基于LCC的電力變壓器檢修策略研究

高漩，陳友立，陳晶騰，林玢

摘 要：電力作為我國(guó)能源體系的重要組成部分，為滿足我國(guó)社會(huì)各行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展貢獻(xiàn)了重要力量。近年來(lái)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，各行業(yè)對(duì)電力的需求與日俱增，供電企業(yè)的發(fā)展備受社會(huì)各界關(guān)注。電力變壓器是保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的重要設(shè)備，其經(jīng)濟(jì)可靠性直接影響供電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行成本。為有效控制經(jīng)濟(jì)支出，實(shí)現(xiàn)預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益，電力企業(yè)要針對(duì)電力變壓器展開(kāi)分析，文章主要根據(jù)電力變壓器的檢修策略進(jìn)行研究，提出相關(guān)優(yōu)化措施，希望能夠降低變壓器檢修成本。

關(guān)鍵詞：電力變壓器;檢修策略;生命周期成本

中圖分類號(hào)：TM41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1064（2021）12-001-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.12.001

1 電力變壓器的重要性

電力變壓器是保證電力傳輸和能量轉(zhuǎn)換穩(wěn)定運(yùn)行的主要工具，在整個(gè)供電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。電力系統(tǒng)維護(hù)中維護(hù)的工作重心側(cè)重于電力變壓器在傳統(tǒng)維護(hù)體系中從外觀和運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)兩個(gè)方面進(jìn)行監(jiān)控，確保其工作狀態(tài)的穩(wěn)定性。

近年來(lái)，電網(wǎng)發(fā)展速度迅猛，各行業(yè)對(duì)電力的需求與日俱增，供電的安全性和可靠性正在逐步下降，已經(jīng)無(wú)法滿足人們的供電需求，電力變壓器常常處于超負(fù)荷工作狀態(tài)，使電力變壓器的生命周期大幅下降，需要定期更換電力變壓器，增加供電企業(yè)的生產(chǎn)成本。為保證電力變壓器的使用壽命，必須優(yōu)化傳統(tǒng)的維護(hù)體系，削減運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用和故障修理費(fèi)用。由此可見(jiàn)，優(yōu)化電力變壓器檢修策略已經(jīng)成為維修體系發(fā)展的首要目標(biāo)。

2 全生命周期成本

2.1 最初投入成本

最初投入成本是影響全生命周期的重要成本組成部分之一，是指電力變壓器沒(méi)有正式投入生產(chǎn)使用之前消耗的成本，這部分成本由于并沒(méi)有在后期維護(hù)中產(chǎn)生相應(yīng)的成本價(jià)值，導(dǎo)致該組成部分極容易被忽略。

如果沒(méi)有前期對(duì)電力變壓器進(jìn)行詳細(xì)的市場(chǎng)調(diào)查，而是盲目選擇廠家購(gòu)買電力變壓器，那么，不僅可能導(dǎo)致自身購(gòu)買電力變壓器的成本超出市場(chǎng)價(jià)格，而且可能導(dǎo)致電力變壓器質(zhì)量不過(guò)關(guān)，為后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本的增加埋下隱患，因此，最初投入成本中，購(gòu)買成本、安裝成本、檢測(cè)成本同樣至關(guān)重要。如果在計(jì)算時(shí)忽視了這三個(gè)因素，沒(méi)有妥善安裝或進(jìn)行完善的檢測(cè)，都有可能導(dǎo)致后續(xù)成本的增加。所以，全生命周期成本必須嚴(yán)格計(jì)算最初投入成本，并加上其他成本。其他成本與電力企業(yè)的實(shí)際運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)和實(shí)際生產(chǎn)需求具有直接關(guān)系，不同的電力企業(yè)對(duì)其他成本的需求不盡相同，要進(jìn)行單獨(dú)的計(jì)算和分析[1]。

2.2 運(yùn)行維護(hù)成本

運(yùn)行維護(hù)成本與最初投入成本不同。最初投入成本并不具備較多的影響因素，其耗費(fèi)的成本數(shù)額能夠進(jìn)行前期預(yù)算，并保障預(yù)算的精準(zhǔn)性，與實(shí)際情況差距不大。運(yùn)行維護(hù)成本主要指保證電力變壓器穩(wěn)定運(yùn)行工作的維護(hù)消耗費(fèi)用，包括年損耗、電量檢修檢查費(fèi)用、后期維護(hù)費(fèi)用平均負(fù)載費(fèi)用、小型維修費(fèi)用等。

2.3 故障成本

故障成本主要指電力變壓器發(fā)生故障的時(shí)候，對(duì)故障進(jìn)行維修檢驗(yàn)消耗的部分成本。大部分成本存在一定彈性，工作人員能力水平過(guò)關(guān)，在出現(xiàn)故障的第一時(shí)間就能夠進(jìn)行維護(hù)，往往只是小型問(wèn)題耗費(fèi)的成本并不高。如果工作人員能力有限，沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，故障不斷累積，最終會(huì)對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)造成威脅，例如電力變壓器徹底癱瘓、零部件損毀等，造成的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失將是不可估量的，為了恢復(fù)生產(chǎn)，耗費(fèi)的維修故障成本也是十分巨大的。

2.4 退役成本

退役成本主要指電力變壓器報(bào)廢之后進(jìn)行維修或拆解的費(fèi)用，這部分費(fèi)用還要加上退役殘值。根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)定，退役殘值應(yīng)為成本費(fèi)用的5%，清理費(fèi)用應(yīng)為安裝費(fèi)的32%。該部分費(fèi)用比較固定，數(shù)額差異不大。

3 變壓器檢修策略研究

3.1 灰色關(guān)聯(lián)性分析

檢修變壓器時(shí)，要選擇最正確的檢修策略，檢修策略的制定與變壓器所處環(huán)境、日常工作狀態(tài)、工作負(fù)荷等有直接關(guān)系，供電企業(yè)要綜合考慮多種因素，確定各種因素之間的關(guān)聯(lián)性和不確定性，判定檢修策略是否具有科學(xué)性和可執(zhí)行性，保證電力變壓器在安全環(huán)境下運(yùn)行，一旦發(fā)生故障，也能第一時(shí)間進(jìn)行檢修維護(hù)，及時(shí)恢復(fù)生產(chǎn)。為解決電力變壓器檢修策略不合理的問(wèn)題，文章主要分析灰色關(guān)聯(lián)法對(duì)各種因素綜合分析的能力，然后確定最終的檢查檢修策略，并檢驗(yàn)策略流程是否科學(xué)合理[2]。

3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)

評(píng)價(jià)指標(biāo)主要指不同的單元合集。例如，定義設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)指標(biāo)主要指通過(guò)前期準(zhǔn)備及實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)分析，確定電力變壓器的維護(hù)體系方案，在不同的維護(hù)方案中選擇和分析確定最終的評(píng)價(jià)指標(biāo)集合，而這些集合代表了不同方案的競(jìng)爭(zhēng)能力，通過(guò)構(gòu)建這些方案競(jìng)爭(zhēng)能力的三維立體模型，將數(shù)值傳輸?shù)綌?shù)據(jù)平臺(tái)中，進(jìn)行指標(biāo)定量化分析，在完成定量指標(biāo)分析后，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)驗(yàn)算選擇最佳方案。

評(píng)價(jià)指標(biāo)定量化主要指不同方案確定的電力變壓器檢修系統(tǒng)自身的維護(hù)性和技術(shù)性是否滿足相關(guān)使用需求，這部分評(píng)價(jià)指標(biāo)主要指定向指標(biāo)。但是，這部分指標(biāo)并沒(méi)有充分量化，為滿足后續(xù)評(píng)價(jià)的使用需求，要對(duì)上述指標(biāo)進(jìn)行量化處理，得到一個(gè)定量指標(biāo)值，獲得相關(guān)的評(píng)價(jià)矩陣。

3.3 選取最優(yōu)方案

不同的變壓器檢修方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，要對(duì)這些方案進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，選出最佳最優(yōu)方案，將這些方案之間的關(guān)系用矩陣表示出來(lái)時(shí)，方案的可執(zhí)行性對(duì)比一目了然，得到灰色關(guān)聯(lián)度向量，灰色關(guān)聯(lián)度向量最大值對(duì)應(yīng)的方案就是最優(yōu)評(píng)價(jià)方案。

采取證據(jù)理論處理不確定的問(wèn)題，將電力變壓器檢修過(guò)程中的所有指標(biāo)進(jìn)行定性并量化處理，在這個(gè)過(guò)程中盡可能地將模糊定義轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)定義。

4 電力變壓器檢修應(yīng)用

4.1 方案審核

電力變壓器安裝完成后，經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)才能投入使用。檢驗(yàn)合格后，電力變壓器長(zhǎng)期處于高負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，難免出現(xiàn)故障，如何采用成本最小的方案進(jìn)行維修就成為所有供電企業(yè)為之研究的主要問(wèn)題。

電力變壓器檢修最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是對(duì)檢修方案的審核，只有方案具有可行性和科學(xué)性，在檢修過(guò)程中故障成本和檢修成本才能達(dá)到最佳，最終總成本處于最小狀態(tài)，滿足企業(yè)對(duì)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的追求。

電力變壓器檢修成本由故障成本和檢修成本共同組成。一般來(lái)說(shuō)，如果檢修成本較大，其產(chǎn)生的故障成本就會(huì)較小;如果檢修成本較小，出現(xiàn)故障成本較大的現(xiàn)象就是一種必然趨勢(shì)[3]。

4.2 提高工作人員自身素養(yǎng)

經(jīng)過(guò)分析不難發(fā)現(xiàn)，工作人員自身的專業(yè)素養(yǎng)和技能水平與故障成本和維修成本具有直接關(guān)系，也就是說(shuō)，工作人員能力水平越高，其檢修成本和故障成本就相應(yīng)較低，反之，故障成本和維修成本都會(huì)有著不同程度的提高。因此，供電企業(yè)必須打造一支專業(yè)的工作人員團(tuán)隊(duì)，在日常工作過(guò)程中，要加強(qiáng)對(duì)工作人員的職業(yè)技能培訓(xùn)，根據(jù)國(guó)家相關(guān)部門出臺(tái)的規(guī)范進(jìn)行科學(xué)的操作，確保不會(huì)出現(xiàn)盲目施工的現(xiàn)象，避免電力變壓器出現(xiàn)故障。

4.3 技術(shù)分析

電力設(shè)備檢修策略的制定與自身的檢修設(shè)備技術(shù)息息相關(guān)，在什么工作狀態(tài)下應(yīng)用什么樣的檢修準(zhǔn)則、采用什么樣的檢修方法，都與檢修工作質(zhì)量息息相關(guān)。立足全生命周期成本的思路和模型，可以構(gòu)建新型維修成本數(shù)據(jù)中心，搭建完善的動(dòng)態(tài)全壽命周期成本模型，該模型能夠模擬電力變壓設(shè)備在日常工作狀態(tài)以及收集其日常工作的各種信息參數(shù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)分析和歸納入庫(kù)，提前發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，總結(jié)這些異常數(shù)據(jù)代表的問(wèn)題和現(xiàn)象，有針對(duì)性地進(jìn)行整改和優(yōu)化。

除了構(gòu)建全生命周期成本模型，還可以計(jì)算其運(yùn)行成本，這樣也能做到心中有數(shù)，保證工作設(shè)備狀態(tài)穩(wěn)定。電力變壓器檢修還可以依托動(dòng)態(tài)監(jiān)控體系，該體系是覆蓋整個(gè)電力變壓器全生命周期的重要管理方法，及時(shí)監(jiān)測(cè)其工作狀態(tài)，分析造成其異常狀態(tài)的影響因素，并將這些問(wèn)題記錄在案，為后續(xù)維修和管理提供信息支持。如果電力變壓器的退役成本大于維修成本，那么電力變壓器就有繼續(xù)工作的意義。如果維修成本大于退役成本，就不需要再維修，可以對(duì)電力變壓器進(jìn)行退役或銷毀處理[4]。

4.4 完善運(yùn)營(yíng)管理機(jī)制

雖然電力企業(yè)在進(jìn)行工作的過(guò)程中，會(huì)根據(jù)自身的工作需求以及電力設(shè)備的承受能力編寫(xiě)完善的方案，并通過(guò)專家審核，保證方案的科學(xué)性和可行性。

但是對(duì)于企業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)說(shuō)，第一工作主體是一線工作人員，即便方案具有可行性和科學(xué)性，如果一線員工對(duì)方案了解不透徹，就無(wú)法完全按照方案進(jìn)行操作，那么方案的指導(dǎo)作用和實(shí)際意義也就無(wú)法充分發(fā)揮出來(lái)。同時(shí)，電力變壓器也會(huì)處于不穩(wěn)定的工作狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致電力故障。所以，必須依托國(guó)家相關(guān)部門出臺(tái)的法律法規(guī)，或行業(yè)現(xiàn)有的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制，構(gòu)建完善的運(yùn)營(yíng)管理機(jī)制，確保工作人員和維修人員的每一項(xiàng)工作都按照規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

同時(shí)，完善運(yùn)營(yíng)管理機(jī)制的意義還在于充分發(fā)揮維護(hù)方案的重要作用，在出現(xiàn)故障時(shí)能夠第一時(shí)間選擇最佳的解決方案，而不是在耗費(fèi)大量的維修成本后導(dǎo)致維修成果不理想。

對(duì)于企業(yè)發(fā)展來(lái)說(shuō)，管理機(jī)制的科學(xué)性是保證企業(yè)穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)的重中之重，電力維修工作可以依托管理企業(yè)梳理自身維修工作，一旦發(fā)現(xiàn)工作中存在問(wèn)題，能夠第一時(shí)間進(jìn)行糾正。只有構(gòu)建完善的運(yùn)營(yíng)管理機(jī)制，才能真正降低維修成本，進(jìn)而加大政策支持和資金扶持，形成良性循環(huán)，促進(jìn)電力設(shè)備維修工作的順利開(kāi)展[5]。

4.5 完善培訓(xùn)和監(jiān)督體系

電力企業(yè)電力變壓器檢修維修工作的第一主體是工作人員，無(wú)論構(gòu)建多么完善的管理機(jī)制，如果工作人員的水平有限，專業(yè)素養(yǎng)不足，也必然無(wú)法有效提高檢修工作質(zhì)量。所以，電力企業(yè)必須高度重視人才培養(yǎng)的重要性，打造專業(yè)化的檢修團(tuán)隊(duì)，只有這樣，才能盡可能避免后期維修成本，提高檢修工作的質(zhì)量。

專業(yè)化的檢修團(tuán)隊(duì)能夠開(kāi)展完善的檢修巡檢工作，劃分各自職能，保證每一項(xiàng)工作有條不紊地開(kāi)展。如果專業(yè)維修人員水平有限，很可能無(wú)法發(fā)現(xiàn)設(shè)備中潛藏的安全隱患和質(zhì)量問(wèn)題，甚至不會(huì)選擇最科學(xué)合理的檢修方法，出現(xiàn)難題時(shí)更是無(wú)法及時(shí)解決，導(dǎo)致企業(yè)受到經(jīng)濟(jì)損失。

對(duì)此，電力企業(yè)可以從兩方面入手解決這一問(wèn)題。

在人力資源儲(chǔ)備方面，企業(yè)應(yīng)通過(guò)提高檢修人員薪資待遇、暢通崗位晉升渠道等措施，從社會(huì)各界積極引進(jìn)專業(yè)的電力變壓器檢修維護(hù)人員，讓專業(yè)人員在企業(yè)中充分發(fā)揮所長(zhǎng)，具有廣闊的發(fā)展前景。完善檢修工作團(tuán)隊(duì)架構(gòu)，解決原有檢修工作團(tuán)隊(duì)的專業(yè)水平不足、團(tuán)隊(duì)青黃不接、年齡結(jié)構(gòu)不合理等諸多問(wèn)題。

在專業(yè)人員培養(yǎng)方面，企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有檢修工作團(tuán)隊(duì)的培養(yǎng)，讓團(tuán)隊(duì)的每一位成員掌握電力變壓器的相應(yīng)檢修方法和維護(hù)技術(shù)，切實(shí)提高專業(yè)素養(yǎng)，妥善處理日常檢修工作。同時(shí)，企業(yè)可以通過(guò)微信公眾號(hào)平臺(tái)、微課堂講座以及專業(yè)機(jī)構(gòu)輔導(dǎo)等渠道，整合各類資源，提高檢修人員的專業(yè)能力，幫助其提前發(fā)現(xiàn)安全隱患，從而真正發(fā)揮檢修工作管理機(jī)制的重要意義。

在此基礎(chǔ)上，電力企業(yè)可以設(shè)置三班倒檢修機(jī)制，合理安排劃分工作時(shí)間段和工作區(qū)域，減輕工作壓力，保證檢修人員得到充足的休息，提高工作專注力。同時(shí)，應(yīng)從加強(qiáng)檢修人員職業(yè)道德方面入手，高度重視每一位檢修人員的心理狀況和職業(yè)發(fā)展，對(duì)檢修人員進(jìn)行心理疏導(dǎo)，調(diào)動(dòng)他們的工作熱情，發(fā)揮主動(dòng)性和創(chuàng)造力，并進(jìn)一步提高自己，形成一個(gè)良性的學(xué)習(xí)氛圍，促進(jìn)檢修工作團(tuán)隊(duì)的不斷進(jìn)步。

5 結(jié)語(yǔ)

電力變壓器是電網(wǎng)系統(tǒng)中的重要設(shè)備之一，其工作過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性和可靠性直接影響電網(wǎng)運(yùn)行成本，一旦故障停電，將造成極大的影響。為提高變壓器的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，尋找最優(yōu)檢修策略，基于全壽命周期成本提出了一種檢修方法。電力變壓器檢修策略研究對(duì)于整個(gè)電力設(shè)備的維護(hù)檢修及降低使用成本都有至關(guān)重要的意義，對(duì)梳理我國(guó)目前現(xiàn)有的電力變壓器檢修體系具有積極的借鑒作用。

基于此，應(yīng)以電力變壓器檢修為主要研究目標(biāo)，著重分析全壽命周期成本過(guò)程中電力變壓器的常見(jiàn)故障和問(wèn)題成因，提出故障檢修策略和檢修方案，分析不同影響因素對(duì)于電力變壓器全壽命周期成本的影響，探討方案的可行性和可操作性，通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)度方法分析各因素之間的因果關(guān)系，從而確定電力變壓器檢修策略和檢修方案，為最優(yōu)方案的制定提供信息基礎(chǔ)并分析方案的有效性。

參考文獻(xiàn)

[1] 王康，曾靜嵐，鄭宇，等.基于場(chǎng)路耦合的電力變壓器不同運(yùn)行方式下漏磁場(chǎng)的仿真研究[J].哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2021，26（4）：28-37.

[2] 沈侃毅，馬長(zhǎng)松，穆懷晨.寶鋼薄規(guī)格取向硅鋼系列產(chǎn)品及其在電力變壓器的應(yīng)用[J].電工鋼，2021，3（4）：7-11.

[3] 趙斌，張闖，李隆，等.電力變壓器振動(dòng)檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)及振動(dòng)信號(hào)去噪方法研究[J].電測(cè)與儀表，2021，58（8）：118-124.

[4] 張樺，魏本剛，李可軍，等.基于變壓器馬爾可夫狀態(tài)評(píng)估模型和熵權(quán)模糊評(píng)價(jià)方法的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2016，44（5）：134-140.

[5] 黃培.淺談110 kV及以上無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在電力變壓器檢修中的應(yīng)用[J].通訊世界，2015（17）：101-102.