我国公路建设已从“以建为主”向“建管并重”转换,已建成通车的公路特大桥梁数量众多,配套建设的供配电系统相对复杂、设备运行环境恶劣、维护难度较大。随着运营时间的增加,历经20多年的运行，20世纪建设的部分大桥供配电系统已经临近或进入设备维修更新期,迫切需要根据公路特大桥梁供配电系统实际情况,有针对性地开展对设备状态定级分类评估工作,以适应公路特大桥梁管新要求,确保供配电系统的安全可靠运行。

中国公路学会团体标准《公路特大桥梁供配电系统设备状态评估》（T/CHTS—）参考电力行业标准及国家电网公司企业标准，提出了公路特大桥梁供配电系统设备状态评估体系及试验标准，旨在通过强化供配电系统设备的巡视检查、开展带电检测和状态评价，实现供配电系统设备状态的科学化与精细化管理。

特大桥梁配电系统的构成

设备范围及分类

根据调研，我国公路特大桥梁供配电系统标称电压一般均在中压35kV及以下。供配电系统所评估设备范围包括：总降压电力变压器、中压隔离变压器（干式）、配电变压器、中压开关柜、低压开关柜或配电箱、低压并联电容器、电缆线路、电缆分支箱以及构筑物及外壳等。

图1公路特大桥梁供电系统

根据设备故障造成的停电影响范围及重要性，将公路特大桥供配电系统中的设备分为特别重要设备、重要设备和一般设备3类，并按其重要程度，采取不同的定期评估周期。

设备单元及部件

由于公路特大桥梁供配电系统中往往包含很多设备，同一种类、等级的设备数量也不少，因此以设备单元来划分评估的单元，在单元评价的基础上，采用积木拼筹方式进行设备的整体评价。划分原则具体如下：

1.公路特大桥梁供配电系统整体设备分为总降压变电站或中压开关站、中压环网设备、配电变电所或箱式变电站、埋地式变压器或组合式变压器和电力电缆线路等5类。整体设备是为实现特定目的所需的具有相互协调特性的相关电气设备的组合，与系统的单个设备（单元）有一定区别。有的公路特大桥梁采用了35kV供电，设置有总降压变电站。有的则采用了10kV或20kV供电，只设置中压开关站。故将总降压变电站或中压开关站作为同一类整体设备。

2.总降压变电站整体设备由总降压电力变压器、中压开关柜、构筑物及外壳等单元组成。中压开关站由中压隔离变压器或配电变压器、中压开关柜、构筑物及外壳等单元组成。

3.中压环网整体设备由中压开关柜、构筑物及外壳等单元组成。

4.配电变电所或箱式变电站整体设备由配电变压器、中压开关柜、低压开关柜、低压并联电容器、构筑物及外壳等单元组成。

5.埋地式变压器或组合式变压器整体设备由埋地式或组合式变压器、低压配电总箱、构筑物及外壳等单元组成。

6.电力电缆线路整体设备由电缆线路、电缆分支箱等单元组成。

7.设备单元：一台变压器、一面开关柜、一段电缆线路、一只电缆分支箱以及一座构筑物及外壳分别作为1个单元。

8.设备部件划分：能在设备单元中独自发挥作用的零件（物体）或与设备安全运行相关的空间（通道）划分为部件，用P1、P2、P3……Pn表示。

以配电变电所为例，设备单元划分如图2所示。

图2配电变电所设备单元及部件划分

配电变压器（干式）单元包括绕组、分接开关、外壳及冷却系统、接地、标识等部件。开关柜单元则由本体、附件、操作系统及控制回路、辅助部件、标识等部件组成。构筑物及外壳单元含本体、基础、接地系统、通道、辅助设施等部件。

信息数据溯源与收集

现有的建立在设备试验数据基础上的状态评估方法大多根据单一或有限的状态参量，未能综合考虑运行环境、历史工况、故障情况、检修工作等因素对设备状态的影响，评估结果的准确性和针对性有待提高。

为避免出现上述问题，通过收集梳理、分析研究国家电网公司的配网设备状态检修标准体系，结合特大型公路桥梁供配电系统的特点，提出适合公路特大桥梁供配电系统设备状态评估的数据信息，具体如下：

1.设备投运前信息（生产投运阶段）。包括设备技术说明书、出厂试验报告、到货验收记录、交接试验报告、安装验收记录、新（改、扩）建工程有关图纸等纸质和电子版资料信息；

2.设备运行信息（设备投运阶段）。包括设备运行属性（如设备归属、运行编号等）、设备巡视记录、维护记录、故障跳闸记录、缺陷和消缺记录、在线监测和带电检测数据以及不良工况等信息；

3.检修试验信息。包括例行试验报告、诊断性试验报告、缺陷及故障记录、检修报告及设备技术改造等信息；

4.其他信息。包括设备家族缺陷和运行环境信息等。

上述信息体系涵盖了设备从生产阶段、使用阶段、过程故障及检修等全寿命周期信息，为准确客观评估设备状态打下基础。

如何评估设备状态

评估原则

《公路特大桥梁供配电系统设备状态评估》（T/CHTS—）与《大型公路桥梁中压配电系统技术条件》（JT/T—）等交通运输行业标准一致，按量化评估所得分值将设备状态分为以下五类：1类（正常状态、得分≧90）、2类（注意状态、75≦得分＜90）、3类（异常状态、60≦得分＜75）、4类（严重状态、40≦得分＜60）和5类（危险状态、得分＜40）。每个设备单元应先量化评估其组成部件，再赋权进行综合评估。

设备状态评估应基于巡检记录、试验数据、在线监测数据、工况、家族缺陷、维护记录等状态信息，分析其现象强度、量值以及发展趋势，结合与同类设备的比较，再做出综合判断。评估结果宜由行业专家、原电气设计单位、管养单位专业人员组成评估团队评审确定。

评估方法

评估采用递进式步骤：先评估设备单元各部件（最小评估单位），后评估设备单元，最后评估整体设备，评估过程采用木桶短板原理进行评估，并简化计算方法，使设备状态评估结果与实际的状态下相符。方法如图3所示。

图3设备状态评估方法示意图

1.部件评估：

（a）某一部件的最后得分Mp按式（1）计算：

式中：

mp——某一部件的基础得分；

mp=-相应部件状态量中的最大扣分值；

KF——家族缺陷系数，对存在家族缺陷的部件取KF=0.95，无家族缺陷的部件取KT=(-Tgk)/；

KT——寿命系数，Mp=mpKFKT

T——设备运行年数；

k——调整系数，根据具体情况取值：对敷设在桥梁内的电缆线路取0.8，其他电缆线路取0.6；对安装在桥梁内的配电设备取1.0，其他配电设备取0.8。寿命系数主要与设备运行年限有关。

（b）各部件的评估结果根据量化分值的大小确定其状态分类。

2.单元评估：

（a）当所有部件的得分在1类(正常状态)或2类（注意状态)时，计入分值权重系数KP，最后得分M按式（2）计算：

式中：

Kp——权重系数，详见《公路特大桥梁供配电系统设备状态评估》（T/CHTS—）第4.2节。

根据M分值的大小确定设备单元状态分类。

（b）当至少一个部件的得分在2类以下时，该设备的状态为最差部件的状态，最后得分为最差部件的得分。

3.整体设备评估：

当所有单元评估均为1类（正常状态）时，该整体设备评估为正常状态，最后得分取算术平均值；当某整体设备存在至少一个单元未达到1类（正常状态）时，其被评估为最差单元状态，最后得分取最差单元得分。

本评估方法在参照标准的基础上进行了以下优化：

1.对部件评估引入的寿命系数中的调整系数k加以优化，参照标准中引入的系数为0.5，根据众多调研情况分析，按照桥梁设备安装位置进行分类，如设备运行环境比较恶劣且对设备绝缘老化产生较大的影响，钢箱梁内温度高（高达60℃）、震动较大，故将敷设在桥梁内的电缆线路调整系数设为0.8，其他电缆线路取0.6；将安装在桥梁内的配电设备取1.0，其他配电设备取0.8，通过优化，评估结果在后期试评估中更贴近实际状态。

2.在单元评估时,原参照标准严格按照木桶短板原理进行评估,即设备状态为最差部件的状态,其最终得分亦为最差部件的得分。但随着运行年限的增加，即使没有故障,设备也可进入注意状态,所以需要单列一种情况：即当所有部件的得分在1类(正常状态)或2类(注意状态)时,计入分值权重系数进行计算,根据计算结果确定最终设备状态(可能是正常状态或注意状态),这样更为客观、科学。

评分标准

设备单元各部件的评价内容、各评价内容所包含的状态量、各部件的权重、各状态量与最大扣分值的关系、各部件评价与状态的关系、评价的计算方法，详见《公路特大桥梁供配电系统设备状态评估》（T/CHTS—）附录A（规范性附录）。

在参照《配网设备状态评价导则》（Q/GDW—）标准的基础上，该评分标准经过以下3次优化：

1.补充完善了原标准未涉及的大桥供配电系统中常用的设备，如埋地式变压器、中压保护柜；

2.针对专家提出的评分过程中有可能出现不同评估人员打分离散性问题，对评分标准进行修改和完善，将评分标准中定性的判定尽量采用定量的方式，而对于评分标准中划分模糊的分值则进行重新界定，确保评估人员有据可依，使评分更加客观、准确。

3.结合专家意见及桥梁建设及管养单位的建议，使评价内容得以充实完善。

评估结果的应用

结合公路特大桥梁实际运维情况，依据《大型公路桥梁中压配电系统技术条件》（JT/T—）第10.6条规定，参照《配网设备状态检修试验规程》（DL/T—），桥梁管养单位应基于设备状态确定检修策略，有针对性开展设备检修工作，以提高设备及系统的可靠性，具体做法如下：

1.对1类（正常状态）设备，定期进行巡检和例行试验。

2.对2类（注意状态）设备，缩短巡检和例行试验周期，必要时增做部分诊断性试验。

3.对3类（异常状态）设备，加强巡检和带电检测，必要时安排停电检修，增做诊断性试验。

4.对4类（严重状态）设备，及时安排停电检修，必要时更换。

5.对5类（危险状态）设备，立即停电更换。

年以来，南京长江二桥、杭州湾跨海大桥、润扬长江大桥等大桥管养单位对供配电系统设备整体进行了多次评估，评估结果较为符合实际情况，从后期各个桥梁技术改造情况来看，进一步验证了上述设备状态评估方法的科学合理性。

本文刊载/《大桥养护与运营》杂志年第1期总第13期

作者/蔡泽斌吴赞平段海澎

作者单位/江苏中压电气工程集团有限公司

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