油浸式電力變壓器狀態(tài)評估與狀態(tài)檢修分析

趙 軼，石梓蒽，劉 玢

(石家莊供電公司，石家莊 050051)

變壓器投運后，變壓器絕緣會因電場、溫度等因素的影響而老化，還會受到雷電、操作過電壓的沖擊、破壞；一些零部件會發(fā)生過熱、松動、滲漏油等問題，這些情況均會給變壓器的安全運行帶來隱患。因此，定期對運行變壓器進行巡視檢查和檢修試驗， 對保證變壓器良好運行、電網的安全可靠具有重要意義。

傳統(tǒng)的電力變壓器檢修分為大修和小修，DL/T 573-1995《電力變壓器檢修導則》中對變壓器的大、小修周期和內容作了明確規(guī)定。隨著電網的快速發(fā)展，變壓器數(shù)量不斷增多，變壓器的大、小修呈現(xiàn)出檢修方式不靈活、檢修任務繁重等問題。河北省電力公司在2009年首次發(fā)布了《輸變電設備狀態(tài)檢修導則》(簡稱“導則”)并開始試運行。

1 油浸式電力變壓器的狀態(tài)評估

變壓器狀態(tài)檢修的開展要基于變壓器的狀態(tài)評估，狀態(tài)評估將設備狀態(tài)劃分為正常、注意、異常、嚴重四種狀態(tài)，根據(jù)狀態(tài)評估的結果，并結合變壓器運行工況、家族性缺陷等因素，檢修人員制定相應的檢修策略。根據(jù)“導則”，設備的狀態(tài)評估是利用收集到的各類狀態(tài)信息，依據(jù)相關標準，確定設備狀態(tài)和發(fā)展趨勢。對電力變壓器進行狀態(tài)評估時，要綜合巡檢、例行試驗、診斷試驗、家族缺陷、不良工況等狀態(tài)信息，包括其量值大小以及發(fā)展趨勢，并結合與同類設備的比較，做出綜合判斷。

1.1 評估方法

油浸式電力變壓器的狀態(tài)量可通過巡檢、例行試驗和診斷試驗等途徑獲得。

巡檢是為掌握設備狀態(tài)，對設備進行的巡視和檢查。變壓器巡檢的主要內容包括：觀察外觀有無異常，油位是否正常，記錄油溫、繞組溫度等。此外，還要對變壓器套管、引線接頭等部位進行紅外熱像檢測。

例行試驗是為獲取設備狀態(tài)量，評估設備狀態(tài)，定期進行的各種帶電試驗、在線監(jiān)測和停電試驗。變壓器的停電試驗項目主要有：繞組電阻測量，繞組連同套管的絕緣電阻、電容量測量，鐵心絕緣電阻測量等。帶電試驗項目主要有：紅外測溫檢測，鐵心接地電流測量，油中溶解氣體色譜分析等。在線監(jiān)測試驗項目有油中溶解氣體色譜分析和超高頻局部放電測量。

診斷試驗是巡檢、例行試驗等發(fā)現(xiàn)設備狀態(tài)不良，或設備經受了不良工況等，為進一步評估設備狀態(tài)進行的試驗。變壓器的診斷性試驗項目主要有：局部放電測量，繞組變比測量，短路阻抗和負載損耗測量，繞組頻率響應分析，交流(感應)耐壓試驗等。

1.2 狀態(tài)量及處置原則

油浸式變壓器的狀態(tài)量包括數(shù)據(jù)、聲音、現(xiàn)象等，上述的各種試驗項目的試驗數(shù)據(jù)是很重要的狀態(tài)量。若試驗值超過了注意值或接近注意值的趨勢明顯，對在運設備應加強跟蹤監(jiān)測；對停電設備，如懷疑屬于嚴重缺陷，不宜投運。若試驗值超過了警示值或接近警示值的趨勢明顯，對在運設備應盡快安排停電試驗；對停運設備，消除此隱患之前，一般不應投入運行。

1.3 狀態(tài)劃分

變壓器的狀態(tài)劃分為正常狀態(tài)、注意狀態(tài)、異常狀態(tài)、嚴重狀態(tài)4類。正常狀態(tài)為各狀態(tài)量均符合標準要求，技術性能完好、運行工況穩(wěn)定，不存在嚴重及以上等級的缺陷且與運行條件相適應；注意狀態(tài)為各狀態(tài)量未超過標準限值，但單項(或多項)狀態(tài)量已有劣化趨勢，但不影響安全穩(wěn)定運行；異常狀態(tài)為單項重要狀態(tài)量已發(fā)生明顯變化，接近或超過標準限值，存在可能影響安全運行的缺陷；嚴重狀態(tài)為技術性能下降嚴重，重要狀態(tài)量至少有1項嚴重超出標準限值，運行工況已不能適應運行條件要求。

2 油浸式電力變壓器的狀態(tài)檢修

2.1 檢修分類

按工作性質及工作涉及范圍，變壓器的檢修分為4類，即：A類檢修、B類檢修、C類檢修、D類檢修，其中A、B、C類檢修是停電檢修，D類檢修是不停電檢修。

A類檢修指變壓器的整體解體性檢查、維修、更換和試驗。在實際工作中，由于受現(xiàn)場環(huán)境及檢修工期等因素的限制，往往不具現(xiàn)場備解體檢修的條件，主要是對主變壓器的重要單元部件進行的整體性更換、改造。B類檢修指變壓器的局部性檢修，部件的解體檢查、維修、更換和試驗，對主要部件單元進行少量的整體性更換及加裝。C類檢修指對主變壓器的常規(guī)性檢查、維修和試驗，具體是指綜合性檢修及試驗。D類檢修指在主變壓器不停電狀態(tài)下，在地電位上對主變壓器的地電位部分、控制部分或帶電部位進行的檢查、測試、維修或更換工作。

2.2 檢修策略

主變壓器的狀態(tài)檢修策略包括檢修計劃的制定，也包括試驗、不停電的維護等。檢修策略應根據(jù)狀態(tài)評估結果動態(tài)調整，年度檢修計劃每年至少修訂一次，根據(jù)最近一次設備狀態(tài)評估結果，考慮設備風險評估因素，確定下一次的檢修時間和檢修類別。

主變壓器的A、B類檢修一般不設定周期，如果生產廠家有規(guī)定按廠家規(guī)定執(zhí)行，生產廠家沒有規(guī)定時，根據(jù)C類檢修結果、設備狀態(tài)評估結果和風險評估結果確定。C類檢修按狀態(tài)檢修試驗規(guī)程規(guī)定的周期，配合主變壓器試驗進行。停運超過半年及以上的主變壓器，投運前應進行一次C類檢修。D類檢修，巡視檢查、維護保養(yǎng)與設備的運行巡視可同時進行；一般在夏季大負荷期間和冬季天氣降溫后要加強主變壓器巡視。

當主變壓器被評價為“正常狀態(tài)”時，執(zhí)行C類檢修，可按照正常周期或延長1年并結合例行試驗安排。當主變壓器被評價為“注意狀態(tài)”時，首先考慮適時安排D類檢修，否則應根據(jù)實際情況提前安排C類檢修。當主變壓器被評價為“異常狀態(tài)”時，根據(jù)評價結果確定檢修類型，并適時安排檢修，期間應加強D類檢修。當主變壓器被評價為“嚴重狀態(tài)”時，根據(jù)評價結果確定檢修類型，并盡快安排檢修，期間應加強D類檢修。

2.3 檢修項目

主變壓器的A類檢修項目包括吊罩檢修器身、繞組及引線的檢修、鐵心及鐵心緊固件的檢修、有載分接開關吊罩檢查試驗、對變壓器油進行處理或換油等，而且還包括B類檢修的全部項目。

主變壓器的B類檢修項目包括油箱的外部檢修、儲油柜檢修、冷卻器檢修、套管檢修、有載分接開關檢修、變壓器箱體及附件防腐補漆，而且還包括C類檢修的全部項目。

主變壓器的C類檢修項目包括油箱的外部清掃檢查、散熱器的檢查檢修、套管檢查，本體端子箱、風控箱的檢查、清掃和試驗、有載分接開關試驗，電動機構箱維護、檢查和處理瓷套的防污效果等。

主變壓器的D類檢修項目包括油箱的外部檢查、散熱器或冷卻器的巡視檢查、本體端子箱、有載分接開關機構箱及風冷控制箱的清掃檢查、套管巡視檢查、接地引線檢查等。

3 故障實例

正常運行中的變壓器應確保其鐵心為一點接地，鐵心多點接地或局部短路會使鐵心損耗增加，嚴重時會造成變壓器局部過熱，加速絕緣老化。

在油箱底部存有金屬異物是造成鐵心多點接地的主要原因，如焊渣附著在鐵心硅鋼片與結構件的絕緣上，形成金屬性多點連通；或有較大的金屬異物搭接在鐵心硅鋼片和結構件間接成通路。

例如，一臺SFP-240000/220型變壓器，在投運后的油色譜分析時發(fā)現(xiàn)乙炔和總烴升高，變壓器油色譜分析數(shù)據(jù)見表1。

表1 變壓器油色譜分析數(shù)據(jù) μL/L

日期φ(CH4)φ(C2H4)φ(C2H6)φ(C2H2)φ(H2)φ(CO)φ(CO2)φ(總烴)06-271.020.150.2804.6620.48275.981.4506-3117.832.93.52.121.929.7278.156.3

經計算故障產氣速率，相對產氣速率為28 381%/月，絕對產氣速率為709 mL/d，遠遠大于10%/月和12 mL/d。再用三比值法進行分析：

C2H2/C2H4=2.12/32.9≈0.06

CH4/H2=17.76/21.95≈0.81

C2H2/C2H6=32.9/3.52≈9.35

上述比值范圍編碼組合為(0,0,2),由此推斷故障性質為“高于700 ℃高溫范圍的過熱故障”。經進一步跟蹤檢查，發(fā)現(xiàn)主變壓器鐵心接地電流較大，分析故障原因可能是鐵心多點接地故障，需停電檢修。

主變壓器停電后，測量鐵心對地絕緣電阻僅為58 Ω，確定故障原因為變壓器鐵心多點接地。通過使用大電容對鐵心接地引線多次放電，發(fā)現(xiàn)在主變壓器低壓側V、W兩相的下部的鐵心件與鐵心之間有放電聲音，最后用高強磁鐵將金屬異物吸出。

4 結束語

變壓器狀態(tài)檢修以狀態(tài)評估為基礎，與傳統(tǒng)的主變壓器大、小修相比，狀態(tài)檢修的針對性更強，可根據(jù)變壓器的評價結果、運行工況等因素來確定檢修類型；可及時發(fā)現(xiàn)主變壓器在運行中出現(xiàn)缺陷，克服了定期檢修的盲目性，提高了設備的可靠性；對于運行狀態(tài)正常的設備可以延長檢修周期，節(jié)省大量的人力、物力和財力。因此，對變壓器實行狀態(tài)檢修，既可提高電網運行可靠性、又可降低檢修成本。

參考文獻：

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[2] 河北省電力公司.輸變電設備狀態(tài)診斷導則[S],2010.

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