電力變壓器狀態(tài)檢修技術(shù)的研究與應(yīng)用

周毅

（國網(wǎng)湖南省電力公司湘潭供電分公司 湖南湘潭 411100）

電力變壓器狀態(tài)檢修技術(shù)的研究與應(yīng)用

周毅

（國網(wǎng)湖南省電力公司湘潭供電分公司 湖南湘潭 411100）

本文論述了電力變壓器狀態(tài)檢修的發(fā)展階段及思路，同時(shí)對(duì)電力變壓器在線檢測技術(shù)和其壽命評(píng)估進(jìn)行了簡要分析，以期能夠?yàn)殡娏ψ儔浩鞯臓顟B(tài)檢修技術(shù)的發(fā)展提供一定的理論依據(jù)。

電力變壓器；狀態(tài)檢修；技術(shù)應(yīng)用

引言

當(dāng)前，我國電網(wǎng)正在向超高壓、大容量方向快速發(fā)展，輸變電設(shè)備的安全健康運(yùn)行的重要性日益凸顯。提高輸變電設(shè)備的運(yùn)行可靠性和保障供電可靠性對(duì)電力設(shè)備的日常維護(hù)和檢修等提出了越來越高的要求。原來的采用設(shè)備定期檢修的問題逐漸明顯，如盲目性、高成本及不合理性等，因此，定期檢修逐步被狀態(tài)檢修取代已經(jīng)成為電網(wǎng)設(shè)備檢修的必然趨勢。作為電網(wǎng)的核心設(shè)備，變壓器的重要地位和重要作用是無可替代的。變壓器狀態(tài)檢修以安全、環(huán)境和效益等為出發(fā)點(diǎn)，通過評(píng)估變壓器的運(yùn)行狀態(tài)來確定檢修策略等手段，實(shí)施變壓器的檢修工作，從而有效地保障設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性。變壓器狀態(tài)檢修工作的核心內(nèi)容是明確變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)變壓器的運(yùn)行狀態(tài)來開展試驗(yàn)工作和檢修工作。狀態(tài)檢修的主要目的是通過強(qiáng)化檢測和監(jiān)視變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，提高變壓器運(yùn)行的可靠性和安全性，從而有效的加強(qiáng)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，其流程主要包括收集設(shè)備信息、評(píng)價(jià)設(shè)備狀態(tài)、評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)、確定檢修策略和計(jì)劃及實(shí)施檢修等環(huán)節(jié)。

1 電力變壓器狀態(tài)狀態(tài)檢修的發(fā)展

電力變壓器狀態(tài)狀態(tài)檢修的發(fā)展可以分為四個(gè)階段，分別為原始的狀態(tài)檢修階段、初級(jí)狀態(tài)檢修階段、系統(tǒng)的狀態(tài)檢修階段及完善的狀態(tài)檢修階段。①原始的狀態(tài)檢修階段是指根據(jù)經(jīng)驗(yàn)簡單分析個(gè)別的、分散的電力變壓器的狀態(tài)數(shù)據(jù)，大致判定設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，從而明確設(shè)備的檢修策略。②初級(jí)狀態(tài)檢修階段是指全面匯總、分類及整理已得的變壓器運(yùn)行的狀態(tài)數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)及預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)等，之后由專家根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)分析和判斷變壓器的所有狀態(tài)數(shù)據(jù)，以便進(jìn)一步明確變壓器的運(yùn)行狀況，從而最終確定設(shè)備的檢修策略。③系統(tǒng)的狀態(tài)檢修階段要求首先全面匯總變壓器的所有運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，然后利用計(jì)算機(jī)全面、系統(tǒng)的處理所有的初始狀態(tài)數(shù)據(jù)，以便于產(chǎn)生系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，最后通過創(chuàng)建初步的計(jì)算機(jī)專家輔助判斷系統(tǒng)來分析判斷狀態(tài)數(shù)據(jù)，最終確定檢修策略。④完善的狀態(tài)檢修階段是指通過長期的、大量的實(shí)踐來確定一套完整的、有效的能夠反映變壓器運(yùn)行狀態(tài)的狀態(tài)量，利用熟練的在線方式來獲得連續(xù)的狀態(tài)信息，同時(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)的處理狀態(tài)數(shù)據(jù)，并利用專家系統(tǒng)分析和判斷狀態(tài)數(shù)據(jù)，從而獲得變壓器的明確的健康狀態(tài)，最終確定檢修策略。

2 電力變壓器狀態(tài)檢修的思路

開展電力變壓器的狀態(tài)檢修工作，要求必須有序地進(jìn)行。根據(jù)不同類型變壓器的特點(diǎn)，開展有針對(duì)性地變壓器狀態(tài)檢修工作。電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)該以企業(yè)人員、設(shè)備及技術(shù)等為從基礎(chǔ)，大力改善和革新變壓器狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)和帶電測試技術(shù)，并逐步開展變壓器狀態(tài)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及檢修策略等各項(xiàng)工作，合理地安排變壓器的停電試驗(yàn)，同時(shí)確定合理的變壓器檢修周期，從而實(shí)現(xiàn)減少停電時(shí)間和次數(shù)、降低設(shè)備維修成本的目的。

另外，在變壓器狀態(tài)檢修工作過程中，電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)當(dāng)重視和加強(qiáng)建立變壓器狀態(tài)檢修管理標(biāo)準(zhǔn)體系和狀態(tài)檢修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，引導(dǎo)工作人員能夠規(guī)范地、有序地開展?fàn)顟B(tài)檢修工作。同時(shí)，電網(wǎng)企業(yè)不但應(yīng)當(dāng)合理的融合生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)，達(dá)到變壓器狀態(tài)檢修的信息化管理目的，而且還要明確各個(gè)部門的具體職責(zé)，確保變壓器狀態(tài)檢修工作能夠規(guī)范、有序和全面地開展。

3 電力變壓器在線檢修技術(shù)

在運(yùn)行工作過程當(dāng)中，變壓器不同的狀態(tài)會(huì)分別發(fā)出不同的信號(hào)，因此，在線監(jiān)測技術(shù)就可以依據(jù)信號(hào)的特征來判斷變壓器的運(yùn)行狀態(tài)及異常情況。

3.1 油中氣體分析技術(shù)

油中氣體的分析技術(shù)是指利用油色譜分析法，通過對(duì)變壓器油中所產(chǎn)生的氣體進(jìn)行分析，可是實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器的絕緣診斷的目的。相關(guān)的管理部門可以定期分析和研究變壓器油質(zhì)中氣體的含量、組分等，判斷這些指標(biāo)與正常指標(biāo)之間的差異，從而確定隱弊性的設(shè)備異常，并確定其是否對(duì)設(shè)備的健康運(yùn)行會(huì)造成不利影響。

3.2 局部放電在線監(jiān)測技術(shù)

變壓器局部場強(qiáng)過高常常會(huì)導(dǎo)致其在運(yùn)行過程中發(fā)生局部放電的現(xiàn)象，造成這一現(xiàn)象的原因是變壓器內(nèi)部異?；蚴沁\(yùn)行環(huán)境惡劣等。通過分析和研究變壓器局部放電的特征，主要包括局部放電水平和放電速率的變化，就能夠精準(zhǔn)的確定變壓器內(nèi)部異常所導(dǎo)致的變化以及絕緣缺陷導(dǎo)致的空洞、金屬粒子及氣泡等。

3.3 紅外測溫技術(shù)

紅外熱像技術(shù)是利用紅外探測器接受被測目標(biāo)發(fā)出的紅外輻射信號(hào)，然后信號(hào)經(jīng)過放大處理轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)，之后利用監(jiān)視器或者電視屏來顯示紅外熱像圖。變壓器的引線接觸不號(hào)或者變壓器超負(fù)荷運(yùn)行等都會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)電回路局部溫度過高，同時(shí)鐵芯多點(diǎn)接地也會(huì)導(dǎo)致鐵芯過熱溫度升高。

3.4 振動(dòng)分析技術(shù)

短路、絕緣老化或破損等不但會(huì)導(dǎo)致變壓器繞組變形，而且還會(huì)導(dǎo)致引線結(jié)構(gòu)產(chǎn)生偏移和擾動(dòng)，而這類具有機(jī)械缺陷的變壓器，往往可能會(huì)導(dǎo)致變壓器內(nèi)部絕緣失效。作為一種監(jiān)測具有機(jī)械缺陷的變壓器故障的方法，振動(dòng)分析法通過監(jiān)測和分析變壓器振動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)測變壓器狀態(tài)的目的。

3.5 頻率響應(yīng)技術(shù)

繞組的機(jī)械位移會(huì)導(dǎo)致電感或電容發(fā)生細(xì)微的變化，而頻率響應(yīng)技術(shù)則能夠通過測量細(xì)微的改變來實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)測變壓器繞組狀態(tài)的目的。因此，頻率響應(yīng)分析技術(shù)能夠準(zhǔn)確的判斷變壓器繞組或者引線結(jié)構(gòu)，從而保證變壓器的正常運(yùn)行。

3.6 恢復(fù)電壓技術(shù)

恢復(fù)電壓技術(shù)是指以總的絕緣系統(tǒng)狀態(tài)為監(jiān)測基礎(chǔ)，準(zhǔn)確的評(píng)估變壓器的使用壽命。這種方法是通過利用直流電壓對(duì)如變壓器進(jìn)行充電，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定充電時(shí)間后，使電路形成短路以便于進(jìn)行部分放電。短路時(shí)間通常是充電時(shí)間的1/2，當(dāng)達(dá)到短路時(shí)間使電路形成開路，此時(shí)于電極兩端會(huì)形成恢復(fù)電壓。恢復(fù)電壓的最大值與絕緣材料極化能力之間呈正比關(guān)系，而初始斜率與絕緣材料極化的傳導(dǎo)率特成正比關(guān)系，那么也就表明，如果絕緣材料使用的時(shí)間越長，其退化就越嚴(yán)重，，相應(yīng)的初始斜率也就越高。

4 變壓器的壽命評(píng)估

評(píng)估變壓器壽命是監(jiān)測和診斷變壓器運(yùn)行狀態(tài)的重要內(nèi)容。從目前來看，大多數(shù)評(píng)估變壓器壽命的方法只是單一的考慮變壓器的負(fù)荷、溫度、絕緣材料等，而忽略了變壓器的短路次數(shù)、過電壓次數(shù)、設(shè)計(jì)弱點(diǎn)及檢修次數(shù)等因素。所以，為了精準(zhǔn)的評(píng)估變壓器壽命，必須獲取有關(guān)變壓器運(yùn)行狀況的歷史信息，要深入了解和掌握變壓器的技術(shù)情況。

目前，評(píng)估變壓器壽命的方法主要包括統(tǒng)計(jì)法、整機(jī)加速壽命試驗(yàn)法、基于變壓器絕緣紙聚合度測定的方法。其中，統(tǒng)計(jì)法是指通過統(tǒng)計(jì)運(yùn)行中的變壓器狀態(tài)數(shù)據(jù)，評(píng)估變壓器的壽命。雖然此方法成本相對(duì)較低，但是不適用于新開發(fā)的變壓器。整機(jī)加速壽命試驗(yàn)法是指以變壓器試品或這模擬試品為實(shí)驗(yàn)材料實(shí)施加速壽命試驗(yàn)，評(píng)估變壓器的壽命。雖然此方法相對(duì)比較成熟，但是其成本比較大，同時(shí)也不能夠反映變壓器損壞的機(jī)理。基于變壓器絕緣紙聚合度測定的方法是指通過設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)變壓器絕緣紙的老化試驗(yàn)，推導(dǎo)出絕緣紙的聚合度和變壓器壽命的計(jì)算公式，構(gòu)件以聚合度為基礎(chǔ)的變壓器壽命評(píng)估體系。此方法不但非常經(jīng)濟(jì)，而且能在出廠前對(duì)新開發(fā)的變壓器的壽命進(jìn)行評(píng)估。

5 結(jié)語

電網(wǎng)的高速運(yùn)行對(duì)變壓器的安全性和可靠性提出了更高的要求。為了降低變壓器運(yùn)行成本，新的檢修技術(shù)有效的達(dá)到了變壓器狀態(tài)檢修策略的目的，在很大程度上降低了檢修成本，同時(shí)也保障變壓器運(yùn)行。另外，從現(xiàn)階段來看，變壓器狀態(tài)檢修工作的相關(guān)研究已經(jīng)引起了國內(nèi)外的關(guān)注，同時(shí)還取得了一系列的研究和應(yīng)用成果。但是，大多數(shù)研究的都集中于監(jiān)測電氣或機(jī)械方面的具體參量，仍然沒有發(fā)現(xiàn)哪一種方法能夠準(zhǔn)確反映變壓器運(yùn)行狀態(tài)與試驗(yàn)參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)之間的關(guān)系。在實(shí)際的電網(wǎng)企業(yè)運(yùn)行過程中，變壓器的狀態(tài)檢修大仍然處于由初級(jí)狀態(tài)檢修向系統(tǒng)狀態(tài)檢修轉(zhuǎn)變的過渡時(shí)期。隨著變壓器制造技術(shù)、檢測技術(shù)以及故障診斷技術(shù)的不斷發(fā)展，研究和開發(fā)出能夠?qū)崟r(shí)的準(zhǔn)確提供變壓器運(yùn)行狀態(tài)量的在線監(jiān)測裝置，發(fā)掘新的變壓器運(yùn)行狀態(tài)特征量和狀態(tài)檢測方法，建立科學(xué)合理的專家系統(tǒng)，對(duì)于真正實(shí)現(xiàn)變壓器的全面狀態(tài)檢修將具有極為重要的意義。

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TM41

A

1004-7344（2016）10-0078-02

2016-2-10

周 毅（1989-），男，助理工程師，本科，主要從事變電運(yùn)維工作。