基于故障模式的输变电设备故障风险解析

基于故障模式的输变电设备故障风险解析

李勇梁晓蔡玉祥

（国网山东省电力公司平原县供电公司山东德州253100）

摘要：为了保证输变电设备的运行状态，对其故障分析进行分析是十分必要的，不仅可以实现设备的经济价值，还能降低电网设备的工作风险。本文对输变电设备分析进行了概述，分析了相应的问题，并提出了相应的分析方式。

关键词：电网；故障模式；输变电站设备；故障风险；分析

在运行管理的过程中，输变电设备会受到各种因素的影响，使系统的内部出现故障，进而导致电网被迫中断工作，其经济损失不可估量。在输变电设备中，其故障风险的分析工作十分关键，“风险”的含义主要说的是设备在使用时，应考虑其技术性，同时，在管理时，应考虑其经济性，依靠不同的决策，进一步完善输变电的设备管理工作。

一、输变电设备故障风险概述

电网工作具有一定的特殊性，对输变电设备故障风险定义为维修费用，在研究的过程中，研究的对象为所有的输变电设备，研究的方式主要是对半定量化进行分析，以风险管理作为前提，对输变电设备的运行状态进行综合的评价，以此来获得设备工作的健康指数，根据健康指数，进而映射规则等，另外，还会对设备故障的风险概率进行研究，通过分析，能够清楚的掌握输变电设备的运行的状态，发生风险的概率，从而开展评估工作。针对输变电设备，在对其故障风险进行分析时，电网公司在是选择这样的分析思路，但是，在美国等国家，对输变电设备的故障风险进行分析时，电网公司常常将设备运行的年限指标与状态等级相乘，从而评估输出变电设备的故障发生概率，并且，确定半定量化的计量，了解变压器的重要性，以及综合绝缘的状态，这都会为故障风险评估给予相应的参考依据，风险矩阵的方式常用来评估变压器的故障模式，以及常见的故障问题。

研究输变电设备故障风险需要完成初步风险评估，然而，在这个过程中，很难将设备的具体的故障模式，以及部分的风险内容完全的映射出来，对于设备的后期运行管理、维护，以及风险控制，都无法提供保障。在电网公司中，在评估故障风险的模式方面，其方法还有待完善，尤其是在系统故障的发生过程上，未能进行全面的研究，因此，想要实现风险的预测目标是不可能的，这就阻碍了管理水平的提升，面对这样的局面，应该针对输变电设备的故障风险，制定一套系统的、完善的分析预测方法，掌握输变电设备的基本故障模式，对故障问题的影响因素与后果进行统一的分析、探索，是故障结构能被构建出一个完整的网络图，对风险预测工作提供理论根据，让定性的风险描述、传播成为现实，另外，定量化预测主要依靠半马尔科夫的过程。

二、输变电设备的故障类型与解决措施

（一）线路的问题

在输变电的设备中，由于管线的质量较低，或者线路老化等，直接导致了线路故障，而这些问题的出现又受到了气候因素的影响，在变电所，其户外的电缆头在制作上往往是有缺陷的，在需电预防，以及抵御方面的能力不强，使电缆头被毁，出现线路跳闸的现象。此外，由于道路树障，线路也会产生故障，据此分析得知，输变电设备之所以发生线路故障问题，主要取决于外部的影响因素，主要是因为人为的破坏因素，擅自对电线进行切割，操作变压器等，进而为输变电设备带来了各种问题，对于电缆的线路，其使用的过程中是很少跳闸的，架空线路的跳闸概率是很高的，对于这样的问题，应该在架空的线路上安装重合闸，如果双电源的线路发生跳闸，先查看线路是否带电，再进行送电。

（二）变压器的问题

变压器之所以发生故障问题，其影响因素较广，如果变压器的使用电流超过了电流的限定值，处于超负荷的工作状态，就会造成短路。当变压器的绝缘材料受潮之后，质量会受到破坏，进而影响正常的使用，如果是高温的情况，变压器会被热烧坏，进而发生使用障碍，对于其他的常见故障，还涉及铁芯故障等，经过总结和分析，我们得知，对于变压器，之所以发生故障现象，主要是因为在长期的使用中，缺少保护措施，其实际的功能受到了影响，对变压器进行管理时，存在漏洞，并且，内部系统、器件的老化，也影响了设备的正常使用。这对这些问题，除了强化变压器的管理工作，还要确保操作模式、程序的正确性，要做好预防措施，做好检修工作，避免超负荷的工作等，防止出现故障。

（三）电气操作的问题

对于电气操作的问题，主要是由操作失误引起，作为操作人员，其综合的职业素质不高，未能全面的掌握电力系统的规范、要求等，在操作中，比较随意。另外，电气系统的故障也取决于电力部门，由于一些工作人员未能安装相应的防误闭锁装置，即使安装了，在总体上，其安全性也较低，常常识违规操作等，由于故障问题的发生，设备会受到损坏，使电力系统不能正常的运行，甚至会人员伤亡，为了更好的预防电气系统的故障问题，必须对操作人员进行系统的职业培训，使其自身的水平有所提升，并具有责任感，对于电力单位，除了安装合理的防误闭锁装置，还要让员工掌握使用的方法，避免操作失误，从而提升工作的效率。

三、输变电设备故障风险的分析方式

（一）半马尔科夫过程的分析

通过领结模型，可以分析出故障风险的发生过程，实现风险管理的服务目标，在量化分析时，对故障的风险值，一般取决于发展模式的随机因素，对其展开定量的描述。因为随机因素是不确定的，所以，对其随机过程进行定量描述时，应掌握设备的当前状态，未来的状态，以及二者之间的关系，输变电设备发生故障风险的过程，常常应用半马尔科夫过程分析，其应用的过程中，也有助于设备维修状态的运用。在对半马尔科夫过程进行假设时，不可以将整体的状态停留在过去的指数分布上，这个过程不受停留时间的限制，分布是随意的。在应用模型时，大部分的关键故障是由单一因素引起的，根据状态的检测信息，可以推测出故障的原因，从而简化领结模型，构建出单链结构。

（二）绘制故障网络的因果图

为了找到变压器故障的原因，作为电网公司，要对故障进行统计，找到常见的绕组故障模式，通过现有的故障树与故障模式，进而构建出故障因果的网络图，一般情况，椭圆形代表了故障的原因，矩形代表了故障模式，而最终的故障模式则用六边形表示。在不同的部件之间，在观察设备故障的传播过程时，应用不同的颜色来区分，例如：在网络故障因果图中，通过其表示的内容，我们发现造成绕组过热的主要原因包括：过载、绝缘油散热性不好、绝缘油的劣化、受潮，以及导线的质量较低、导线浸渍不良等，通过网络图表示，由于绕组过热会，会使绝缘老化严重，和其他短路共同的作用下，造成绕组的变形。

结语

输变电设备故障风险控制是一项重要的工作，不仅为控制风险打下了基础，也保证了设备的安全及运行效率，在电网设备的运行中，很容易出现系统故障，也就是输变电设备故障风险。故障后果和故障概率的乘积就是故障风险，通过故障的发展，会出现不同的后果，比如：环境破坏，以及对人身安全造成威胁等，因此，对输变电设备的故障风险进行研究时，应科学且合理的看待故障产生的后果。

参考文献：

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