關于電力變壓器狀態分析與評估的探索和運用

包乙春

(廣西電網有限責任公司柳州供電局，廣西 柳州 545005)

1 引言

在大型電力設備中，電力變壓器是電網構架內最重要的設備，具有的關注度和重要性不言而喻。目前電力企業廣泛采用故障檢修和預防性檢修兩種設備檢修模式。故障檢修，是我國最早沿用的檢修模式，它主要以電力變壓器出現不可逆轉的事故為判據，在電力變壓器發生故障被迫停運時才進行維修。預防性檢修，俗稱計劃檢修，就是不根據電力變壓器的實際狀況，僅依據規程規定的時間間隔對設備進行一定程度解體的維修。以上兩種檢修模式都各有缺陷，即缺乏檢修的科學性，又缺乏成本的經濟型，不符合時代的潮流。

根據電力工業的不斷發展，我們探索一種全新的狀態檢修模式，這種模式是根據運行人員的日常巡視記錄，高壓試驗技術人員的專業測試，結合數據進行分析評估的檢修方式。運用在電力變壓器上，就是通過對電力變壓器的狀態評估，從設備運行、試驗、分析、判斷，多方位、多角度把握設備的狀態，確保了設備檢修的合理性和安全性，為提高設備安全運行供電可靠性提供了保障。

2 編制電力變壓器狀態評估方法

根據《電力變壓器檢修導則》、《電力變壓器運行規程》和《電力設備預防性試驗規程》等規范性標準，結合電力變壓器運行巡視方法及高壓試驗項目方法，對電力變壓器的狀態進行初步分析，狀態整體評估應綜合各部件的狀態分析評價結果來開展判斷，見表1。

其中，電力變壓器任何一個狀態量單項扣分和部件共計扣分同時限定在正常狀態范圍內時，可以認定該設備為正常狀態;任何一個狀態量單項扣分和部件共計扣分同時限定在注意狀態范圍內時，可以認定該設備為注意狀態;任何一個狀態量單項扣分和部件共計扣分達到異常狀態或嚴重狀態時，可以認定該設備為異常狀態或嚴重狀態。也就是說當所有的設備部件評估判斷均為正常狀態時，則整體評估該設備為正常狀態;當該設備任何一個部件的狀態為注意狀態、異常狀態或嚴重狀態時，則對該電力變壓器的整體評估判斷為其中最嚴重的狀態。整體評估總評分為各部件總扣分之和。

表1 電力變壓器部件狀態與評估扣分對應表

3 電力變壓器狀態分析與評估方法實例運用

3.1 實例一110kV箭盤站#1主變狀態分析與評估

表2 110kV箭盤站#1主變設備銘牌

110kV箭盤站#1主變于1994年6月1日出廠，同年投入運行，根據《電力變壓器檢修導則》相關規定，電力變壓器在首次投入運行五年后需大修一次，大修后每運行十年需大修一次，該電力變壓器于1999年開展了第一次大修，按規章制度，該電力變壓器應于2009年開展第二次設備大修工作，目前該變壓器運行狀態良好，根據歷史技術資料，未出現家族缺陷及各類設備事故。技術人員參照電力變壓器狀態分析運行巡視方法結合日常巡視對該設備進行了缺陷分析，共發現如下缺陷:變壓器散熱器蝶閥閥芯輕微滲油、變壓器油試驗氫氣含量180μl/L、變壓器本體呼吸器硅膠變色。2009年2月24日，技術人員對110kV箭盤站#1主變開展了預防性試驗，試驗數據無異常，設備合格。

根據電力變壓器狀態分析運行巡視和高壓試驗方法，可以獲得該設備開展狀態評估的各種狀態量，根據狀態量，我們可以開展對該電力變壓器的狀態評估。觀察設備運行分析發現的三個缺陷中，第一、二個缺陷屬于設備狀態評估的狀態量，第三個缺陷屬于臨時性輕微缺陷，不計算在內，根據高壓試驗結論，該設備試驗數據無異常，對照電力變壓器部件狀態量扣分標準如表3。

表3

對該電力變壓器部件狀態與評估扣分分析評估如表4。

表4

結論分析:從狀態評估的分析中可以觀察到，該電力變壓器各部件狀態量均處于穩定且在規程規定的標準值以內，屬于正常狀態，故該電力變壓器整體狀態評估結論為正常狀態，依據狀態評估與狀態檢修的發展理論，可以延遲進行大修，繼續保持穩定運行，直至出現相關缺陷導致設備評價處于異常或嚴重時，方開展大修。

但由于各種原因，該電力變壓器于2011年開展了設備大修，大修檢查及處理情況顯示出該設備在大修前狀態基本良好，具備可持續運行能力，充分印證了電力變壓器狀態分析與評估方法的有效性和可操作性，具有一定的研究意義。

3.2 實例二110kV新風站#1主變狀態分析與評估

下面，將運用實例二110kV新風站#1主變為例，開展對電力變壓器狀態分析與評估方法進行運用，并在設備大修后對狀態分析與評估的方法進行驗證。

表5 110kV新風站#1主變設備銘牌

110kV新風站#1主變于1987年3月1日出廠，同年投入運行，于1992年開展了第一次大修，2002年開展了第二次大修，按規章制度，該電力變壓器應與2012年開展第三次設備大修工作，目前該變壓器發現多起缺陷，但仍然正常運行，根據歷史技術資料，未出現家族缺陷及各類設備事故。技術人員參照電力變壓器狀態分析運行巡視方法結合日常巡視對該設備進行了缺陷分析，共發現如下缺陷:變壓器箱蓋側面手孔法蘭輕微滲油、取變壓器油樣試驗油擊穿電壓為33kV、變壓器本體呼吸器硅膠變色、變壓器套管瓷套外表面明顯積污，出現爬電現象、變壓器有載分接開關切換次數超過廠家規定檢修次數未進行檢查(檢修記錄顯示)、變壓器有載分接開關齒輪箱出現滲漏。2011年8月21日，技術人員對110kV新風站#1主變開展了預防性試驗，試驗分析結論B相套管電容值偏差較A、B相大，但與歷年數據相比較無明顯變化，B相套管油色譜數據無異常。設備合格。

根據狀態量，我們可以開展對該電力變壓器的狀態評估。觀察設備運行分析發現的六個缺中，第一、二、四、五、六個缺陷屬于設備狀態評估的狀態量，第三個缺陷屬于臨時性輕微缺陷，不計算在內，根據高壓試驗結論，該設備試驗數據B相套管電容值雖有異常，但與歷年數據相比較無明顯變化，B相套管油色譜數據無異常，故而判斷該試驗數據異常不屬于評估狀態量。對照電力變壓器部件狀態量扣分標準如表6。

表6

對該電力變壓器部件狀態與評估扣分分析評估如表7。

表7

結論分析:從狀態評估的分析中可以觀察到，雖然該電力變壓器還在運行，但各缺陷按評估方法綜合分析后，部件中的本體、套管處于注意狀態，需要進一步監控，分接開關屬于嚴重狀態，需要盡快安排停電檢修，因分接開關屬于嚴重狀態，故該設備整體評價為嚴重狀態，因距離原設備計劃大修時間僅差一年，故可建議立即開展大修，消除設備缺陷。大修檢查及處理情況也顯示出該設備在大修前已處于較嚴重的狀態，特別是有載調壓開關系統已出現嚴重缺陷，如不進行檢修，將可能造成設備事故，因此，本次實例電力變壓器再一次印證了電力變壓器狀態分析與評估方法的正確性，具有很強的可操作性。

4 電力變壓器檢修經濟最優化

根據建立的電力變壓器檢修經濟分析模型，我們將實例設備110kV箭盤站#1主變與110kV新風站#1主變的經濟運行情況進行對比，找尋最優檢修方式，建立檢修經濟分析模型。按照《電力變壓器檢修導則》規定，電力變壓器在首次投運后五年內應進行一次大修，大修后每運行十年需要大修一次，如變壓器出現短路沖擊或嚴重漏油，則考慮提前大修。按照這個理念，我們將論文中電力變壓器的一個階段標準運行時間定為十年，低于十年為提前大修，高于十年為延遲大修，具體階段運行時間為設備由上一次大修至下一次大修實際時間年限，用字母N表示。電力變壓器大修的成本工程材料費用字母A表示，項目人工費用字母B表示，工程車輛費用字母C表示，設備檢修費用字母D表示，其他雜稅費用字母E表示。同時，引入一個電力變壓器的檢修經濟比因數的概念，用字母J表示，該因數由設備檢修所花費的成本與電力變壓器階段運行時間的比值組成，可以通過數據觀察到電力變壓器在預防性檢修和狀態檢修兩種制度下年檢修花費成本，具有一定經濟意義。

J=(A+B+C+D+E)/N

4.1 110kV箭盤站#1主變經濟分析情況

110kV箭盤站#1主變于1994年6月1日出廠，同年投入運行，1999年開展了第一次大修，如按照計劃檢修則該電力變壓器應于2009年開展第二次設備大修工作，采取狀態分析及評估后，于2011年開展了設備大修，修理過程中發現設備無影響運行的重大問題，現分別計算電力變壓器的檢修經濟比因數進行對比。

(1)計劃檢修模式下

(2)狀態檢修模式下

4.2 110kV新風站#1主變經濟分析情況

110kV新風站#1主變于1987年3月1日出廠，同年投入運行，1992年開展了第一次大修，2002年開展了第二次大修，按規章制度，該電力變壓器應與2012年開展第三次設備大修工作，但采取狀態檢修后，該設備于2011年開展設備大修，修理過程中發現設備存在重大隱患，現分別計算電力變壓器的檢修經濟比因數進行對比。

(1)計劃檢修模式下

(2)狀態檢修模式下

4.3 經濟分析及結論:

從110kV箭盤站#1主變的經濟分析結果上可以觀察到，計劃檢修模式下檢修經濟比因數大于狀態檢修模式下電力變壓器的年檢修花費成本，從技術分析得知，該設備在檢修前處于正常運行狀態，故可以初步認定狀態檢修在設備正常運行時檢修經濟性要高于計劃檢修。

從110kV新風站#1主變的經濟分析結果上可以觀察到，計劃檢修模式下檢修經濟比因數小于狀態檢修模式下電力變壓器的年檢修花費成本，但從技術分析得知，該設備在檢修前處于嚴重狀態，隨時可能發生設備故障，如果按計劃檢修模式一年后再開展大修，則可能發生重大設備事故，損失金額遠大于檢修花費成本，故可以初步認定狀態檢修在設備存在重大運行隱患時安全性和經濟性均高于計劃檢修。

結合兩臺電力變壓器的經濟分析結果，綜合對比可以得出結論，對電力變壓器開展狀態分析與評估，實施狀態檢修無論從安全性和經濟型都高于計劃檢修，可以節約大量的檢修成本，減少停電時間，提高設備的可靠性，避免設備事故的發生，從安全的角度最大限度的提升了企業的利益。

5 結束語

近年來，隨著電力工業的發展，電力企業對電力設備的檢修成本經濟效益將會更加重視，電力設備檢修方式從過去的計劃檢修向狀態檢修發展勢在必行，而發生轉變的關鍵在于設備狀態分析評估的有效性、安全性和可操作性，可以展望，在未來的電力設備檢修發展中，電力設備，包括電力變壓器狀態分析與評估一定會成為發展的趨勢，為我國電力工業的穩定安全運行做出更大的貢獻。

［1］張思良.500kV變電站變電設備狀態檢修在線監測系統的設計［J］.華東電力，2009，37(2):264－267.

［2］揭志昭.變電設備的狀態檢修［J］.農網技術，2007，2:66－67.

［3］李邦云，涂彥明.電力變壓器狀態評估［J］.四川電力技術，2006，29(3):53－55.

［4］管玉紅.電力企業實現狀態檢修的策略探討［J］.電力安全技術，2002，10.