電力變壓器狀態檢修技術與評價方法

華能浙江清潔能源分公司 馬君燕 南京世秦自動化科技有限公司 胡心平 楊青青

1 背景

狀態檢修是當前所有檢修方式中，耗費最低、技術最先進且可靠性最高的維修制度，它為設備安全、全性能、長周期、穩定、高效優質運行提供了可靠的技術和管理保障。真正做到應修必修，修必修好的目標。此外，狀態檢修的直接效益體現在：設備使用壽命和使用周期不斷延長、維修費用大量節約、電力系統供電以及電能可靠性不斷提高、檢修風險的大為降低等。

其他的一些檢修方法，雖然能夠在一定程度上保證設備安全運行，但有時會造成無效檢修，浪費人為物力。

2 變壓器狀態檢修系統

電力設備的狀態檢修，是根據先進的狀態監視和診斷技術以及可靠性和壽命預測等手段提供的設備狀態信息，來判斷設備的異常和預知設備的故障，在故障發生前進行的方式，即根據設備的狀態來安排檢修計劃，實施設備檢修。

理論上來說，狀態檢修是比預防檢修層次更高的檢修體制，是集預知檢修、預防性定期檢修、事后檢修、以可靠性為中心的檢修方式為一體的優化檢修方式。

圖1是狀態檢修的一個簡化決策流程研究和實踐證明，任何設備故障都會有一些跡象表明，從正常狀態到故障設備狀態信號發生，有其自身的發展過程，通過監測的狀態參數，捕捉狀態參數的變化，故障萌發點或潛在的故障點，然后進行分析，發現故障位置的變化規則的性質。

圖1 狀態檢修決策流程

狀態檢修工作的實施是一個閉環系統。設備狀態信息主要來自設備的狀態在線監測數據、設備的投運年限、設備正常運行過程中的所處的健康狀況，即存在的那些障礙異常、缺陷、相關檢修報告、開關類設備的開斷容量，這些數據應當是平時的積累、電力系統的安全監視（主要內容是電壓監視、過負荷監視、事故順序記錄、事故追化記錄、頻率考核記錄等）、設備所處的環境狀況數據（包括環境溫度、濕度、風向、風速、污染水平、閃電活動等），依據所獲得的設備狀態信息，進行狀態評估系統的分析判斷。

現代風險導向審計的涵義一般是指注冊會計師通過對被審單位進行風險職業的分析，從而對被審單位進行風險控制的評價，最后得出剩余的風險系數，然后進行后續的追加審計程序，把剩余的風險指數降到最低。

狀態評估基于專家系統或人工神經網絡系統進行。狀態評估結果最終要進入狀態信息數據庫進行故障的判斷。狀態檢修的分析步驟主要有：

建立設備狀態模型。就是所有的試驗數據和其他數據作為輸入設備，通過該模型，可望得到設備的狀態，這是一個關鍵的狀態分析。

狀態分析。這是分析過程的基礎上建立的模型，輸入各種設備的狀態參數，分析當前狀態和未來的發展趨勢。狀態的分析根據功率水平、信息狀態、不間斷地信息采集分析。采集參數包括高功率的測試數據、根據數據源的相應方法、通過比較規則標準、比較測試數據、呈相位比較法、歷史比較法和其他方法如色譜法、三比值法，TD圖法，神經網絡方法。

狀態檢修建議。基于現狀分析，得出當前的狀態和設備的發展趨勢。狀態檢修分析的重要依據是檢修周期和設備的檢修歷史記錄。在狀態檢修的過程中，專家分析系統的關鍵要素之一，是基于監測設備的狀態信息，可以反映設備的運行狀態標志，并對這些信息進行分析判斷是否有故障，以及設備故障的位置和性質，確定故障原因并得出結論，指導檢修計劃。

3 評價方法

3.1 狀態量構成

原始資料。主要包括銘牌參數、型式試驗報告、訂貨技術協議、設備監造報告、出廠試驗報告、運輸安裝記錄、交接驗收報告等。

運行資料。主要包括運行工況記錄信息、歷年缺陷及異常記錄、巡檢情況、不停電檢測記錄等。

檢修試驗資料。主要包括檢修報告、例行試驗報告、診斷性試驗報告、有關反措執行情況、部件更換情況、檢修人員對設備的巡檢記錄等。

其他資料。主要包括同型（同類）設備的運行、修試、缺陷和故障的情況，相關反措執行情況，其他影響油浸式電力變壓器安全穩定運行的因素等。

3.2 狀態評價

狀態檢修的重點，是正確和科學的給出電力變壓器的工作狀態，建立合理的評估體系，確定設備的評估結果。狀態檢修依據的是設備的相關資料，如設備的出廠數據、工作過程中各類指標的相關數據等。根據對電力變壓器各種運行試驗數據的綜合分析，可望得出變壓器的健康狀態，這是保證電力變壓器穩定可靠運行的主要指標。

一般來說，設備的狀態情況分為四個級別，按照狀態的好壞程度依次為正常狀態、注意狀態、異常狀態及嚴重狀態。對應的權重分別為權重1、權重2、權重3、權重4，其系數為1、2、3、4。權重1、權重2與一般狀態量對應，權重3、權重4與重要狀態量對應。視狀態量的劣化程度從輕到重分為四級，分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級。其對應的基本扣分值為2、4、8、10分。狀態量的權重、劣化程度及對應扣分情況如表1所示。

表1 狀態量的評價表

4 變壓器狀態評價及狀態檢修

4.1 評估分析系統

變壓器狀態檢修評估分析系統其原理結構圖如圖1所示。設備狀態分析模塊對變壓器進行分析，然后進入設備狀態評估流程，依據評估結果制定生產計劃。完成狀態分析后，形成狀態檢修評估報告及匯總表，遞交檢修計劃會討論。

圖2 變壓器狀態檢修評估分析系統其原理結構圖

狀態檢修的重點，是正確和科學的給出電力變壓器的工作狀態，建立合理的評估體系，確定設備的評估結果。根據對電力變壓器各種運行試驗數據的綜合分析，可以得出變壓器的健康狀態，這是保證電力變壓器穩定可靠運行的主要指標。

4.2 評價方法

設備的狀態評化分為部件評價和整體評價兩部分。對于各部件的評價是依據表1對不同狀態量進行扣分的疊加。

評價的原則是，部件的評價應同時考慮單項狀態量的扣分和部件合計扣分情況；當任一狀態量單項扣分和部件合計扣分同時達到規定的正常狀態時，視為正常狀態；當任一狀態量單項扣分或部件所有狀態量合計扣分達到規定的注意狀態時，視為注意狀態；當任一狀態量單項扣分達到規定的異常、嚴重狀態時，視為異常狀態或嚴重狀態。

表2 油浸式電力變壓器部件狀態與評價扣分對應表

油浸式電力變壓器整體狀態評價應綜合其部件的評價結果。當所有部件評價為正常狀態時，整體評價為正常狀態；當任一部件狀態為注意狀態、異常狀態或嚴重狀態時，整體評價應為其中最嚴重的狀態。

4.3 狀態檢修

根據設備最終評估結果的不同，確定和采用不同的狀態檢修方法和檢修內容。按照狀態檢修工作中檢修的具體情況、檢修的設備部件和檢修實質的不同，可以把變壓器的狀態檢修工作劃分成不同的檢修類別。

其中，變壓器本體的所有部分的檢查、相關性試驗和維修看作是I類檢修。變壓器其中一部分的查看，或者設備部件中的一部分的查看、試驗、修理和替換看作是Ⅱ類檢修。變壓器相關性檢查、維修和進行相關性的試驗看作是Ⅲ類檢修。在不停電的條件下對變壓器進行表面的檢查、維修和帶電測試看作是Ⅳ類檢修。前三類是停電檢修，最后一類是不停電檢修。如表3所示。

表3 油浸式變壓器檢修策略

評估結果為正常狀態的變壓器，采用檢修策略1。檢修策略1的具體內容就是對變壓器執行Ⅲ類檢修。根據變壓器運行的實際情況和實際需要，在對變壓器執行Ⅲ類檢修之前，可以適當安排執行Ⅳ類檢修。其中，Ⅲ類檢修的執行時間可按照正常周期執行，也可以延長一年實踐執行。

最終評估結果為注意狀態的變壓器，采用檢修策略2。檢修策略2的詳細內容就是對變壓器采取Ⅲ類檢修，在此基礎上，對那些評估結果為注意狀態的部件應適當安排執行Ⅳ類檢修。

評估結果為異常狀態的變壓器，采用檢修策略3。其內容是，根據具體的評估結果確定最終的檢修類型，并根據實際情況按時安排檢修。注意，在執行停電檢修前應加強執行Ⅳ類檢修。

對于評估結果顯示為嚴重狀態的變壓器，應采用檢修策略4。該檢修策略與檢修策略3相似，所不同的是，由于變壓器的情祝是處于嚴重狀態，所對于檢修的安排應該是及時的，盡量縮短安排檢修的時間，以免造成更嚴重的后果。

4.4 經濟效益

設備采用狀態檢修后最明顯的變化是，取消了沒有必要的檢修項目，通過在線、離線的檢測手段，提高了設備的可靠性。

狀態檢修分析后，可取消原來不需要的檢修項目,取消項目減少的費用包括人工費用和備件費用，延長了設備的檢修周期。

狀態檢修分析后，能夠及時發現設備的隱性故障，降低了故障模式發生后出現后果的概率，提高了設備可靠性，增加項目產生的經濟效益可以分為顯性和隱性。

5 小結

電力變壓器的狀態檢修無論在狀態信息采集、狀態診斷方法、檢修策略和監測方法等方面都有很多值得深入研究。全面實施狀態檢修工作，是設備檢修模式科學發展的必然，是電力企業提高供電可靠性指標、合理降低設備檢修維護費用、提升勞動生產率的主要途徑。