近日有媒體就輸變電工程使用壽命發(fā)表調(diào)查報告。

　　調(diào)查：對于電吹風(fēng)、電磁爐、空調(diào)等常用電器的使用壽命，人們大多有所了解。而輸變電工程里的那些大家伙，如變電器、鐵塔，它們的使用壽命有多長呢？制約電網(wǎng)設(shè)備壽命的因素有哪些？是否電壓等級越高，電網(wǎng)設(shè)備越耐用呢？隨著國家電網(wǎng)公司關(guān)于輸變電工程使用壽命關(guān)鍵技術(shù)研究項目取得實質(zhì)性成果，媒體進(jìn)行了深入采訪。

　　■ 我國輸變電工程主要一次設(shè)備使用壽命可達(dá)40年以上，主要二次設(shè)備使用壽命可達(dá)20年以上

　　■ 評估輸變電工程壽命極為復(fù)雜，需要綜合考慮設(shè)備的物理壽命、技術(shù)壽命和經(jīng)濟(jì)壽命

　　■ 高溫、低溫、潮濕、腐蝕、多沙、多鹽霧、多電磁干擾等運行環(huán)境，對輸變電工程設(shè)備壽命影響較大

　　評估變壓器機(jī)械壽命的方法主要有短路阻抗法、繞組頻率法、繞組電容量等。記者走訪多個變電站時了解到，繞組頻率是判斷繞組變形的重要方法，這種方法需要比較豐富的經(jīng)驗，而通過繞組電容量判斷繞組變形缺乏定量的方法，同樣需要豐富的經(jīng)驗，有十幾年變電運行經(jīng)驗的老師傅才能估算個大概”。

　　變壓器類設(shè)備的技術(shù)壽命則完全取決于技術(shù)的更新?lián)Q代速度，如同手機(jī)一樣，當(dāng)功能最優(yōu)的新款面世，舊型號就會被逐漸淘汰。同時，如果設(shè)備故障率持續(xù)升高，或它的備品備件已經(jīng)停產(chǎn)，更換困難，每年的維護(hù)費用已經(jīng)大大超出了購置一臺新設(shè)備的費用，那么舊設(shè)備就應(yīng)該“下崗”，結(jié)束使命。

　　目前國內(nèi)外對變壓器類設(shè)備的經(jīng)濟(jì)壽命的研究相對較少。中國電力科學(xué)研究院提出了一種變壓器經(jīng)濟(jì)壽命評估方法，以年均凈收益最大為優(yōu)化目標(biāo)，通過比較檢修和更換兩種情況下的年均最大凈收益，做出是適用檢修還是適用更換的決策，通過優(yōu)化后的綜合經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)，可對變壓器的經(jīng)濟(jì)壽命進(jìn)行定量評估，極大提升了輸變電工程的經(jīng)濟(jì)效益。

　　而評估電氣二次設(shè)備及其他工程部件的使用壽命，加速老化試驗是一種常用的辦法，即對新出廠設(shè)備進(jìn)行樣品的加速老化試驗，得到設(shè)備設(shè)計壽命所需的應(yīng)力參數(shù)、樣品數(shù)量、老化時間和允許失效個數(shù)等參數(shù)，從而可以較為精確地測算出設(shè)備的使用壽命。

　　輸變電工程的使用壽命受材料選擇、基本元器件壽命特性等多種因素影響

　　人的一生面對著多種多樣的環(huán)境，各種內(nèi)外因素決定了每個人壽命長短不同。輸變電工程大多要經(jīng)過許多人跡罕至的地方，所面臨的運行環(huán)境更加復(fù)雜惡劣，制約因素也更多，因此，處在不同環(huán)境下的同一型號設(shè)備，其壽命也有較大差異。

　　據(jù)國網(wǎng)運檢部負(fù)責(zé)人介紹，根據(jù)多年設(shè)備運維數(shù)據(jù)匯總分析，影響輸變電工程使用壽命的主要因素有材料選擇、基本元器件壽命特性、設(shè)計水平、生產(chǎn)制造、加工工藝、運行環(huán)境、不良工況、運維策略等。而在眾多運行環(huán)境中，高溫、低溫、潮濕、腐蝕、多沙、多鹽霧、多電磁干擾對電網(wǎng)設(shè)備壽命影響較大。

　　唐山供電公司運檢部專工表示，在一般大氣環(huán)境下，熱浸鍍鋅鐵塔可使用20年，而在污染嚴(yán)重的工業(yè)大氣環(huán)境下，如京津唐地區(qū)，熱浸鍍鋅鐵塔使用5年就已經(jīng)銹跡斑斑，使用壽命大大縮短。

　　以開關(guān)設(shè)備為例，要在自然環(huán)境中“壽終正寢”，可謂困難重重。許繼集團(tuán)有限公司研發(fā)部門負(fù)責(zé)人介紹，開關(guān)設(shè)備壽命最重要的指標(biāo)之一就是密封性，其性能的優(yōu)劣直接決定了設(shè)備的開斷能力。目前，國內(nèi)外都使用大量的橡膠密封圈(墊、環(huán))等來完成開關(guān)設(shè)備的動、靜密封，而橡膠制品作為有機(jī)化合物，在高溫、化學(xué)、腐蝕環(huán)境下極易老化，變硬、變形、收縮等都會破壞開關(guān)設(shè)備密封，不同程度的漏氣就會造成設(shè)備缺陷。此外，重污穢會導(dǎo)致開關(guān)設(shè)備中的瓷、玻璃及硅橡膠絕緣子表面電阻率增大，電弧活動頻繁，加速表面材料老化，最終會形成貫穿型放電通道，發(fā)生沿面擊穿故障，導(dǎo)致設(shè)備壽命終結(jié)。

　　當(dāng)然，兵來將擋，水來土掩。設(shè)備的制造可以采用同樣的標(biāo)準(zhǔn)，但針對不同運行環(huán)境，可以對個別性能指標(biāo)進(jìn)行差異化設(shè)計。在實際運行中，設(shè)備生產(chǎn)廠家和電網(wǎng)運維人員進(jìn)行了諸多針對性的設(shè)計改進(jìn)與設(shè)備改造，以盡量延長設(shè)備壽命。

　　±800千伏天山換流站四周被沙漠戈壁包圍，當(dāng)?shù)仫L(fēng)沙極大，每年有三分之一的時間刮7級以上大風(fēng)，最大風(fēng)力可達(dá)12級，經(jīng)常飛沙走石，拔樹毀屋。沙塵是電氣設(shè)備的大敵，會導(dǎo)致絕緣性能直接喪失。換流站在選型時，所采用的主變壓器和線路可控高抗等電氣設(shè)備均具有較高的密封性和抗風(fēng)性。而對于換流站的核心設(shè)備——換流閥，換流站施工單位在換流閥廳前特地多修建了一個房間陳沙，房間內(nèi)有兩道門隔離外界，設(shè)計了多個拐彎風(fēng)道用來沉積沙塵，房間中還安置了三層過濾網(wǎng)，針對不同顆粒度的沙塵進(jìn)行過濾，完美地解決了沙塵這個“心腹大患”。

　　針對地震多發(fā)地區(qū)，公司聯(lián)合相關(guān)機(jī)構(gòu)、院校啟動了一批電力設(shè)施抗震相關(guān)科研課題，開發(fā)了電氣設(shè)備減隔震技術(shù)研究及減隔震裝置，通過地震臺試驗驗證了其減震效率在30%至70%之間。這一項目的研究成果已經(jīng)分別在四川下孟、甘肅臨江等新建變電站工程得到成功應(yīng)用。其中，四川下孟變電站投運3年多來已經(jīng)經(jīng)受了30余次4級以上的地震考驗而未見任何損壞，電網(wǎng)設(shè)備壽命得到了極大保證。

　　那么，電壓等級的高低對于設(shè)備使用壽命有何影響呢？據(jù)中國電科院輸變電工程研究所專家介紹，電壓等級越高，對建筑物和輸變電站設(shè)備壽命的影響更大，因為高電壓等級的電磁干擾更加嚴(yán)重，給電子設(shè)備帶來的影響更大，必須采取一定的防干擾手段來消除高強(qiáng)度的電磁干擾。同時，特高壓變電設(shè)備容量大、開斷能力強(qiáng)，對部件質(zhì)量、可靠性要求更高，因此，特高壓設(shè)備壽命設(shè)計、評估指標(biāo)要求更加嚴(yán)苛。

　　我國建(構(gòu))筑物和輸電線路的使用壽命一般都能達(dá)到設(shè)計值

　　據(jù)了解，目前我國輸變電主設(shè)備使用壽命一般達(dá)不到設(shè)計值20年，而建(構(gòu))筑物和輸電線路的技術(shù)研究較為成熟，其使用壽命一般都能達(dá)到設(shè)計值。

　　變電工程中的主控制樓、變電構(gòu)架和設(shè)備基礎(chǔ)等建(構(gòu))筑物所采用的結(jié)構(gòu)主要是混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)。研究表明，工業(yè)和民用建筑物的使用壽命與這些建筑物所采用結(jié)構(gòu)的耐久性和耐腐蝕性密切相關(guān)，變電站建(構(gòu))筑物的使用壽命也取決于混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性或鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性。

　　對于混凝土的耐久性，我國自“九五”計劃以來，先后設(shè)立了一些有關(guān)水泥混凝土的重要研究計劃，如國家自然科學(xué)基金重大項目“三峽大壩混凝土耐久性及破壞機(jī)理研究”、國家“九五”和“十五”重點科技攻關(guān)項目“重點工程混凝土安全性的研究”與“新型高性能混凝土及其耐久性的研究”等，取得了諸多突破性成果。

　　對于鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性，這已經(jīng)受到世界各國電力行業(yè)的高度重視。美國電力科學(xué)研究院(EPRI)和加拿大電力技術(shù)研究機(jī)構(gòu)把輸電網(wǎng)的腐蝕評估、控制與防護(hù)等腐蝕管理問題列為輸電網(wǎng)管理的重要研究課題，我國也對輸變電工程的腐蝕評估和防護(hù)等問題開展了研究。預(yù)測變電構(gòu)架的腐蝕壽命最常用的方式是在實驗室中進(jìn)行加速腐蝕試驗，并利用現(xiàn)場監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。目前，我國已建立多種模擬在海洋大氣環(huán)境、酸雨地區(qū)等環(huán)境內(nèi)的加速腐蝕試驗方法，并制定了相應(yīng)的腐蝕評價及腐蝕防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，這些成果所帶來的經(jīng)濟(jì)效益顯而易見，我國主要輸變電建(構(gòu))筑物使用壽命可達(dá)到60年以上，建設(shè)質(zhì)量也得到極大保證。

　　在線路工程中，桿塔基礎(chǔ)作為輸電線路的重要組成部分，其費用約占整個工程的15%～35%，它的壽命直接影響著整個輸電線路系統(tǒng)的穩(wěn)定性。腐蝕破壞對桿塔和導(dǎo)線的安全可靠性和使用壽命是最大的危險，目前各國都在大力研究新型的防腐技術(shù)，如新型的合金鍍層、環(huán)保耐蝕涂料等。中國電科院于2008年開展鐵塔腐蝕與防護(hù)技術(shù)的系列研究，開始研發(fā)防腐涂料。公司還研究開發(fā)了復(fù)合芯導(dǎo)線，其主要受力部分由鍍鋅鋼芯換成了耐蝕的碳纖維復(fù)合材料，提高了耐蝕性能，適用于架設(shè)腐蝕嚴(yán)重地區(qū)的輸電線路。

　　絕緣子是輸電線路重要部件之一，瓷和玻璃絕緣子應(yīng)用最為廣泛，已經(jīng)有100多年的應(yīng)用歷史，通過多年來制造工藝的進(jìn)步和試驗方法的改進(jìn)，瓷絕緣子或玻璃絕緣子的耐老化能力都很好。我國曾先后多次對運行5~30年的玻璃和瓷絕緣子進(jìn)行機(jī)電性能跟蹤對比試驗，結(jié)果表明：玻璃絕緣子的使用壽命取決于金屬附件，瓷絕緣子的使用壽命取決于絕緣體，而使用壽命均可以達(dá)到50年。

　　從國網(wǎng)科技部獲悉，“輸變電工程使用壽命關(guān)鍵技術(shù)研究”項目目前已通過驗收，該項目通過調(diào)研110～750千伏輸變電工程建(構(gòu))筑物和設(shè)備的使用壽命狀況，確定了反映壽命的特征參數(shù)，給出了設(shè)備使用壽命的評估方法和標(biāo)準(zhǔn)。隨著研究成果在輸變電工程建設(shè)和運行中推廣應(yīng)用，將有效提高輸變電工程設(shè)備的使用壽命，提升電網(wǎng)建設(shè)質(zhì)量和電網(wǎng)運行效率，提高電網(wǎng)設(shè)備全壽命周期管理水平。