淺談大型電力變壓器的檢修與運行維護

胡勇明

摘 要：基于大型電力變壓器對電網(wǎng)運行的重要作用，我國一直十分重視對大型電力變壓器的檢修和運行維護。文章結(jié)合筆者自身工作實踐，簡單介紹了我國電力變壓器的檢修和運行維護技術(shù)的發(fā)展，分析了大型電力變壓器的狀態(tài)檢修和運行維護技術(shù)。

關(guān)鍵詞：大型電力變壓器；狀態(tài)檢修；運行維護

中圖分類號：TM41 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）20-0103-02

我國電力工業(yè)近年來發(fā)展迅速，也帶動了智能電網(wǎng)的建設(shè)進程，作為能量轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)闹匾考?，變壓器的使用日益增加，更多的大型變壓器被投入到電力系統(tǒng)中，承擔(dān)著十分重要的電網(wǎng)運行任務(wù)。電網(wǎng)的規(guī)模越來越大，因此，電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)也較以前更為復(fù)雜，這樣一來，對電氣設(shè)備運行的可靠性也有了更高的要求，確保大型電力變壓器的正常運行，對于電網(wǎng)的安全性至關(guān)重要。

1 我國電力變壓器檢修與運行維護技術(shù)的發(fā)展

大型電力變壓器的運轉(zhuǎn)時刻處于高壓之下，絕緣老化、過負荷以及短路電流是影響其正常運行的主要因素，根據(jù)長期實踐表明，運行前十年是大型變壓器故障高發(fā)期，因此，及時檢修和維護變壓器，不僅能夠有效降低故障率，也能夠提升其使用壽命。

我國電力變壓器的檢修技術(shù)不斷發(fā)展，其檢修方式經(jīng)歷了三個重要階段，即事故、定期以及狀態(tài)等檢修階段。1995年，我國正式實施了《電力變壓器檢修工藝導(dǎo)則》，對變壓器的檢修做出了明確規(guī)定，要求新投入的變壓器五年之內(nèi)須大修一次，之后的大修為每十年一次。

停電、定期等檢修是電力變壓器的傳統(tǒng)檢修方式，由于我國不斷擴大的電網(wǎng)規(guī)模，這種方式顯然已經(jīng)不適應(yīng)新形勢的發(fā)展。當前，我國電網(wǎng)負荷主要由許多大型的電力變壓器承擔(dān)，如果采取停電檢修的方式，其造成的損失不可彌補。而科學(xué)合理的狀態(tài)檢修方式，可以有效避免該情形的發(fā)生，因此，國家電網(wǎng)公司于2009年在全國范圍內(nèi)正式實行輸變電設(shè)備的狀態(tài)檢修，這標志著我國電網(wǎng)的發(fā)展日臻成熟。

2 大型電力變壓器檢修的狀態(tài)檢修技術(shù)

2.1 狀態(tài)檢修方式的優(yōu)越性分析

所謂狀態(tài)檢修，是指在線監(jiān)控電力變壓器的實時運行狀態(tài)，在監(jiān)測設(shè)備的運行健康情況基礎(chǔ)上，根據(jù)以往的監(jiān)測、可靠性等數(shù)據(jù)，從而做出檢修的項目和周期的決定，這樣一來，固定的檢修周期就被實際運行狀態(tài)所取代。狀態(tài)檢修對比定期檢修，具有以下優(yōu)勢：

2.1.1 以可靠性和預(yù)防性為中心

由于有效掌控了設(shè)備運行的實時狀態(tài)，因此狀態(tài)檢修預(yù)防事故的能力進一步加強，能夠做到該修必修，節(jié)約了大量的人力和物力，縮減了停電檢修時間，避免了由此帶來的經(jīng)濟損失，提高了電網(wǎng)的效益。

2.1.2 降低了因檢修引發(fā)其它故障的可能性

狀態(tài)檢修不僅增強了事故預(yù)見能力，也有效降低了停電檢修造成的損失，同時，也避免了因停電檢修導(dǎo)致的其它故障的發(fā)生，提高了變壓器的運行壽命，也有利于經(jīng)濟運行水平的提升。

2.2 電力變壓器狀態(tài)檢修的策略

狀態(tài)檢修的策略主要有以下幾個方面：

①對設(shè)備狀態(tài)的評估，如在線實時監(jiān)測設(shè)備，根據(jù)設(shè)備的技術(shù)數(shù)據(jù)、建造資料以及歷史巡查情況等，評估設(shè)備的運行狀態(tài)，這些措施是狀態(tài)檢修前的必備功課。

②根據(jù)在線監(jiān)測的情況，對故障進行分析和判斷，從而診斷電力變壓器的故障類型。

③在狀態(tài)監(jiān)測的基礎(chǔ)上，根據(jù)故障類型制定相應(yīng)的維修策略和檢修措施。

2.3 狀態(tài)檢修的狀態(tài)評估

在變壓器中，氣和油是兩個最為重要的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，變壓器中的所有故障，在氣和油系統(tǒng)中都有所體現(xiàn)。因此，在線監(jiān)測油氣量是變壓器在線監(jiān)測技術(shù)的重點。

變壓器不同故障類型產(chǎn)生的氣體，見表1。

2.3.1 對油中溶解氣體的在線檢測

變壓器的絕緣老化程度，可從變壓器油的老化情況中判斷，在線監(jiān)測變壓器絕緣油里溶解出的低分子氣體，并進行相應(yīng)的分類和定量分析，能夠?qū)ψ儔浩鞯慕^緣老化情況做出正確的判斷。

分析油中溶解氣體和設(shè)備內(nèi)部故障時，通常采用色譜分析的方法，首先判斷是否發(fā)生故障，主要以分析H2和烴類等特征氣體的比較值，或者根據(jù)氣速率等進行判斷，進而采用特征氣體法或者比值的方法，通過單項氣體超標法，再結(jié)合碳氧化合物的含量，從而判斷故障類別。當前，三比值法是經(jīng)常使用的比值方法。

2.3.2 變壓器電氣量的在線監(jiān)測

對于變壓器的狀態(tài)檢修來說，電氣量在線監(jiān)測是除油氣量在線監(jiān)測之外的補充方式。當前，在狀態(tài)檢修過程中，對局部放電和繞組變形的在線監(jiān)測是使用率較高的方式，在一定程度上彌補了常規(guī)檢測的某些局限。在線監(jiān)測不僅能夠及時獲得狀態(tài)參數(shù)，同時，也不影響大型變壓器的正常運轉(zhuǎn)。

當前，DGA是監(jiān)控變壓器運行的主要方式，局部放電在線監(jiān)測通過安置于設(shè)備內(nèi)部的傳感器獲得信號，經(jīng)過一系列的信號處理，如抗干擾以及放電信號分離等，進而提取特征值和放電圖譜，在此基礎(chǔ)上分析所獲得的信號。

繞組變形在線監(jiān)測主要是根據(jù)監(jiān)測繞組是否發(fā)生變形來判斷變壓器故障，原因在于繞組是采用電磁感應(yīng)原理變壓器的關(guān)鍵部件，也是經(jīng)常出現(xiàn)故障的部位，其故障率約占變壓器總故障的60%～70%，當繞組出現(xiàn)故障時，由于受到短路電流和扭矩的巨大沖擊，造成繞組發(fā)生嚴重變形，如斷線、位移以及發(fā)生匝間短路等，目前，檢測繞組變形通常采用短路電抗、低壓脈沖以及頻率響應(yīng)等方法。

另外，在線監(jiān)測變壓器的電氣量還包括在線監(jiān)測套管介質(zhì)損耗，以判斷變壓器套管位置是否發(fā)生故障，如放電、絕緣破壞以及是否受潮等，當前，此類在線監(jiān)測技術(shù)與其他檢測技術(shù)相比還有待完善，因此實際運用較少。

2.3.3 其它狀態(tài)評估方法

為提高評估變壓器運行狀態(tài)的準確率，避免由于在線監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)生故障而造成狀態(tài)評估數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，還應(yīng)結(jié)合歷史數(shù)據(jù)，以及帶電檢測（紅外測溫）和缺陷評價等方式評估變壓器的運行狀態(tài)。

所謂帶點紅外測溫，是指在帶電的狀態(tài)下，利用紅外技術(shù)對設(shè)備的溫度進行測量，若得到的溫度異常，則表明設(shè)備發(fā)生故障。此外，還可通過熱像遙視監(jiān)控系統(tǒng)，配以可見光攝像機，利用計算機網(wǎng)絡(luò)進行監(jiān)測，該方法不僅便于攜帶，而且更加直觀和準確，因而應(yīng)用廣泛。

2.3.4 變壓器的故障診斷

在狀態(tài)檢修中，判斷變壓器故障是其主要的內(nèi)容，根據(jù)在線監(jiān)測獲得的數(shù)據(jù)資料，分析和診斷故障，經(jīng)調(diào)查表明，變壓器的故障主要出現(xiàn)在OLTC、主油箱、自套管以及自冷卻系統(tǒng)，分別占到35%、30%、15%和5%。

特征氣體判別法是傳統(tǒng)故障診斷的主要方法，其通過CO、CO2、H2、CH4、C2H4以及C2H2等特征氣體對變壓器的故障進行診斷。計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，推動了變壓器智能故障診斷的發(fā)展，其利用模擬人類的思維，在已有診斷信息的基礎(chǔ)上，對常規(guī)故障進行智能化的判定。

3 大型電力變壓器的運行維護技術(shù)

油泵、鐵芯、風(fēng)扇以及線圈是大型變壓器的關(guān)鍵部件，由于其時刻處于運動狀態(tài)，加之過負荷、絕緣老化、高壓電以及短路電流等因素的影響，這些部件不斷老化，且有損耗，因此為延長大型變壓器的使用壽命，必須及時對其進行必要的運行維護，主要維護項目有以下幾方面。

3.1 處理變壓器的油氣滲漏

大型變壓器的運行，主要依靠油氣系統(tǒng)，因而油氣如果發(fā)生滲漏，極可能造成變壓器受潮，不僅導(dǎo)致設(shè)備污損，絕緣性能降低，甚至擊穿放電，致使變壓器發(fā)生故障，特別是相比變壓器油滲漏，氣體滲漏更加隱蔽。

因此，必須及時維護變壓器的“氣側(cè)滲漏”以及“油側(cè)滲漏”，經(jīng)常采取擦拭或清掃措施。

3.2 呼吸器的維護

在大型變壓器的維護過程中，呼吸器的維護不容忽視，當前，儲油柜是現(xiàn)代大型變壓器主要的密封方式，其通常利用呼吸器與外界進行氣體交換，呼吸器如果發(fā)生故障，那么將造成變壓器壓力異常，從而導(dǎo)致事故的發(fā)生。因此，應(yīng)實時監(jiān)測呼吸器里的吸濕劑，并及時更換，保持油杯的清潔。

另外，在變壓器的日常維護過程中，還應(yīng)注意套管、瓷裙等位置以及儲油柜的清潔，保持變壓器消防設(shè)施能夠正常使用，保證變壓器時刻處于良好的運行狀態(tài)，防止人為因素造成變壓器發(fā)生故障。

4 結(jié) 語

檢修和維護變壓器的正常運轉(zhuǎn)，涉及方方面面，是一項綜合性的技術(shù)。我國智能電網(wǎng)戰(zhàn)略的實施，使得越來越多的大型變壓器投入電網(wǎng)運行，加之計算機網(wǎng)路技術(shù)的普及，推動了大型變壓器的檢修和維護技術(shù)的大步前進，自動化、智能化已成為未來的發(fā)展主流，前景一片光明。

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