芻議電力系統(tǒng)220kV變壓器檢修技術的運用

張振煌

（廣西百捷電氣有限公司 廣西南寧 530000）

芻議電力系統(tǒng)220kV變壓器檢修技術的運用

張振煌

（廣西百捷電氣有限公司 廣西南寧 530000）

在電力系統(tǒng)中，變壓器是極為重要的組成部分之一，其主要是通過電磁感應原理把兩種不同等級的交流電能調換，以便為電能的輸送提供有利條件，本文對電力系統(tǒng)220kV變壓器檢修技術進行詳細地闡述。

電力系統(tǒng)；220kV；變壓器；檢修技術

1 前言

隨著經(jīng)濟和技術的發(fā)展，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定對社會的影響越來越大，同時電網(wǎng)向大容量、高負荷、高技術的方向發(fā)展對設備可靠性的要求越來越高。供電企業(yè)面臨更大的成本壓力，既要保證一定的設備可用率和供電可靠性，又要努力降低檢修成本的壓力。因此，如何全面提升供電企業(yè)的生產(chǎn)效率、提高自動化水平、保障供電可靠性、降低設備故障損耗，是當前供電企業(yè)面臨的重要問題。截止2015年，電力系統(tǒng)220kV的60臺變壓器中，可以分為以下三類：一類設備10個，二類設備20個，三類設備30個，沒有需要進行更換的四類設備，其設備的狀態(tài)等級以及所占的比例、設備狀態(tài)分布圖如表1、圖1所示。

表1 主變狀態(tài)等級以及所占比例明細表

2 電力系統(tǒng)變壓器檢修體制的發(fā)展歷程

圖1 變壓器狀態(tài)等級分布圖

設備檢修體制隨著生產(chǎn)力的提高、科技水平的進步而不斷進行著演變。在檢修體制演變的過程中，根據(jù)不同的行業(yè)特點、不同的設備管理要求，出現(xiàn)了各種追求不同具體目標的檢修方式。盡管檢修的目的多種多樣，但就檢修體制而言，歸納起來主要有三個階段，即事后維修、預防性檢修和狀態(tài)檢修。

2.1 事后維修

事后維修，也稱故障檢修，是最早的檢修方式，就是當設備發(fā)生故障或其他失效時進行的非計劃性維修，是一種壞了才修，不壞不修的檢修方式，又稱為“事故檢修”。事前無檢修周期和計劃，在設備發(fā)生故障失去其原有功能作用之后，再對設備進行檢修，以恢復其原有的功能。這種維修方式以設備出現(xiàn)功能性故障為判據(jù)，在設備發(fā)生故障己無法繼續(xù)運轉時才進行維修。因此需要付出很大的代價和費用來進行事后維修，這種檢修方式不但嚴重威脅著設備或維護人員的人身安全，而且維修存在著嚴重不足的問題。這種維修方式純粹是為了使發(fā)生故障的電氣設備能夠再次投入運行而實施，不能改善電力系統(tǒng)運行的安全性和可靠性。

2.2 預防性檢修

預防性檢修就是為了減少設備損壞，預防設備故障，事先擬定出定期檢修計劃，到了計劃規(guī)定的檢修周期，必須對設備進行檢修。它是一種以時間為基礎的預防檢修方式，可分為大修、中修和小修，修理的周期大多由設備制造廠或使用單位確定。根據(jù)設備磨損的統(tǒng)計規(guī)律或經(jīng)驗，事先確定檢修類別、檢修周期、檢修工作內容、檢修備件及材料等的檢修方式。

2.3 狀態(tài)檢修

經(jīng)過分析處理，判斷設備的健康和性能劣化狀態(tài)及其發(fā)展趨勢，并在設備故障發(fā)生前及性能降低到不允許極限前有計劃地安排檢修。這種檢修方式能及時地、有針對性地對設備進行檢修，不僅可以提高設備的可用率，還能降低檢修費用。目前，隨著市場競爭的口益加劇、工業(yè)生產(chǎn)自動化程度的不斷提高和企業(yè)對利潤最大化的不懈追求，維修策略也正逐步向著縱深發(fā)展。維修策略也正在充分吸收設備的全壽命管理、設備的故障模式建設、檢測技術和計算機技術等領域的成果，體現(xiàn)出基于風險的不同技術組合的多樣性趨勢。

3 變壓器繞組局部放電在線分析

3.1 原理

對不同變壓器繞組的測試發(fā)現(xiàn)，變壓器繞組普遍存在一個頻率特性，通過測量這個分量，并找到兩個電容分量與繞組上位置的對應關系，就可以精確測量并確定局部放電的大小和發(fā)生位置。通過局部放電的檢測與分析，可對變壓器的異物放電、繞組變形、絕緣破壞等事故隱患作出正確判斷。局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由高頻諧振式電流傳感器、抗干擾調節(jié)系統(tǒng)及信號采集系統(tǒng)組成。監(jiān)測系統(tǒng)為窄頻帶系統(tǒng)，中心頻率280kHz，帶寬約 180kHz。

3.2 現(xiàn)場干擾的消除

由于局部放電信號的干擾較強，本監(jiān)測裝置采用電磁兼容技術及軟硬件相結合的方法消除干擾。由于輸出電纜的電容嚴重影響傳感器的頻率特性，為了消除其對傳感器輸出特性的影響，采用有源電流傳感器。傳感器內部加驅動電容負載能力很強的前置放大電路，電源通過三芯電纜供電。前置放大電路選用高速運算放大器進行信號放大，傳輸信號的同軸電纜采用首端匹配方式。軟件采用自適應濾波、相關性分析、小波分析、分形和神經(jīng)網(wǎng)絡等多種信號處理方法的結合，去除周期性噪聲，提取出有用的局放信號。由監(jiān)測到的局部放電量、放電次數(shù)、放電相位形成三維譜圖，并通過神經(jīng)網(wǎng)絡、專家系統(tǒng)進行模式識別，診斷出故障類型、放電區(qū)段等。

3.3 現(xiàn)場安裝

圖2 局放裝置的現(xiàn)場安裝示意圖

3.4 變壓器套管絕緣信息在線監(jiān)測

變壓器套管絕緣信息在線監(jiān)測是利用設備的運行電壓，通過無源傳感器在線測量變壓器套管的一次泄露電流、等值電容、介損等數(shù)據(jù)，通過自身連續(xù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)，以“縱比”（與同一設備連續(xù)檢測的數(shù)據(jù)比）為主，“橫比”（與同類設備的在線監(jiān)測值比）為輔，對變壓器套管絕緣狀況進行實時檢測，并對其絕緣情況作出專家分析，供技術人員參考，及時發(fā)現(xiàn)變壓器套管絕緣隱患，減少變壓器故障的發(fā)生。

4 電力系統(tǒng)變壓器檢修案例分析

新橋站#1主變差動保護動，造成1M母線失壓，站內值班員到現(xiàn)場查看發(fā)現(xiàn)#1主變高壓側A相套管爆裂，同時有嚴重的滲油現(xiàn)象，引起差動保護動作，14：38站內值班員將情況報告變電主任及當值調度，調度下令將#1主變轉冷備用，然后轉供電。15：00變電檢修人員到站，同時要求調度將#1主變轉檢修處理故障。調度隨即下令將#1主變轉檢修，19：14檢修人員對A相套管進行了更換，#1主變恢復運行。經(jīng)過連續(xù)48h不間斷監(jiān)視，#1主變A相套管及各部位溫度正常，油位正常，無滲漏油點，無放電現(xiàn)象，聲響正常。

通過對拆下的高壓套管本體進行仔細檢查，#1主變套管爆裂、滲油由以下原因引起：

4.1 相套管裂紋是差動保護動作及滲油的根本原因

從拆下的瓷套管看，其上有一道明顯的裂紋，裂紋長度達到瓷套管的3/4，另外密封O型圈開裂，并有1/4圈脫落，此原因是造成差動保護動作及滲油的根本原因。

4.2 氣溫變化大及套管底部圓形鐵片座子安裝不到位是產(chǎn)生裂紋的主要原因

通過現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)瓷套管底部圓形鐵片座子安裝不到位，呈現(xiàn)上下結合面開口間距不等，略微傾斜現(xiàn)象，這導致了瓷套管受力不均，應力分布大小不一的狀況，由于變壓器套管只有在大修期間才會進行瓷套管拆裝，因此安裝質量不良可追溯到上次大修期間，持續(xù)時間周期長。又由于近段時間氣溫變化大，在應力不平衡及熱脹冷縮的情況下，套管發(fā)生了破裂，直接導致了套管絕緣油的滲漏，同時絕緣下降引起放電并導致差動動作。

4.3 產(chǎn)品質量不良及運行時間長是瓷套管產(chǎn)生裂紋的重要原因

考慮瓷套管在出廠燒制過程中，機械強度等物理特性上未達到要求，并經(jīng)長時間運行，老化劣化趨勢明顯，又加上近段氣溫變化大，因而最終是隱患發(fā)展成事故，導致了套管爆裂及滲油。通過以上分析可以發(fā)現(xiàn)，如果當時對變壓器進行基于效益的狀態(tài)檢修策略，可以有效預防此次事故的發(fā)生，從而減少不必要的經(jīng)濟損失。根據(jù)本文所構建的檢修策略，通過在線監(jiān)測技術對變壓器實施在線監(jiān)測可以及時發(fā)現(xiàn)A相套管裂紋，通過紅外監(jiān)測對變壓器溫度變化情況進行及時了解，結合配網(wǎng)生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)和安全生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)中的有關變壓器的原始信息，對情況進行初步判斷，在此基礎上對變壓器套管的壽命進行預測，從而有效的對變壓器套管進行相應的檢測和維護。

5 結束語

綜上所述，電力變壓器在電力系統(tǒng)中是極為主要的構成部分之一，其在不同程度上均會對整個電力系統(tǒng)220kV的安全穩(wěn)定運行造成嚴重性影響，所以電力工作人員一定要高度重視電力變壓器的維護檢修工作。在線檢測手段相對傳統(tǒng)檢修而言，節(jié)省了大量人力、物力、財力，提高了設備的利用系數(shù)，加大了設備的安全水平，降低了設備的檢修風險。隨著在線檢測技術的進一步提高及監(jiān)測項目的增加，在線檢測將逐步取代離線人工檢測，實現(xiàn)設備真正的狀態(tài)檢修。

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[3]孟 晗.芻議電力系統(tǒng)變壓器檢修技術與運用[J].低碳世界，2015（2）：45～46.

TM407

A

1004-7344（2016）06-0103-02

2016-1-26

張振煌（1985-），男，大專，主要從事變電檢修工作。