500 kV老舊變壓器維護(hù)檢修方案

喬亞軍，蔡蒂，刁均偉

（廣州供電局有限公司，廣州510620）

500 kV老舊變壓器維護(hù)檢修方案

喬亞軍，蔡蒂，刁均偉

（廣州供電局有限公司，廣州510620）

針對(duì)老舊500 kV殼式變壓器，從其存在的缺陷和隱患兩方面分析檢修處理的必要性，提出技改更換、返廠大修、現(xiàn)場診斷性檢修3種方案，通過技術(shù)分析與資產(chǎn)全生命周期成本分析確定實(shí)施現(xiàn)場診斷性檢修，提升設(shè)備性能。通過該項(xiàng)工作，總結(jié)了老舊主變壓器（大型電力設(shè)備）缺陷與隱患處理方法，力求達(dá)到效能、風(fēng)險(xiǎn)、成本最優(yōu)，提升設(shè)備利用率、節(jié)約運(yùn)維成本。

變壓器；診斷性檢修；資產(chǎn)全生命周期成本

1　設(shè)備概況

某站一組500kV主變1992年7月投入運(yùn)行，殼式結(jié)構(gòu)，三相分體布置，容量750MVA。1992年7月在500kV增城站投產(chǎn)運(yùn)行，負(fù)載率超過60%，近幾年超過80%，最高負(fù)荷率達(dá)到99.24%。

1.1設(shè)備本體

該主變投運(yùn)超過20年，密封系統(tǒng)及部分組件老化較為明顯，如低壓套管密封件等部件已出現(xiàn)老化現(xiàn)象；還發(fā)生過多次油泵同時(shí)啟動(dòng)造成輕瓦斯發(fā)信、溫度表試驗(yàn)不合格等缺陷。

1.2變壓器油

三相本體絕緣油總烴含量自2006年以來超注意值［1］，且呈緩慢增長趨勢，最高值達(dá)到260 μL/L，按三比值法判斷存在低溫過熱缺陷。三相本體絕緣油中含氣量從2005年2月開始超注意值，其值略有浮動(dòng)但總體較為平穩(wěn)，最高時(shí)分別為4.2%、4.1%、4.4%［2］。三相油流帶電傾向性［3］最高為173.7 pC/mL，雖滿足廠家控制標(biāo)準(zhǔn)且趨勢穩(wěn)定，但要高于廣東省內(nèi)絕大多數(shù)500 kV變壓器。檢測抗氧化劑含量為0.05%，遠(yuǎn)低于運(yùn)行中油抗氧化劑含量規(guī)定值下限0.15%；采用旋轉(zhuǎn)氧彈法測試主變絕緣油氧化安定性［4］，結(jié)果顯示存在快速老化的風(fēng)險(xiǎn)。

1.3設(shè)備隱患

主變未承受超過主變承受短路能力的短路電流沖擊，但運(yùn)行期間曾發(fā)生37次出口短路故障，高、中、低壓側(cè)最大穿越電流分別為4.9 kA、6.2 kA、15.59kA，主變繞組承受短路能力三側(cè)分別為6.93kA、8.82 kA、18.14 kA，考慮到?jīng)_擊的累積效應(yīng)［5-6］，繞組可能會(huì)有一定程度損傷。該類型主變?cè)l(fā)生油隙擊穿故障［7］，高壓套管均壓球可能存在設(shè)計(jì)缺陷或相關(guān)隱患。另外，該主變所處500 kV變電站非常重要，如出現(xiàn)單相短路可能會(huì)導(dǎo)致上級(jí)直流輸電線路換相失敗，如單相短路且開關(guān)拒動(dòng)，可能引起系統(tǒng)穩(wěn)定破壞。

因此，為確保區(qū)域輸電線路及系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，降低設(shè)備故障率，需采取措施提升該設(shè)備性能。

2　處理方案及分析

2.1處理方案

方案1：更換為一臺(tái)全新同容量三相變壓器，設(shè)計(jì)壽命為30年，投資約3 700萬元。

方案2：將現(xiàn)有變壓器返廠大修后繼續(xù)使用。該設(shè)備設(shè)計(jì)壽命為30年，已運(yùn)年22年，設(shè)備大修后檢修后性能有一定提升但主要組件未變，考慮設(shè)備運(yùn)行的可靠性，估計(jì)大修后可再投入運(yùn)行10年，投資約2 400萬元。

方案3：對(duì)現(xiàn)有三相變壓器進(jìn)行診斷性檢修，一方面進(jìn)行開蓋檢查與試驗(yàn)檢查，確認(rèn)設(shè)備性能；另一方面，根據(jù)檢查結(jié)果對(duì)損壞部分進(jìn)行修復(fù)、對(duì)存在隱患的易損件進(jìn)行更換，提升設(shè)備性能。本方案實(shí)施后，估計(jì)可再投入運(yùn)行5年，投資約370萬元。

2.2方案比較

3種方案從技術(shù)上分析，均可以保證在一定時(shí)期內(nèi)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)處在可控范圍之內(nèi)，達(dá)到安全穩(wěn)定運(yùn)行的條件。但3種方案投資差異巨大，擬對(duì)其進(jìn)行資產(chǎn)全生命周期成本技術(shù)分析［8］，選擇性價(jià)比最高的方案實(shí)施。

資產(chǎn)全生命周期成本（LCC）包括投資成本、運(yùn)行成本、檢修維護(hù)成本、故障損失成本和退役處置成本［9］，均以現(xiàn)值計(jì)算。投資成本包括設(shè)備購置費(fèi)、安裝調(diào)試費(fèi)、建筑工程費(fèi)、拆除工程費(fèi)等；運(yùn)行成本即日常巡檢費(fèi)用，包括人工、機(jī)具、儀器、車輛等；檢修維護(hù)成本即大修及返廠修理費(fèi)用；故障成本包括故障檢修費(fèi)用與故障損失費(fèi)用；退役處置成本包括設(shè)備退役處理費(fèi)與設(shè)備殘值。分析結(jié)果如表1所示。

計(jì)算過程中，項(xiàng)目費(fèi)用、設(shè)備壽命及檢修后剩余壽命均按給定值進(jìn)行計(jì)算；設(shè)備以平均年限法進(jìn)行折舊［10］，設(shè)備壽命平均分配在整個(gè)設(shè)計(jì)壽命周期內(nèi)，設(shè)備的一次投入按年限分?jǐn)偛⒄鬯銥楝F(xiàn)值（簡稱為下文中的“年值”），設(shè)備殘值統(tǒng)一以原值的5%計(jì)算；運(yùn)行成本與檢修維護(hù)成本均按實(shí)際情況進(jìn)行核算；故障成本僅考慮設(shè)備自身原因引起的故障，排除人為因素引起的異常故障率。

根據(jù)以上分析，方案3的年值遠(yuǎn)小于方案1、2的年值，在保證設(shè)備安全的前提下具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。因此，綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果，對(duì)本臺(tái)變壓器的維護(hù)檢修選擇方案3。

3　診斷性檢修實(shí)施處理

試驗(yàn)方面，完成繞組變形試驗(yàn)、局放試驗(yàn)、空載電流及空載電流測量、變壓器油全項(xiàng)目分析檢驗(yàn)等項(xiàng)目，試驗(yàn)結(jié)果基本合格，修后油化試驗(yàn)表明油品合格且部分指標(biāo)明顯改善。

檢修方面，完成正壓試漏、更換瓦斯繼電器、更換低壓套管、更換油枕膠囊、改善變壓器油品、變壓器內(nèi)部檢查，消除設(shè)備缺陷和隱患，檢查結(jié)果表明，驗(yàn)證高壓套管均壓球已進(jìn)行絕緣化，未發(fā)現(xiàn)放電痕跡和過熱現(xiàn)象，器身各部件緊固無明顯松散現(xiàn)象，器身表面清潔干凈，絕緣件較新且富有彈性。

診斷性檢修工作內(nèi)容涵蓋現(xiàn)有現(xiàn)場施工技術(shù)手段，對(duì)變壓器器身可視部分進(jìn)行檢查，通過試驗(yàn)、檢修基本全面掌握了設(shè)備狀態(tài)，同時(shí)消除已有缺陷，提升設(shè)備性能，設(shè)備狀態(tài)由注意變?yōu)檎！?/p>

4　老舊變壓器處理策略

隨著時(shí)間的推移，電網(wǎng)設(shè)備將會(huì)越來越多處于壽命中后期，部分元件會(huì)老化，各種缺陷相繼出現(xiàn)。此時(shí)，設(shè)備主要性能劣化不大且具有較長的剩余壽命，但持續(xù)運(yùn)行可能存在安全隱患。

此時(shí)，一般難以通過常規(guī)試驗(yàn)手段掌握變壓器及其關(guān)鍵部件的狀態(tài)，很難制定針對(duì)性的運(yùn)維策略。對(duì)變壓器等關(guān)鍵設(shè)備，應(yīng)制定合理的運(yùn)維策略，在保證設(shè)備運(yùn)行可靠性的前提下，提升設(shè)備利用率、控制運(yùn)維成本，實(shí)現(xiàn)效能、風(fēng)險(xiǎn)、成本最優(yōu)。處理方法如圖1所示。

1）對(duì)存在缺陷或者隱患的設(shè)備進(jìn)行技術(shù)與安全評(píng)估，確認(rèn)是否需要進(jìn)行處理。處在該環(huán)節(jié)的設(shè)備一般情況比較復(fù)雜，無固定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可依，因此需借助專家的經(jīng)驗(yàn)、參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定。

2）方案選擇。一般來說，設(shè)備性能的提升主要有更換、返廠大修、現(xiàn)場診斷性檢修3種方案。如果三種方案均能達(dá)到提升設(shè)備性能的目的，則可通過資產(chǎn)全生命周期成本分析，選擇成本較低的方案。

圖1　老舊設(shè)備處理方法

3）制定技術(shù)方案。確定項(xiàng)目的實(shí)施內(nèi)容，完成人員、機(jī)具、材料等的準(zhǔn)備工作。該部分工作確定時(shí)難度較大，必要時(shí)需經(jīng)驗(yàn)豐富的專家參與指導(dǎo)。如本臺(tái)主變的技術(shù)方案確定曾征求了南方電網(wǎng)、廣東電網(wǎng)、國內(nèi)部分變壓器廠家的意見。

4）現(xiàn)場實(shí)施。診斷性檢修與更換、返廠大修相比，施工環(huán)境復(fù)雜且施工條件苛刻，需重點(diǎn)做好現(xiàn)場施工的安全與質(zhì)量管控。

5）投入運(yùn)行并加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)控。進(jìn)行診斷性檢修后的主變，投運(yùn)初期不宜過負(fù)荷運(yùn)行，應(yīng)做好油色譜、溫度等監(jiān)控工作，以檢驗(yàn)檢修后的設(shè)備狀況。

5　結(jié)語

通過對(duì)老舊500kV殼式變壓器的診斷性檢修工作，探索了該類型設(shè)備的處理方法，為老舊大型電力變壓器狀態(tài)檢修提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

［1］DL/T 596—1996電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程［S］.

［2］Q/CSG 114002—2011電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程［S］.

［3］DL/T 1095—2008變壓器油帶電度現(xiàn)場測試導(dǎo)則［S］.

［4］邵麗驊.大型變壓器油抗氧化與抗老化性能研究［J］.安徽化工，2009，35（6）：43-45.

［5］GB 1094.5—2008電力變壓器第5部分：承受短路的能力［S］.

［6］李洪春.提高變壓器抗短路能力的方法［J］.變壓器，2006，43（8）：1-5.

［7］羅拓.香山站500 kV 1號(hào)殼變A相故障處理及分析［J］.廣東輸電與變電技術(shù)，2008（3）：46-48.

［8］張遠(yuǎn)，王佳.全壽命周期成本技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用［J］.電源學(xué)報(bào)，2013（4）：26-29.

［9］殷可，郁東升.LCC方法評(píng)價(jià)500 kV變壓器的研究與應(yīng)用［J］.華東電力，2009，37（11）：1 916-1 917.

［10］李欣.基于LCC分析的電站設(shè)備維修優(yōu)化研究［D］.北京：華北電力大學(xué)，2011.

Maintenance and Repair Work for 500 kV Old Transformers

QIAO Yajun，CAI Di，DIAO Junwei
（Guangzhou Power Supply Bureau，Guangzhou 510620，China）

The necessity of maintenance for an 500 kV old shell-type transformer with defects and hidden troubles is analyzed. Three methods such as old equipment replacement，factory repair and field repair are presented to improve the performance of the device.Through technical analysis and life cycle cost analysis，the third method is chosen and implemented because more great technical and economic advantages.Through this work，a processing method of the old large power transformer with defects and hidden troubles is summarized.This method can balance three factors such as efficiency，risk and cost.Optimal solution is given to improve equipment performance and reduce maintenance costs.

transformers；diagnostic maintenance；total assets life cycle cost

TM41

B

1007-9904（2015）10-0064-03

2015-07-20

喬亞軍（1982），男，高級(jí)工程師，從事高壓設(shè)備技術(shù)管理與電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)研究相關(guān)工作。