基于可靠性與經濟性的電力變壓器檢修方案選擇研究

摘要：考慮到電力變壓器發生故障會造成大面積停電，所以需要保證設備穩定運行，避免帶來過大經濟損失。基于這種認識，本文對電力變壓器檢修方案選擇問題展開了分析，從可靠性和經濟性兩方面對設備綜合健康狀態進行了評估，提出了檢修方案優選思路。

關鍵詞：電力變壓器；檢修方案；可靠性；經濟性

引言：

在城市發展過程中，電能供應十分重要，需要提供良好設備支持。而在電力設備中，變壓器能否正常工作關系到電能的供應，所以需要使設備運行的可靠性得到保證，以便使電網正常運行，從而帶來可觀的經濟效益。因此針對電力變壓器設備，需要基于可靠性和經濟性實現檢修方案的合理選擇，從而使電力設備維護得到加強，為電網運行帶來更多效益。

1電力變壓器檢修方案的選擇分析

在電網運行的過程中，變壓器需要發揮變換電壓的作用，確保各層線路能夠穩定運行。所以在變壓器檢修方面，需要確保設備運行可靠性。目前，變壓器檢修技術包含狀態檢修、定期檢修、故障檢修、診斷性檢修等多種，頻繁進行設備檢修將導致設備檢修成本過高，未能及時檢修設備將導致事故發生，從而帶來較大經濟損失。因此在電力變壓器檢修方案選擇方面，需要加強可靠性和經濟性分析，確保設備維持高效運行。針對電力變壓器，在檢修過程中需要對設備老化程度進行分析，從而確定設備的健康老化值，完成設備的可靠性評估。根據設備損耗情況和老化原理，對設備使用年份等初始健康指標進行查詢，然后對設備使用環境、檢修記錄等數據信息進行搜集，實現設備綜合健康指數的分析計算，對設備故障發生率進行分析[1]。通過制定檢修方案降低設備故障率，不僅可以保證設備穩定運行，也能帶來可觀經濟效益。

2基于可靠性與經濟性的電力變壓器檢修方案選擇方法

2.1建立變壓器檢修綜合評估模型

結合電力變壓器檢修方案選擇要求，需要完成設備檢修綜合評估模型的建立。利用模型，能夠對設備綜合健康狀態進行反映。而對于變壓器來講，其綜合健康狀態與絕緣狀態密切相關，同時也與設備檢修記錄和運行環境有關，所以需要完成相應指標的選取，通過指標組合分析確定設備健康狀態。從設備絕緣狀態指標選取來看，可以完成電氣試驗指標、油化試驗指標和油色譜分析指標的選取，如繞組介損、微水含量、總烴含量等。而設備運行環境參數和檢修記錄可作為修正因子，用于實現設備綜合健康指數的修正，具體包含運行年限、負荷、平均壽命、缺陷記錄、故障記錄、近區短路和局放情況等。采用模糊隸屬函數，能夠實現各種指標歸一化處理，通過模糊融合進行權重信息和隸屬函數信息加權計算，獲得因素評判矩陣。進一步實現矩陣信息融合，能夠得到評判設備絕緣狀態的矩陣，完成矩陣與設備健康指數關系的構建，建立能夠反映健康指數與故障率關系的設備檢修綜合評估模型，如式（1）。式中，λ為故障率，l為故障臺數，L為設備總臺數，n為變壓器種類，THn為n類變壓器綜合健康指數。

（1）

2.2構建變壓器檢修風險評估體系

根據變壓器健康指數和檢修成本，能夠實現設備檢修風險評估。在健康指數為[5，10]時，通過小修設備健康恢復值能夠達到0。在健康指數為[50，100]時，通過小修設備健康恢復值能夠達到6。在健康指數為[75，100]時，需進行大修，健康恢復值能夠達到25[2]。假設變壓器為110kV，健康指數為5，小修費用為1萬元，健康指數為50，小修費用為10萬元，健康指數為75，大修費用固定，為180萬元。從風險角度來看，故障時間不同將帶來不同經濟損失，可以將故障分為一般性故障、嚴重性故障、災難性故障，分別需要24h、2-10天和10天以上維修時間，為簡化分析過程可以取值24h、120h、240h。將設備檢修問題轉化為風險收益最小化問題，可以得到式（2），其中F為最小化函數，costt為維修成本，Riskt為t時刻檢修風險值，Riskearn為風險收益。從約束條件來看，變壓器投運五年需要進行一次大修，無故障每十年進行一次大修，每年一次小修。如果設備健康指數在[5，50]范圍，狀態較好，可以進行小修。在[51，90]范圍需要盡快大修或更換，達到90以上需要更換。

（2）

2.3制定變壓器檢修方案優選策略

在實現檢修方案優選時，需要采用粒子群優化算法，對檢修模型進行初始化，確定種群初始速度和位移，并對粒子最大迭代數進行設定。在此基礎上，通過適應度評估完成粒子更新，需要在搜索空間中進行粒子初始適應度值確定，然后進行各粒子比較，找到更優粒子適應度，完成個體極值位置的記錄。將得到最優個體極值與全局極值比較，如果更優實現當前值替換，否則對全局極值進行記錄，從而使粒子速度和位置得到更新。如果能夠得到算法終止決策，可以得到優化結果，否則需要重新返回進行適應度評估。在終止決策制定時，需要根據進程結束條件，在評價值小于給定精度或達到最大迭代數時。最后，根據優化結果，可以完成設備檢修方式和時間選擇。比如在設備健康指數在[5，50]范圍內時，可以進行小修和大修最佳檢修方式和時間計算，然后通過比較結果完成檢修方案選擇。在健康指數處于[51，90]范圍內，需要對大修和更換維修時間和方式進行比較，得到最佳檢修時間和方式。

結論：

在電網運行的過程中，電力變壓器將起到關鍵作用，不僅會影響電網安全運行，也會影響電網經濟效益。所以在進行變壓器檢修時，需要從可靠性和經濟性兩個角度進行最優方案的選擇。在實踐工作中，可以建立設備綜合健康狀態評價模型，通過風險評估完成最佳檢修時間和方式選擇，繼而使資源得到充分利用。

參考文獻

[1]繆曉梅.談電力變壓器狀態檢修及故障診斷方法研究[J].職大學報，2018（04）：75-77.

[2]侯卓，屠秉慧.剖析電力變壓器檢修技術和試驗策略[J].通信電源技術，2018，35（06）：242-243.

作者簡介：黃俊成（1991.07——），男，漢族，湖南衡陽，變壓器檢修工程師，職稱：助理工程師，工學學士，研究方向：電力變壓器檢修維護。

（作者單位：新疆特變電工集團有限公司衡陽電氣分公司）