在“碳達峰、碳中和”目標驅(qū)動下,我國新型電力系統(tǒng)建設進入加速落地期,據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會《2025年電力工業(yè)運行分析報告》統(tǒng)計,2025年末全國發(fā)電裝機容量達29.6億千瓦,非化石能源裝機占比提升至48.1%,跨區(qū)輸電規(guī)模突破3.5億千瓦,電力系統(tǒng)的設備總量、運行復雜度、可靠性要求均達到歷史*高水平。電力設備檢修模式作為保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的核心支撐,其優(yōu)化升級已成為行業(yè)共識,其中電力設備預防性試驗與狀態(tài)檢修是當前應用*廣泛的兩類檢修手段,明確二者的區(qū)別、構建適配的電力設備檢修策略,對提升電網(wǎng)運維效率、降低停電損失具有重要意義。
一、我國電力設備檢修模式發(fā)展現(xiàn)狀與政策要求
我國電力設備檢修體系先后經(jīng)歷了故障后檢修、定期預防性試驗、狀態(tài)檢修三個發(fā)展階段。20世紀80年代以來,預防性試驗成為我國電力設備運維的核心標準,《電力設備預防性試驗規(guī)程》(DL/T 596)歷經(jīng)多次修訂,現(xiàn)行2021版規(guī)程對14大類、120余小類電力設備的試驗項目、周期、合格閾值做出了明確規(guī)定,是電力運維領域應用*廣泛的基礎性標準【2】。2010年以來,隨著電力物聯(lián)網(wǎng)、帶電檢測技術的成熟,狀態(tài)檢修逐步進入試點應用階段,*能源局2017年發(fā)布《電力設備狀態(tài)檢修導則》(DL/T 1683-2017),明確了狀態(tài)檢修的工作流程、評估標準和實施要求,為狀態(tài)檢修的規(guī)模化推廣提供了規(guī)范依據(jù)【3】。
中國電力科學研究院《2025年全國電力設備運維狀況白皮書》調(diào)研數(shù)據(jù)顯示,當前我國330kV及以上主網(wǎng)設備中,狀態(tài)檢修覆蓋率已達47.2%,10-220kV輸變電設備中,定期預防性試驗仍占運維總工作量的68.3%。傳統(tǒng)定期預防性試驗模式下,固定周期的停電試驗一方面容易造成設備“過修”,增加不必要的運維成本和停電損失,據(jù)測算110kV及以上變壓器因例行試驗停電導致的電網(wǎng)供電冗余度年損失約3.2%;另一方面也可能出現(xiàn)“失修”風險,約11.7%的嚴重設備缺陷出現(xiàn)在兩次預防性試驗的間隔期,未被及時發(fā)現(xiàn)【4】。在此背景下,行業(yè)對兩類檢修模式的適配應用需求持續(xù)提升。
二、電力設備預防性試驗的核心內(nèi)涵與技術體系
電力設備預防性試驗是指按照法定標準規(guī)定的周期、項目和閾值,對運行或備用電力設備開展的標準化檢測活動,核心目標是提前排查設備潛伏性絕緣缺陷、機械缺陷和電氣性能缺陷,防范設備突發(fā)故障。
根據(jù)DL/T 596-2021的分類,預防性試驗分為三類:一是交接試驗,指新設備投運前或設備大修后開展的全項試驗,用于驗證設備的制造、安裝質(zhì)量是否符合運行要求;二是例行試驗,指按照固定周期開展的常規(guī)檢測項目,是預防性試驗的核心構成;三是診斷性試驗,指例行試驗發(fā)現(xiàn)異常后,為進一步明確缺陷類型、缺陷位置和嚴重程度開展的專項檢測。
預防性試驗的技術體系已高度成熟,核心試驗項目包括絕緣性能檢測(絕緣電阻、介質(zhì)損耗因數(shù)、泄漏電流、局部放電等)、電氣特性檢測(直流電阻、變比、組別、回路電阻等)、油/氣特性檢測(絕緣油色譜、SF6氣體純度、微水、分解產(chǎn)物等)三類。試驗執(zhí)行嚴格遵循標準要求,比如10kV油浸式變壓器的例行試驗周期為3年,220kV油浸式變壓器的例行試驗周期為1-2年,絕緣電阻測試要求采用2500V兆歐表,繞組絕緣電阻值不應低于出廠值的70%,介質(zhì)損耗因數(shù)(90℃)不應大于1.5%【2】。
預防性試驗的核心優(yōu)勢在于標準統(tǒng)一、流程規(guī)范、缺陷檢出率穩(wěn)定,中國電力科學研究院2025年測試數(shù)據(jù)顯示,標準化預防性試驗對電力設備嚴重絕緣缺陷的檢出率可達89.2%,對繞組變形、接觸不良等電氣缺陷的檢出率可達82.7%,是保障設備安全的基礎性手段。其局限性主要體現(xiàn)在三個方面:一是多數(shù)核心項目需要停電開展,對供電可靠性造成影響;二是固定周期的試驗安排未考慮設備實際運行狀態(tài),容易出現(xiàn)過修或失修;三是離線試驗的電壓、負荷等工況與設備實際運行工況存在差異,部分運行工況下才會暴露的缺陷可能無法被檢出。
三、狀態(tài)檢修的核心內(nèi)涵與技術體系
狀態(tài)檢修是基于設備全生命周期數(shù)據(jù)開展動態(tài)健康評估、按需安排檢修作業(yè)的運維模式,核心邏輯是從“設備不壞*不修、到點*修”轉(zhuǎn)向“設備健康*不修、有缺陷才修”,是適配新型電力系統(tǒng)高可靠性要求的新一代檢修模式。
根據(jù)DL/T 1683-2017的規(guī)定,狀態(tài)檢修的實施流程分為四個環(huán)節(jié):一是狀態(tài)信息采集,通過在線監(jiān)測裝置、帶電檢測設備、預防性試驗歷史數(shù)據(jù)、運行記錄等渠道,采集設備的電氣量、非電氣量、環(huán)境量等全維度數(shù)據(jù);二是狀態(tài)評估,采用量化評估模型將設備健康狀態(tài)分為正常、注意、異常、嚴重四個等級;三是檢修策略制定,根據(jù)設備健康等級、重要性等級、運行工況,確定是否需要檢修、檢修的時間和檢修項目;四是檢修后評估,對檢修效果進行驗證,優(yōu)化狀態(tài)評估模型【3】。
技術路線方面,狀態(tài)檢修的技術體系分為三層:感知層包括各類在線監(jiān)測裝置和帶電檢測設備,可實現(xiàn)設備狀態(tài)的實時或高頻次采集,比如高頻局部放電監(jiān)測裝置可24小時監(jiān)測變壓器、GIS的局部放電信號,紅外熱像儀可帶電檢測設備的溫度異常,電纜振蕩波局部放電測試系統(tǒng)可在不停電的情況下完成10-35kV電纜的絕緣缺陷檢測;傳輸層依托電力物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)的實時上傳和存儲;評估層采用大數(shù)據(jù)分析、人工智能算法構建設備健康評估模型,實現(xiàn)缺陷的自動識別和風險預警。據(jù)南方電網(wǎng)2025年狀態(tài)檢修試點報告顯示,采用狀態(tài)檢修的珠三角核心區(qū)域,10kV及以上配網(wǎng)供電可靠性達到99.982%,較采用傳統(tǒng)定期預防性試驗的同等級區(qū)域高0.07個百分點,單設備年平均運維成本降低12.7%【7】。
狀態(tài)檢修的局限性主要體現(xiàn)在三個方面:一是初始投入成本較高,需要配置在線監(jiān)測裝置、狀態(tài)運維平臺和的帶電檢測人員;二是狀態(tài)評估模型的準確率依賴于歷史數(shù)據(jù)積累,對于新投運設備、運行數(shù)據(jù)不足的小眾類型設備,評估精度有待提升;三是部分隱蔽性缺陷仍需要通過停電預防性試驗進行復核,無法完全替代傳統(tǒng)預防性試驗的作用。
四、預防性試驗與狀態(tài)檢修的核心區(qū)別
預防性試驗與狀態(tài)檢修不是對立的替代關系,而是兩類適用場景、核心邏輯存在明顯差異的互補性檢修手段,二者的區(qū)別主要體現(xiàn)在五個維度。
第一個維度是核心驅(qū)動邏輯不同:預防性試驗屬于時間驅(qū)動的標準化運維模式,檢修計劃的制定僅與設備上次試驗的時間相關,與設備實際運行狀態(tài)無關;狀態(tài)檢修屬于數(shù)據(jù)驅(qū)動的差異化運維模式,檢修計劃的制定完全基于設備的實時健康狀態(tài),無固定的時間周期要求。
第二個維度是執(zhí)行標準體系不同:預防性試驗嚴格遵循DL/T 596-2021的剛性要求,試驗項目、周期、合格閾值均為統(tǒng)一規(guī)定,運維人員僅需要按照標準執(zhí)行即可,調(diào)整空間較小;狀態(tài)檢修遵循DL/T 1683-2017的框架性要求,試驗項目、檢測頻次、檢修安排可根據(jù)設備的電壓等級、重要性、運行工況、歷史缺陷記錄進行動態(tài)調(diào)整,靈活性更高。
第三個維度是作業(yè)實施方式不同:預防性試驗以離線停電試驗為主,約70%的核心試驗項目需要設備退出運行后開展,單次試驗的停電時間通常為4-8小時/臺(110kV變壓器);狀態(tài)檢修以帶電檢測、在線監(jiān)測為主,約90%的狀態(tài)感知工作可在設備正常運行的情況下開展,僅當評估發(fā)現(xiàn)嚴重缺陷時,才安排停電開展診斷性試驗和檢修作業(yè),停電時間較預防性試驗平均減少60%以上。
第四個維度是成本效益結(jié)構不同:預防性試驗的成本結(jié)構較為單一,主要包括試驗人員人工成本、試驗設備折舊成本和停電損失,成本隨試驗周期固定發(fā)生,全生命周期內(nèi)的成本波動較小;狀態(tài)檢修的成本分為兩部分,初始投入包括在線監(jiān)測裝置、運維平臺、檢測設備的采購成本,約為同規(guī)模預防性試驗年成本的2-3倍,后續(xù)運維成本僅為預防性試驗年成本的40%-60%,全生命周期(20年)內(nèi)的總運維成本較預防性試驗低15%-25%。據(jù)國網(wǎng)江蘇省電力有限公司2025年的測算,110kV變電站全生命周期內(nèi),采用狀態(tài)檢修模式的總運維成本較傳統(tǒng)定期預防性試驗模式低21.3%,供電可靠性提升0.06個百分點。
第五個維度是適用場景范圍不同:預防性試驗適用于三類場景:一是10kV及以下電壓等級、運行工況穩(wěn)定、供電可靠性要求較低的普通公用設備;二是新投運設備、大修后設備的交接驗收;三是狀態(tài)評估發(fā)現(xiàn)異常后的缺陷復核。狀態(tài)檢修適用于三類場景:一是220kV及以上主網(wǎng)核心設備、跨區(qū)輸電設備;二是重要用戶、核心負荷供電的10-110kV輸變電設備;三是新能源并網(wǎng)配套設備、儲能電站設備等運行工況波動較大的電力設備。
五、電力設備檢修策略的優(yōu)化實施建議
當前我國電力設備運維體系正處于從定期預防性試驗為主向預防性試驗與狀態(tài)檢修融合的轉(zhuǎn)型期,行業(yè)應遵循“分類施策、融合互補、標準*、工具升級”的原則,構建適配新型電力系統(tǒng)要求的檢修策略體系。
首先是分類施策,針對不同類型設備選擇適配的檢修模式。對于10kV及以下普通公用配網(wǎng)設備,可采用“定期預防性試驗(周期6年)+年度帶電檢測抽查”的模式,兼顧運維成本和可靠性要求;對于35-110kV輸變電設備,可采用“預防性試驗周期動態(tài)調(diào)整(常規(guī)設備6年、重要設備3年)+季度帶電檢測”的模式,逐步降低定期試驗的頻次;對于220kV及以上主網(wǎng)設備、重要用戶供電設備,可采用“在線監(jiān)測+年度帶電檢測+每6年預防性試驗復核”的模式,以狀態(tài)檢修為核心安排運維計劃。
其次是推動兩類檢修模式的數(shù)據(jù)融合。將歷史預防性試驗數(shù)據(jù)作為狀態(tài)評估模型的核心訓練數(shù)據(jù),提升狀態(tài)評估的準確率,比如將歷年預防性試驗的絕緣電阻、介質(zhì)損耗因數(shù)、油色譜數(shù)據(jù)與在線監(jiān)測的實時數(shù)據(jù)進行對標,優(yōu)化缺陷判斷的閾值;當狀態(tài)評估發(fā)現(xiàn)設備處于異常或嚴重狀態(tài)時,立即安排預防性試驗開展診斷性復核,明確缺陷的嚴重程度,避免誤判導致的不必要檢修。
第三是完善兩類模式銜接的標準體系。建議行業(yè)主管部門加快修訂電力設備檢修相關標準,明確不同電壓等級、不同類型設備的狀態(tài)檢修評估細則,明確預防性試驗與狀態(tài)檢修的銜接流程,比如規(guī)定狀態(tài)評估為注意狀態(tài)的設備,應在1個月內(nèi)開展針對性帶電檢測復核,狀態(tài)評估為異常狀態(tài)的設備,應在1周內(nèi)開展停電預防性試驗診斷,狀態(tài)評估為嚴重狀態(tài)的設備,應立即停運檢修。
第四是升級檢修作業(yè)的工具支撐體系。推廣應用高精度、易操作的帶電檢測設備,降低狀態(tài)檢修的技術門檻,比如手持式多功能局放測試儀、智能紅外熱像儀、電纜振蕩波局部放電測試系統(tǒng)等設備,可快速完成設備帶電狀態(tài)下的缺陷檢測,為狀態(tài)評估提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。其中康高特自研的RDAC-35/10電纜振蕩波局部放電測試系統(tǒng)、金吒手持式多功能局放測試儀、UIT640智能紅外熱像儀等產(chǎn)品,已在全國27個省份的電網(wǎng)公司狀態(tài)檢修試點中應用,檢測數(shù)據(jù)準確率達到92%以上,有效提升了狀態(tài)感知的可靠性。
六、行業(yè)發(fā)展展望
隨著新型電力系統(tǒng)的建設持續(xù)推進,電力設備的運行工況將更趨復雜,對供電可靠性的要求將持續(xù)提升,未來電力設備檢修模式將呈現(xiàn)“預防性試驗為基礎、狀態(tài)檢修為核心、故障檢修為補充”的融合發(fā)展趨勢。
預計到2030年,我國220kV及以上主網(wǎng)設備的狀態(tài)檢修覆蓋率將達到90%以上,10-110kV輸變電設備的狀態(tài)檢修覆蓋率將達到60%以上,預防性試驗將逐步從定期例行檢測轉(zhuǎn)向狀態(tài)異常后的診斷性檢測,兩類模式的深度融合將成為行業(yè)的主流發(fā)展方向。在此過程中,隨著帶電檢測技術、人工智能評估算法的持續(xù)成熟,狀態(tài)檢修的成本將持續(xù)下降,評估精度將持續(xù)提升,為我國電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供更有力的支撐。
參考文獻
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