在早期因缺乏有效检测手段而在设备发生故障之后被动采取的检修模式，这种方式由于无法满足电力系统对于供电可靠性的要求，已经遭到淘汰。
定期检修也称计划检修，起源于 20 世纪 60 ～ 70 年代并沿袭至今。定期检修根据设备故障的统计情况或运行经验，按预先规定的周期对设备进行检修，与设备具体状态无关，因此检修的针对性不强，甚至可能维修手段不合理而导致“修出问题”，浪费大量人力、物力、财力。
状态检修是一个综合性的决策过程，它与以往的故障后检修和定期检修方式的区别之处，在于充分利用预防性试验、在线监测技术、历史维修记录以及同类设备家族缺陷等全过程数据资料，通过状态评估、风险评估和检修策略等多种技术手段和经济手段，综合评价设备的当前状态，并预测事态的发展，从而制定设备检修计划，是一种动态优化的过程。与传统检修模式相比，状态检修能根据设备健康状况合理安排检修时机和部位，针对性比较强，能够减少停机检修时间，及时发现设备潜在故障，延长设备使用寿命，节约设备维护资金，并能有效提高供电可靠性。
要想实现电气设备的运行状态化检修，首先必须有状态检测和故障诊断技术作基础。即通过预防性试验弄清设备的运行状态和绝缘性试验弄清设备的绝缘缺陷，适时开展必要的检修工作。由于绝大多数故障事先都有征兆，因此，开展设备定期预防性试验是十分必要的。[2]
1.4 预防性试验为电力设备科学管理体系建设提供有效支撑
首先，预防性试验是保障电力设备安全运行的必要条件。电力设备安全运行的首要问题是确保电力设备安全、确保继电保护可靠。这不仅仅是对已投入运行的电力设备而言，就是对于新建的电力设备，虽然交付使用时已进行过交接验收试验，预防性试验也是十分必要的。
其次，预防性试验是电力设备分类管理的前提。电力设备管理类同其他行业或部门的设备管理一样，往往需要对设备进行考查，按照性能的完好程度进行分类，而分类是动态的。同样，电力设备的分类，不仅看外观好坏，重要的是其性能完好情况，即通过预试测量其主要性能参数或考核设备绝缘符合标准及规程、规范的程度。比如，全部性能通过预试合格者为完好类设备；主要性能通过预试合格，部分性能不合格者为待修设备：主要性能不合格，即失去主要功能者为待报废设备等等。电力设备预试能满足设备管理的动态分类，给电气设备的科学管理提供了支持。
第三，预防性试验为电力设备更新改造提供科学依据。事物的发展总是有一个由量变到质变的过程，设备性能的劣化也不例外，通过对设备的有关参数的测试，经过逐年累计、比较及统计分析，可以找出设备性能变化的规律，预测其寿命，并结合运行情况，充分发挥设备功能，最大限度地减少损失，提高效益。超过设计年限而继续运行的重要设备如发电机、变压器等的绝缘寿命预测就更有显著的经济意义。针对超寿命的重要设备的预防性试验结果可以为设备更新改造决策提供第一手资料。
因此，强化电力设备预防性试验，及时发现电力设备存在的不足，实施针对性的措施加以处理，完善电力设备的管理，这对于保证电力系统长期安全、可靠、高效的运行有很大促进作用。由此看来，高度重视且有效落实电力设备预防性试验是非常有意义的。
2 电力设备预防性试验的基本原理
如前所述，由于电力设备预防性试验的重要性及其发展趋势，应当探究行之有效的试验方法来优化电力设备预防性试验，如此不仅能够提高电力设备的使用性能，还能促进电力设备预防性试验良好发展。
现行的电力设备预防性试验，主要包括继电保护装置调试和校正；电力设备的绝缘试验；电力设备运行状态检修几部分的内容。从试验形式上可以分为破坏性试验和非破坏性试验两大类。这里重点介绍绝缘试验的基本原理。
2.1 绝缘电阻的测试
绝缘电阻的测试是电气设备绝缘测试中应用最广泛、试验最方便的项目。根据被测量设备的绝缘电阻的大小，可以检测出绝缘是否有贯通缺陷、受潮、老化等。绝缘电阻测试最常用的仪表是绝缘电阻测试仪（兆欧表），通常有 100 V、250 V、500 V、1000 V、2500 V 和 5000 V 等类型。
2.2 泄漏电流的测试
一般直流兆欧表的电压在 2.5 k V 以下，比某些电气设备的工作电压要低得多。因此必要时还可以采用加直流高压来测量电气设备的泄漏电流。如果存在某些缺陷，那么高压下所测得的泄漏电流要比低压下所测得的泄露电流大得多，而对应的绝缘电阻要比低压下的电阻小得多。测量设备的泄漏电流和绝缘电阻本质上没有多大区别，但是泄漏电流的测量有如下特点：
1）试验电压比兆欧表高得多，绝缘的缺陷更容易暴露，可以发现一些尚未贯通的集中性缺陷。
2）通过测量泄漏电流和外加电压的关系有助于辨别和分析绝缘缺陷类型。
3）泄漏电流测量用的微安表要比兆欧表精度高，可以有效的提升试验的精确性。
2.3 直流耐压试验
直流耐压试验电压较高，可以发现绝缘的某些局部缺陷。该项试验可与泄漏电流试验同步进行。与交流耐压试验相比，直流耐压试验具有试验设备轻便、对绝缘损伤小和易于发现设备的局部缺陷等优点。与交流耐压试验相比，但由于交、直流下绝缘内部的电压分布不同，直流耐压试验对绝缘的考验结果与实际的贴近度不如交流试验的结果那么高。
2.4 交流耐压试验
交流耐压试验是鉴定电气设备绝缘强度最直接的方法，对于判断电气设备能否投入运行具有决定性意义，也是保证设备绝缘水平、避免发生绝缘事故的重要手段。交流耐压试验有时可能使绝缘中的一些弱点更加发展。在试验前必须对被试设备进行绝缘电阻、吸收比、泄漏电流和介质损耗等项目的试验，若试验结果合格方能进行交流耐压试验。
2.5 介质损耗因数 tgδ 测试
介质损耗因数tgδ 是反映绝缘性能的基本指标之一。它可以反映绝缘损耗的特征，它可以灵敏地表达出电气设备绝缘整体受潮、劣化变质以及小体积设备贯通和未贯通的局部缺陷。介质损耗因数tgδ 与绝缘电阻和泄漏电流的测试相比具有明显的优点，它与试验电压、试品尺寸等因素无关，更便于判断电气设备绝缘变化情况。
3 电力设备预防性试验的发展要求
电力行业迅速发展的背景下，国民生产生活中对用电量及用电质量的需求都不断提高，这使得社会对供电的安全性和可靠性提出了更高的要求。在这种情况下，电力设备作为支撑电力系统良好运行的基本组成部分，如何保证其更加安全、稳定、高效的运行就变得越来越重要。
但在系统实际运行过程中，由于会受到各种外力因素以及设备自身问题的影响，难免会出现这样或那样的故障，导致电力系统无法正常运行，有时甚至会造成严重的危害。经分析研究发现，其中很多故障的出现是与电力设备使用之前存在缺陷或不足有很大关系。针对此类故障，如能注意强化电力设备预防性试验，及时发现电力设备存在的不足，实施针对性的措施加以处理，完善电力设备，就能够进一步保证电力系统长期安全、可靠、高效的运行。因此，高度重视且有效落实电力设备预防性试验是非常有意义的。
因此探究行之有效的电力设备预防性试验方法并对其不断进行优化，不仅能够提高电力设备的使用性能，还能促进电力设备预防性试验良好的发展。笔者参考相关资料及自身工作经验总结，给出的建议是：
（1）重视状态检修
随着电网经济性与安全性的要求越来越高，对变电设备实行不停电的在线状态检修成为设备检修方式发展的必然趋势[3]。状态检修的有效实施，可以更加经济有效的保证电力设备处于最佳的运行状态，能够更好的支撑电力系统运行。根据美国电力研究院诊断研究中心的研究结果显示，实施状态检修可提高设备利用率 5%以上，节约检修费用 25～30%[4]。
所以，在优化电力设备预防性试验时，需要重点考虑与状态检修的需求相结合。具体的说，需要在具体实施电力设备预防性试验的过程中，注意构建电力设备检修档案，将电力设备的运行情况、检修方式、检修结果、调试情况等记录在内，使之能够作为状态检修的依据，为有效的实施状态检修创造条件；注重积极引进先进技术，如成熟的在线检测技术，对电力设备予以实时监测，获取电力设备运行状态信息，综合分析电力设备，为合理展开状态检修打好基础。
（2）合理设置试验周期
设备进行阶梯划分，即根据设备的重要性、操作频率、以及设备所处的环境对设备试验周期进行统一规划。对在特殊环境下的设备合理缩短试验周期，以保证设备安全可靠的运行
（3）新的检修技术手段及器材
伴随着科学技术的日新月异，预防性试验设备和技术也跟着不断推陈出新，试验测量仪器和设备逐渐走向微机化、数字化、自动化，改善了试验测量精度和工作效率[5]。例如，数字兆欧表的面世及应用，可以轻松可靠的实现绝缘电阻的测量；应用热成像仪、红外测温仪等诊断技术，在保持电力设备正常运行的状态下，充分发挥红外检测不解体、不取样、不停运、不接触的应用优势[6]，监测电力设备的温度场和异常红外辐射，及时发现电力设备的安全隐患，有针对性地进行处理解决，降低电力设备的事故发生率。
（4）新的分析方案
优化电力设备预防性试验，不仅需从试验内容与技术入手，同时还应充分重视试验数据的深度挖掘和分析。
为了挖掘数据中蕴含的一些规律，在学术和工程上，经常会选择一些数学工具，来寻找数据中的隐藏信息，学术界上关于对试验数据分析方法的研究比较活跃，关于此类问题的分析方法层出不穷。
下图为一个针对预防性试验数据的分析流程的示例。该分析方法中采用了核密度分布的分析方法。核密度分析法的特点是不对一组已知数据进行任何分布规律假设，某点的概率密度值完全取决于其附近已知点的密度和距离，可以最大程度的还原数据的有效信息。
图1 数据分析流程示例
（5）新的管理机制
预防性试验管理是电力设备科学管理、安全运行、提高经济效益的重要手段，是保证供电公司持续不断的向用户提供电力的基石[7]。目前的预防性试验在试验规程方面有详细的规程要求[8]，但对试验流程的管理基本上处于非智能化阶段，数据采集、整理和分析基本靠人工完成[9]。如果可以将预防性试验流程及数据的管理实现信息化，并与企业信息化建设有机的结合起来，则可以建立标准的作业方法，保证试验过程中每一步的操作的彻底执行，同时可以将试验的数据规范的积累起来。实现预防性试验中有效作业、数据管理及分析评判的综合管理。
结语
预防性试验是电力设备运行和维护工作中一个重要环节，是保证电力设备安全运行的有效手段之一，对及时发现、诊断设备缺陷起到重要作用，为了让预防性试验数据进一步有效支撑电网公司的设备运维，其管理模式的创新以及对数据分析的持续研究是十分必要的。本文提及了一种采用核密度方法对试验数据进行处理的方法，并给出了简单的分析流程示例。更加详细的数据分析的研究成果，可以参考笔者关于核密度分析的文章。
参考文献：
[1] 郇嘉嘉．电网设备状态检修策略的研究[D]．广州：华南理工大学，2012.
[2] 靳建坤，杨伟燕.浅析电力设备状态检修与预防性试验[J].网络财富，2013，19：38～39.
[3] 李黎，张登，谢龙君，等．采用关联规则综合分析和变权重系数的电力变压器状态评估方法[J]．中国电机工程学报，2013，33（24）：152-159.
[4] 廖玉祥. 一种电力变压器运行状态综合评估模型的研究[D]. 重庆，重庆大学，2006
[5] 陈兴艳，王长明. 浅谈电气设备预防性试验的地位和作用[J]. 山东煤炭科技，2009，（5）：166-168
[6] 靳建坤，杨伟燕 浅析电力设备状态检修与预防性试验[J].网络财富，2013，19：38～39。
[7] 邢晓萍. 浅析电气设备的预防性试验[J]. 科技创业家，2012，（10）：7
[8] Q/CSG114002-2011中国南方电网有限责任公司企业标准电力设备预防性试验规程[S].
[9] 宋志杰 变压器故障诊断及预防性试验综合管理系统研究[D] 广州 华南理工大学 2013
论文作者:崔屹平1,刘俊翔2,王海靖3
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
标签：预防性论文; 电力设备论文; 设备论文; 状态论文; 电力系统论文; 耐压论文; 电网论文; 《电力设备》2018年第16期论文;