基于狀態與風險評估的變壓器檢修措施

胡俊

摘 要：本文的主要研究內容是基于狀態與風險評估的變壓器的檢修，首先分析了會對變壓器的正常運行造成影響的特征狀態量及工況，對變壓器的運行性能進行了評估，并從運行經濟性及運行安全性的角度對變壓器的運行風險進行了量化分析，在此基礎上提出了相關的變壓器的檢修措施。

關鍵詞：狀態與風險評估；變壓器；檢修措施

中圖分類號：TM70 文獻標識碼：B

變壓器是電力系統中的非常重要的設備，其運行狀態與整個電力系統的正常運行有著直接的關系，當前的電力系統運行過程中，既要關注其運行安全指標，由對其運行經濟性指標作出了嚴格的要求，為了保證變壓器的安全、經濟性運行，需要對變壓器的運行狀態及運行風險進行定期的評估，以便于對其進行檢修，其中的狀態檢修是一種非常有效的檢修手段，本文就對基于狀態與風險評估的變壓器的檢修進行簡單分析。

一、變壓器的狀態評價與相關的風險評估

1 變壓器的狀態評價

在對變壓器進行檢修時，對其進行狀態評價及風險評估是非常的必要的，在對其進行狀態評價時，首先要綜合的考慮其結構組成及系統常見故障，對歷史故障、巡檢、試驗、負荷、運行環境、主附件的制造工藝、有載調壓開關、變壓器本體等各種因素進行綜合的分析，然后針對以上的各種影響因素進行詳細的分析、考慮，例如，上文中提到的試驗因素，又可以進一步的細分為在線監測、帶電檢測、離線化學試驗、離線電氣試驗等各種因素，而對其化學試驗因素具有顯著影響的因素又有很多，如絕緣紙老化測試、油質試驗、氣相色譜試驗等，對其狀態評價的各種因素及評價流程進行分析，得到其狀態評價框圖，如圖1所示。

在變壓器的狀態評價的過程中，對于其每一種的狀態，都應該結合實際的工況，將其進行合理的等級劃分，將每一個等級的狀態對于變壓器的影響進行詳細的分析，并以此設置出有效的等級系數，并且要將每一種狀態量在整體的狀態量中占有的比例值進行分析，以此得到有效的狀態點權重，通過分析，得到表1所示的狀態指數參數構成表。

表1中C1是依據變壓器過去承擔的實際負荷、運行年限及老化原理進行綜合的分析語計得到的值，其計算公式可以用下式來表示：

式中，n表示的含義是變壓器的運行年限，如果變壓器的運行、工作時間超過一年，可以對上式進行如下的分解：

式中的C11（0）表示的含義是變壓器處于初始狀態時的狀態指數，在計算的過程中，該值是一個已知的常數，fLi表示的是變壓器工作的第i年中的負荷修正系數，而B表示的含義是變壓器在工作過程中的老化速率，該值主要由變壓器設計制造過程中所選用的絕緣材料的使用壽命來決定。在狀態評價的過程中，如果是對一個特定的變壓器進行狀態評價，在計算的過程中，歷史的負荷數據是一直的，并且變壓器每年所承擔的負載率的值是不相同的，可以通過上式進行精確的計算，但是如果在計算的過程中，對于其歷史負荷的數據很難直接獲取，可以采用fLi的值來進行代替計算，能夠大大的簡化計算量，其計算表示式如下式所示：

在對實際的狀態分量進行計算時，可以采用加權平均的方式來進行計算，其計算公式可以用下式來表示：

式中的表示的是油色譜中的CO2/CO、C2H2、H4、C2、C2H6、CH4、H2的權重值，Di表示的是試驗結果的狀態分級。

2 變壓器的故障率計算

在對變壓器的故障率進行計算時，需要依據變壓器實際運行中的故障統計數據來進行計算，但是在實際的運行過程中，選定某一特殊的變壓器群體作為研究的實例，在對其歷史故障進行分析時，其歷史發生的故障不可能能夠包含所有的故障類型，因此，在對其故障類型進行分析時，如果僅僅是靠各變壓器的歷史故障數據進行分析、分類，則難以得到精確的故障率數據，也有可能因為得到的故障數據是分散的分布，很難進行故障率的擬合，因此，在實際的故障率研究工作中，為了對故障率的計算模型進行有效的簡化，將相關的故障對變壓器的正常運行造成影響的嚴重程度作為主要的分類依據，來對變壓器的故障進行分類，具體可以將其劃分為以下幾類：（1）重大故障，這類故障主要是指會對變壓器的正常運行造成嚴重的影響，變壓器的正常運行需要強制性的停止，對其檢修需要十天以上的時間，將這類故障稱之為變壓器的重大故障；（2）中等故障，出現這類故障之后，變壓器不需要停止運行，但是要立即對其進行檢修，檢修恢復的時長在十天以內；（3）小型故障，出現這類故障之后，對變壓器的正常運行不會產生太大的影響，這類故障的檢修時間也通常比較短，兩天左右的時間就能使其恢復正常的工作狀態。

要對變壓器的故障率進行計算，首先要對其失效模型進行分析，而變壓器的絕緣材料的機械性能及電氣性能與其失效性能有著直接的關系，變壓器的故障率在失效模型的曲線中的變化規律，隨著時間的變化表現出類似于指數曲線的變化，其故障率的計算公式可以用下式來表示：

式中的C1表示的是通過狀態評價之后，得到的變壓器的綜合狀態指數，ri表示的含義是與故障類型對應的曲率系數；ki表示的含義是故障類型的比值系數，該值的大小與被評估的對象的整體故障率水平有關。

3 變壓器的風險評估

相比于其他形式的風險評估，電力系統中的風險評估具有一定的特殊性，這主要是因為在電力系統中，各個電氣設備之間都是通過一定的電氣連接相連的，一旦有電氣設備出現故障，會對其他與之相連的電氣設備的正常工作產生嚴重的影響，并且一旦電氣設備出現故障，不能進行正常的供電，會對人們的日常生活產生嚴重的影響，造成嚴重的社會效應。

對變壓器的運行進行風險評估時，需要對其環境風險及人身安全、設備損失風險、電網性能風險等進行綜合的分析。其中，環境風險是指，變壓器出現故障之后，可能會導致的油泄露、引發火災等潛在社會影響及環境事故，并且會對維修人員的人身安全造成潛在的威脅。設備的損失風險主要是指變壓器出現故障之后，對相關的故障設備進行維修，將其恢復至正常運行狀態所需要投入的人力成本及硬件成本。電性能風險是指變壓器出現故障之后，短時間內需要進行負荷的轉移，如果無法進行負荷的成功轉移，會造成比較嚴重的供電損失。endprint

通過以上的分析，可以得到變壓器的風險計算公式如下式所示：

其中，表示的是具體的某一臺變壓器的風險權重系數；表示的含義是與相關的故障類型所對應的故障后果；表示的含義是某一種類型的故障發生的故障率。

二、基于狀態與風險評估的變壓器檢修措施

1 基于狀態與風險評估的變壓器的檢修分類

對變壓器的檢修進行分類，依據油浸式變壓器的檢修導則可以將其劃分為以下幾類，具體的分類項目如表2所示。

2 基于狀態與風險評估的變壓器的檢修決策

在對電氣設備進行檢修時，存在一定的特殊性，并且對其運行風險進行評估時，存在較多的不確定因素，在對其進行檢修時，應該綜合的考慮其狀態評價及風險評估的結果，制定出合理的檢修計劃，如果變壓器的整體運行狀況較差，并且其使用年限也已經達到了設計使用壽命的百分之九十以上，在檢修的過程中，建議對其整體進行更換，而如果其整體運行狀況較差，但是還有較長的使用壽命，建議對其進行大型的檢修。對于A、B、C類的檢修，要在保證變壓器的安全可靠性運行的基礎上，開展檢修工作，而對于D、E類的檢修，要對變壓器的檢修成本、當前運行狀態中的風險評估結果以及檢修后的風險預測結果進行綜合的考慮，以此來制定出合理的檢修方案。

三、應用實例分析

為了對以上的研究結果進行有效的論證，本次研究中以某供電局的三個變電站中的變壓器的風險評估及相關的決策作為實例來進行分析論證，以0～10之間的數值對變壓器的狀態評價結果進行表示，如果其值大于等于7，則說明變壓器的設備狀態較差，發生故障的概率很高；如果其值在4與7之間，這表明變壓器在運行過程中存在劣化、老化等現象，如果其值小于4，則說明，變壓器的運行狀態良好，沒有不良工作現象，具體的數值如表3所示。

通過對上表中的數據進行分析，可以看出這幾臺變壓器的總體健康狀況良好，并且評估的結果與變壓器的實際運行狀況相符，這說明，近期內，不需要對這幾臺變壓器進行大范圍的檢修，只需要根據相關的風險評估的結果，對其進行E類檢修工作，其具體的風險評估的結果如表4所示。

如果變壓器運行過程中的風險值的具體數值要比對其進行技術改革所需的費用高時，站在經濟性的角度對其進行分析，需要對其進行大范圍的技術改革，由表中數據可以看出，C站中的變壓器的風險值最大，這與其單臺主變容量值最大，屬于樞紐變壓器等信息相符合。

結語

變壓器是電力系統中的重要組成部分，在其運行過程中，出現運行故障是在所難免的，在對其進行檢修的過程的，對其運行狀態進行評價，并對其運行風險進行評估顯得非常必要，本文就對其狀態評價及風險評估進行了簡單分析，并提出了相關的檢修措施。

參考文獻

[1]陸國俊，方育陽，覃煜.基于狀態和風險評估的變壓器檢修策略研究[J].水電能源科學，2012（05）.

[2]陳立，郭麗娟，鄧雨榮.基于狀態和風險評估的老舊變壓器安全經濟性分析[J].南方電網技術，2010（11）.

[3]喇元，王紅斌，陳忠東.基于狀態評價及風險評估的輸變電設備狀態檢修策略的研究[J].廣東電力，2010（10）.endprint

通過以上的分析，可以得到變壓器的風險計算公式如下式所示：

其中，表示的是具體的某一臺變壓器的風險權重系數；表示的含義是與相關的故障類型所對應的故障后果；表示的含義是某一種類型的故障發生的故障率。

二、基于狀態與風險評估的變壓器檢修措施

1 基于狀態與風險評估的變壓器的檢修分類

對變壓器的檢修進行分類，依據油浸式變壓器的檢修導則可以將其劃分為以下幾類，具體的分類項目如表2所示。

2 基于狀態與風險評估的變壓器的檢修決策

在對電氣設備進行檢修時，存在一定的特殊性，并且對其運行風險進行評估時，存在較多的不確定因素，在對其進行檢修時，應該綜合的考慮其狀態評價及風險評估的結果，制定出合理的檢修計劃，如果變壓器的整體運行狀況較差，并且其使用年限也已經達到了設計使用壽命的百分之九十以上，在檢修的過程中，建議對其整體進行更換，而如果其整體運行狀況較差，但是還有較長的使用壽命，建議對其進行大型的檢修。對于A、B、C類的檢修，要在保證變壓器的安全可靠性運行的基礎上，開展檢修工作，而對于D、E類的檢修，要對變壓器的檢修成本、當前運行狀態中的風險評估結果以及檢修后的風險預測結果進行綜合的考慮，以此來制定出合理的檢修方案。

三、應用實例分析

為了對以上的研究結果進行有效的論證，本次研究中以某供電局的三個變電站中的變壓器的風險評估及相關的決策作為實例來進行分析論證，以0～10之間的數值對變壓器的狀態評價結果進行表示，如果其值大于等于7，則說明變壓器的設備狀態較差，發生故障的概率很高；如果其值在4與7之間，這表明變壓器在運行過程中存在劣化、老化等現象，如果其值小于4，則說明，變壓器的運行狀態良好，沒有不良工作現象，具體的數值如表3所示。

通過對上表中的數據進行分析，可以看出這幾臺變壓器的總體健康狀況良好，并且評估的結果與變壓器的實際運行狀況相符，這說明，近期內，不需要對這幾臺變壓器進行大范圍的檢修，只需要根據相關的風險評估的結果，對其進行E類檢修工作，其具體的風險評估的結果如表4所示。

如果變壓器運行過程中的風險值的具體數值要比對其進行技術改革所需的費用高時，站在經濟性的角度對其進行分析，需要對其進行大范圍的技術改革，由表中數據可以看出，C站中的變壓器的風險值最大，這與其單臺主變容量值最大，屬于樞紐變壓器等信息相符合。

結語

變壓器是電力系統中的重要組成部分，在其運行過程中，出現運行故障是在所難免的，在對其進行檢修的過程的，對其運行狀態進行評價，并對其運行風險進行評估顯得非常必要，本文就對其狀態評價及風險評估進行了簡單分析，并提出了相關的檢修措施。

參考文獻

[1]陸國俊，方育陽，覃煜.基于狀態和風險評估的變壓器檢修策略研究[J].水電能源科學，2012（05）.

[2]陳立，郭麗娟，鄧雨榮.基于狀態和風險評估的老舊變壓器安全經濟性分析[J].南方電網技術，2010（11）.

[3]喇元，王紅斌，陳忠東.基于狀態評價及風險評估的輸變電設備狀態檢修策略的研究[J].廣東電力，2010（10）.endprint

通過以上的分析，可以得到變壓器的風險計算公式如下式所示：

其中，表示的是具體的某一臺變壓器的風險權重系數；表示的含義是與相關的故障類型所對應的故障后果；表示的含義是某一種類型的故障發生的故障率。

二、基于狀態與風險評估的變壓器檢修措施

1 基于狀態與風險評估的變壓器的檢修分類

對變壓器的檢修進行分類，依據油浸式變壓器的檢修導則可以將其劃分為以下幾類，具體的分類項目如表2所示。

2 基于狀態與風險評估的變壓器的檢修決策

在對電氣設備進行檢修時，存在一定的特殊性，并且對其運行風險進行評估時，存在較多的不確定因素，在對其進行檢修時，應該綜合的考慮其狀態評價及風險評估的結果，制定出合理的檢修計劃，如果變壓器的整體運行狀況較差，并且其使用年限也已經達到了設計使用壽命的百分之九十以上，在檢修的過程中，建議對其整體進行更換，而如果其整體運行狀況較差，但是還有較長的使用壽命，建議對其進行大型的檢修。對于A、B、C類的檢修，要在保證變壓器的安全可靠性運行的基礎上，開展檢修工作，而對于D、E類的檢修，要對變壓器的檢修成本、當前運行狀態中的風險評估結果以及檢修后的風險預測結果進行綜合的考慮，以此來制定出合理的檢修方案。

三、應用實例分析

為了對以上的研究結果進行有效的論證，本次研究中以某供電局的三個變電站中的變壓器的風險評估及相關的決策作為實例來進行分析論證，以0～10之間的數值對變壓器的狀態評價結果進行表示，如果其值大于等于7，則說明變壓器的設備狀態較差，發生故障的概率很高；如果其值在4與7之間，這表明變壓器在運行過程中存在劣化、老化等現象，如果其值小于4，則說明，變壓器的運行狀態良好，沒有不良工作現象，具體的數值如表3所示。

通過對上表中的數據進行分析，可以看出這幾臺變壓器的總體健康狀況良好，并且評估的結果與變壓器的實際運行狀況相符，這說明，近期內，不需要對這幾臺變壓器進行大范圍的檢修，只需要根據相關的風險評估的結果，對其進行E類檢修工作，其具體的風險評估的結果如表4所示。

如果變壓器運行過程中的風險值的具體數值要比對其進行技術改革所需的費用高時，站在經濟性的角度對其進行分析，需要對其進行大范圍的技術改革，由表中數據可以看出，C站中的變壓器的風險值最大，這與其單臺主變容量值最大，屬于樞紐變壓器等信息相符合。

結語

變壓器是電力系統中的重要組成部分，在其運行過程中，出現運行故障是在所難免的，在對其進行檢修的過程的，對其運行狀態進行評價，并對其運行風險進行評估顯得非常必要，本文就對其狀態評價及風險評估進行了簡單分析，并提出了相關的檢修措施。

參考文獻

[1]陸國俊，方育陽，覃煜.基于狀態和風險評估的變壓器檢修策略研究[J].水電能源科學，2012（05）.

[2]陳立，郭麗娟，鄧雨榮.基于狀態和風險評估的老舊變壓器安全經濟性分析[J].南方電網技術，2010（11）.

[3]喇元，王紅斌，陳忠東.基于狀態評價及風險評估的輸變電設備狀態檢修策略的研究[J].廣東電力，2010（10）.endprint