電力變壓器狀態評估的實踐與思考

虞玨

摘 要：通過對兩臺35KV主變狀態評估實踐過程的回顧與反思，提出了電力變壓器狀態評估工作在基礎數據、評估方法及評估時機等方面需要注意的事項。

關鍵詞：電力變壓器；狀態評估；注意事項

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.256

0 引言

電力變壓器作為企業變電站中的核心設備，其運行狀態既直接影響整個變配電系統的安全性與穩定性，也關系到企業運行成本。因此，隨著電力變壓器使用年限的增加和實際負荷的變化，持續跟蹤變壓器狀態，及時開展預防性評估工作，對確保供配電系統可靠性、降低企業用電風險、提升運行經濟效益、規范電力設備管理都具有重要意義。

1 評估背景及對象

某35KV降壓站兩臺運行近20年的油浸式主變，由于面臨升級改造方案的確定，為此組織開展了一次變壓器狀態評估。被評估的兩臺主變擔負著企業近50%的用電負載，為sz7-10000/35雙繞組有載調壓變壓器，電壓等級35/10.5KV，額定電流165/550A，阻抗8.03%，Yd11的接線形式，分接頭采用自動調節方式。

2 評估依據及方法

評估依據《電力設備預防性試驗規程》、《電力變壓器經濟運行》等標準規范，通過比較分析近三年主變的電試數據、收集分析運行數據，參考維修維護記錄，從變壓器設備性能、運行負載情況及經濟性運行等不同角度，完成電力變壓器當前所處運行狀態的評估。

3 評估主要內容及結論

3.1 變壓器設備性能分析

通過近三年電力變壓器的預防性電氣試驗數據分析，評估其是否存在絕緣老化、接觸不良等設備性能方面的隱患。

3.1.1 變壓器絕緣性能

預防性電氣試驗報告顯示，近三年兩臺變壓器的絕緣電阻R60均為10000Ω，交流耐壓均合格，繞組直流泄漏電流與前一次測試結果相比也無明顯變化。但 1#、2#主變高壓-低壓及地的介質損角均呈現增長的趨勢；2#主變低壓-高壓及地的介質損角波動較大，明顯異于正常情況，其原因可能是油中含水量增加，導致變壓器整體受潮，固體材料老化且有加深的趨勢。

3.1.2 變壓器繞組回路性能

經計算，1#主變高、低壓側，在相同電壓下，直流電阻值呈逐年上升趨勢，相鄰年份差值在增大且差值已超出2%（規定值）。2#主變高壓側，在相同電壓下， A、B、C三相的直流電阻相差也較大。故變壓器可能已經發生繞組出現斷股、分接開關接觸狀態不良、導線接頭接觸不良等故障，導致繞組直流電阻出現不平衡。

綜合以上分析，1#、2#主變已出現不同程度的絕緣老化。隨著固體絕緣老化程度的加深，絕緣的機械強度下降，變壓器繞組抵抗短路大電流沖擊的能力也會降低，從而影響變壓器的運行可靠性。

3.2 變壓器運行負載數據分析

近三年，兩臺主變最高負荷率呈下降趨勢，且基本上維持在50%-70%之間。從電力系統運行可靠性來看，由于系統為四分段結線，當一臺變壓器檢修或故障退出時，另一臺變壓器需承擔全部四分之三的負荷，剩余的四分之一通過聯絡線由其它站承擔。參照當年2臺變壓器的最高月負載率53.33%及58.89%，另一臺變壓器將單獨承受84.17%的負載運行；參照三年平均最高月負載率58.14%、59.63%，另一臺變壓器將單獨承受88.33%的負載，考慮10%的安全裕度，滿足供電系統N-1的原則。

3.3 經濟及社會效益分析

兩臺Sz7-10.0 MVA油浸式主變已進入維修期，每兩年小修一次約需6萬元，每五年大修一次約需12.8萬元，運行成本較高。根據變壓器的運行損耗公式

（其中P0：變壓器空載損耗 ，PK：變壓器負載損耗，I0：空載電流，UK：短路阻抗，SN：額定容量，k：無功經濟當量取0.05，ρ：負載率，平均為40%），如果換成干式變壓器SCZ10-10.0MVA，可得損耗功率差值ΔP=6.328kW，損耗電量差值：6.328（kW）*24（h）*365（天）=55433.28kWh。原變壓器P0=14.5kW，PK=56.2kW，I0=1.1%，UK=7.5%，SN=10000kVA；干式SCZ10-10.0MVA變壓器參數：P0=12.96kW，PK=48.52kW，I0=0.4%，UK=7.5%，SN=10000kVA。按平均電價0.85元/kWh計算，兩臺變壓器年均節約電費55433.28*2*0.85=94236.576元。若按平均壽命30年計算，可節約電費近300萬，且干式變壓器具有低噪、防火、抗突發短路能力強、運行維護費用較低等特點。故從長遠效益出發，用節能干式變壓器替換高能耗Sz7油浸式變壓器，有較大現實意義。

4 評估的反思

此次評估主要分為三個主要部分，其中后面兩部分——變壓器運行負載數據分析、經濟及社會效益分析所需的變壓器負載、電流、功率因數等運行數據可以從變電站電力監控系統報表中調取，而且可以根據不同需求進行分類統計，所以基礎數據比較齊全，加之系統總體架構比較穩定，不同系列變壓器技術參數、變壓器經濟運行也均有標準可以參照，所以評估較為完善。但評估的第一部分——變壓器設備性能分析部分卻存在以下有待改進的方面。

4.1 基礎數據有待完善

在對變壓器電試數據的分析評價中，存在以下幾點不足：

4.1.1 缺少試驗溫度說明

由于繞組的介質損角tgδ、絕緣電阻等數據均與試驗時的溫度密切相關，所以在評估報告中要說明當時試驗的溫度，并根據統一溫度標準進行換算后才能比較分析數據的變化趨勢。

4.1.2 缺少最初交接驗收試驗數據

電力變壓器的正常使用壽命通常為20-30年，為建立其長期運行的比較基準，建立最初安裝完成時的交接驗收試驗數據檔案就非常重要。而此次評估報告中沒有提供這樣的比較基準。

4.1.3 缺少診斷性試驗數據

在懷疑tgδ增大的原因可能是由于油中含水量增加、繞組本身存在缺陷、分接開關接觸狀態不良等故障時，未進一步進行診斷性試驗，提供具體的實驗數據來驗證。

4.1.4 缺少巡檢、維修記錄數據

變壓器的故障發展往往有個過程，如果有巡檢發現的故障跡象的記錄或變壓器曾經歷過的維修記錄，包括維修原因、采取的措施、處理結果等數據均能對變壓器的評估起到良好地輔助判斷的作用。

上述各類數據的收集、整理是有效開展評估工作開展的前提條件。為便于評估工作的順利開展，建議實施一變一冊技術檔案制度，即為每一個需要進行評估的變壓器建立其生命周期電試檔案。電試檔案可主要分成三個部分。

第一部分是設備資料，包括變電站名稱、主變名稱、型式、生產廠家、出廠編號、容量、相數、分接頭位置、電壓、電流、阻抗、油種、結線方式等基本常態化信息。

第二部分為電試情況記錄的動態信息，分為出廠試驗、交接試驗、預防性試驗、診斷性試驗等不同類型，包括試驗日期、試驗設備、試驗當天的氣候、溫濕度、試驗人員及各項試驗結果。試驗結果按絕緣電阻、直流電阻、介質損角、直流泄漏、交流耐壓分類記錄，以便于將來進行統計分析。另外，在電試過程中發現的問題及處理措施與結果也是一項很重要，但經常被忽略的數據信息。這項數據信息可以寫在電試檔案的備注欄里。它往往不會反映在電試報告中，但卻為變壓器設備可能存在的隱患問題提供了寶貴的線索。

第三部分為故障維修記錄的動態信息，包括故障現象、故障排查過程，故障原因分析、故障處理等相關信息，以提升評估的準確性及說服力。

4.2 評估方法有待改進

4.2.1 性能指標的綜合分析有待加強

反映電力變壓器的絕緣性能主要包括：絕緣電阻、泄漏電流、交流耐壓、介質損角等。它們之間有所聯系，但又各有側重。如繞組的絕緣電阻、直流泄漏電流試均可以反映變壓器貫通的集中缺陷，如開裂、臟污、受潮、絕緣擊穿、嚴重過熱老化等缺陷。但由于泄漏電流試驗電壓遠高于絕緣電阻試驗電壓，對于絕緣局部受潮、瓷質破損等缺陷就比較易發現。交流耐壓前后的絕緣電阻變化也可用判斷絕緣性能。對于絕緣內部有無分層、裂縫等缺陷，可以通過觀測tgδ與外施電壓的關系曲線記錄，觀測tgδ是否隨電壓上升來判斷。只有綜合分析各項性能指標，才能比較全面、客觀地反映變壓器的真實狀況。

4.2.2 評估角度不夠全面

例如前年與當年變壓器繞組直流電阻記錄相比，前年 A、B、C三相從1檔到7檔畸變明顯，縱差不均勻（如圖1、圖2所示），可能存在分接開關各分接點及極性接點接觸不良的問題。但評估報告中并未對此進行比較分析評估。

所以評估角度要全面且立體化，電試數據就要不僅與規程規定相比較，還要與同型號電力變壓器、相同運行環境下的電力變壓器進行橫向比較，與同一電力變壓器的出廠資料、歷次試驗數據間進行縱向比較。此外，還要結合診斷試驗數據、巡檢數據、維修數據進行全面綜合評估，從而確定電力變壓器整體運行趨勢。

4.3 評估時機有待改進

變壓器狀態評估時機也很重要。良好的評估時機，可以及時發現變壓器性能劣化趨勢，盡早采取預防性措施，使降低變壓器運行風險及維修成本成為可能。本此評估主要是為兩臺主變的升級改造提供技術依據，所以臨時收集了一些相關數據，很難做到全面。變壓器狀態評估應重在預防、重在平時。故建議在每次電試前可以對變壓器狀況開展一次評估，以便在電試項目的安排上，除常規試驗項目外，有針對性地提出一些電試規范中要求在必要時進行的項目，以期及時掌握變壓器的運行狀態。

5 結束語

變壓器狀態評估是一項長期、動態的工作，要形成一套較完整的評估機制，從電氣試驗、運行情況、經濟性不同角度進行分析評估。在電試數據分析方面又要加強基礎數據的完善、不斷優化改進評估方法，掌握好評估時機，最終達到提升變壓器運行可靠性，降低維修成本，經濟運行的目的。

參考文獻：

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