大型风电场输变电设备运行分析及检修策略研究

靳利文

摘要：一直以来，风电场输变电设备一直沿用的是计划性检修、临时性检修及事故性檢修相结合的检修制度，不能客观地反映设备内在质量和运行工况等因素的差异，不仅缺乏合理性和科学性，还具有很大的盲目性。若干设备应修而未修，不但影响其技术性能和使用寿命，严重的还会造成损坏事故;也有更多的设备不该修而修，造成人、物、财等资源的严重浪费;还有一些设备因检修不当而影响正常使用。因此，制定出适合风电场输变电设备的检修策略势在必行。

关键词：风电场;输变电设备;运行分析;检修策略

一、大型风电场输电设备总体运行特点

因为服务目标和使用场景各不相同，所以输变电设备在风电场运行期间会具有多种特点。

因为要想让风能得到顺利的传送，就得确保风电场输变电设备能得到稳定的运行。而对风电场发电量起到决定性效果的输电设备包括汇集线路以及变电设备。一般情况下变电设备主要包括主变压器、断路器等，它们的电压分别具有35kV、110kV及220kV。排除外在电网，因为变电设备出现问题会出现主变跳闸的情况，从而会让整站处于停电的状态，而且也会导致电场丢失传送风能的功能;汇集线路会造成此段线路中的风电机组风能不能顺利传送。风电场变电设备主要位于变电站里，能够顺利的进行巡检、试验等工作;汇集线路具有非常多的分布点，在进行巡检、试验的时候主要和与风电机组有关的工作来一同进行。所以风电场输变电设备在运行期间，可以避免变电站全部停电的情况，而且也能避免风机脱网。利用维修，能够让设备维持在良好的状态中，从而确保得到高质量的运行。

二、风电场输变电设备检修策略研究

2.1输变电设备检修策略研究的意义

开展输变电设备检修策略研究，对于保障风电场风能的有效送出有着重要意义。在开展准确决策的基础上，对输变电进行合理的运维和检修，能让输变电设备在风电机组满发的情况下，具备最佳的运行状态，保障风能的顺利送出。输变电设备检修策略应与风电机组等其他风电场设备的维护策略相协调，应充分考虑风电机组的运行特点，择优选取。

通过理论分析发现，设备在经历不同类别的检修后，故障率均有不同程度的降低。在制定设备检修决策时，电力调度运行人员综合考虑设备在检修中故障率的回落值、设备故障损失、检修成本和电网运行风险等要素，对检修策略进行优化。运行人员则根据设备的状态变化趋势，通过合理安排检修时间和检修内容，降低设备的故障损失和检修成本以及对系统可靠性的影响。

因此，检修策略的合理性直接决定运行、检修的效果。

2.2风电场输变电设备检修模式选择

（1）被动维修（事故后维修CM，CorrectiveMaintenance）。该检修方式就是当设备发生故障才进行检修。输变电设备一旦发生绝缘故障后，如无法自行恢复，会造成间隔停电，严重时会造成全站停电，对风电送出造成极大损失。因此，在风电场输变电设备上这种检修方式不可取。

（2）定期检修（TBM，TimeBasedMaintenance）。定期检修是在对某一类设备运行规律把握的基础上，试图在设备故障前实施检修。根据采用策略的不同，有若干实施方式。设备役龄的更换前者在规定周期内，当设备运行时间大于该周期则更换新的设备，而当设备在周期内故障时，在一定的目标下，选择小修或不完全维修，修复设备的功能;周期性检修优化是在一定的周期内，以设备的检修周期为决策量，寻求在一定的目标下设备的最优检修决策。

（3）基于设备全寿命周期成本（LCCLifeCycleCost）的状态检修。此检修策略主要偏重于减少设备检测和维修的总费用，没有强调设备检修安排对系统运行可靠性的影响。相比于风电机组，输变电设备检测和维修的费用较低，因此这种模式不适用于追求系统稳定性以保障电能有效送出的风电场。

2.3风电场输变电设备检修策略选择

对于风电场设备而言，变电站设备采用基于风险评估的状态检修结合定期检修的策略，汇集线路采用基于风险评估的状态检修策略。

三、风电场输变电设备检修决策方法研究

3.1明确设备状态信息来源

（1）设备巡视。设备巡视按照风电场运行规程执行，按照设备状态评价导则搜集整理设备状态信息。

（2）带电检测是指在运行状态下，对设备状态量进行的现场检测，其检测为带电短时间内检测，有别于长期连续的在线监测。目前以红外测温技术为代表的带电测试技术等早已成熟应用，取得了很好的效果;而容性设备电容量/介损带电检测、高频局部放电等技术的应用也有十几年的历史，带电检测技术的使用范围正逐步扩大。目前各项带电检测装置技术标准正在相继出台，形成电力行业标准。

（3）在线监测是指在不停电的情况下，对电力设备状况进行连续或周期性的自动监视检测。由于风电场中箱变、汇集线路分布点多面广，难以选择合适的通信方式，监测信息得不到有效传送。此外在线监测装置元件性能不稳定、功能失效;装置的抗干扰性能较差，抗外界因素如温湿度变化的能力弱。因此风电场输变电设备在线监测并未得到大面积应用。

3.2建立设备状态评价体系

通过采用《油浸式变压器状态评价导则》、《架空输电线路运行状态评估技术导则》等标准明确设备部件、状态量、设备的状态等定义，明确每个部件中能直接或间接表征设备状态的各类信息定义为状态量，根据对设备的性能和安全运行的影响程度状态量分为一般状态量和重要状态量;根据各个部件和整体的评价的结果将设备的状态分为正常状态、注意状态、异常状态和严重状态。

开展设备定期评价和设备动态评价。定期评价每年不少于一次;动态评价主要包括新设备首次评价、缺陷评价、不良工况评价、检修评价、特殊时期专项评价等;动态评价应根据设备状况、运行工况、环境条件等因素及时开展，确保设备状态可控、在控。

3.3结合风险分析开展检修决策

检修决策除依据技术标准和设备状态评价结果，还应参考风险评估结论，考虑风电场规模发展、技术更新等要求，综合季节特点、电网调度意见，确定设备检修维护策略，明确检修类别、检修项目和检修时间等内容。

检修决策过程将设备状态检修分为4类：A类检修一般为整体更换和试验;B类检修一般为局部性的检修，外部部件的解体检查、维修、更换和试验;C类检修一般为常规性清扫、检查、维护和试验;D类检修一般为不停电状态下进行的带电测试、外观检查和维修。检修类别的分类原则主要根据被检设备工况（是否需要停电）、检修工作涉及范围以及检修内容确定。

设备的状态检修策略根据设备状态评价结果进行动态调整，可划分为“正常状态”检修策略、“注意状态”检修策略、“异常状态”检修策略、“严重状态”检修策略。

四、结语

通过以上内容我们能够了解到，对风电长输变电设备制定完善的维修方案，能够全面的展现出设备所具有的差别性，不但可以加强风电场输变电设备的稳定性，同时还能够确保电能得到顺利的传送。而且根据风电场输变电设备检修方案，创建了风电场输变电设备评价体系以及检修措施，这样一来就可以确保状态检修的效果。总而言之，制定完善的风电场设备检修方案，能够很大程度的提升输变电设备的稳定性。

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