油浸式電力變壓器狀態(tài)評估與狀態(tài)檢修分析

趙 軼，石梓蒽，劉 玢

(石家莊供電公司，石家莊 050051)

變壓器投運(yùn)后，變壓器絕緣會因電場、溫度等因素的影響而老化，還會受到雷電、操作過電壓的沖擊、破壞；一些零部件會發(fā)生過熱、松動、滲漏油等問題，這些情況均會給變壓器的安全運(yùn)行帶來隱患。因此，定期對運(yùn)行變壓器進(jìn)行巡視檢查和檢修試驗(yàn)， 對保證變壓器良好運(yùn)行、電網(wǎng)的安全可靠具有重要意義。

傳統(tǒng)的電力變壓器檢修分為大修和小修，DL/T 573-1995《電力變壓器檢修導(dǎo)則》中對變壓器的大、小修周期和內(nèi)容作了明確規(guī)定。隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展，變壓器數(shù)量不斷增多，變壓器的大、小修呈現(xiàn)出檢修方式不靈活、檢修任務(wù)繁重等問題。河北省電力公司在2009年首次發(fā)布了《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修導(dǎo)則》(簡稱“導(dǎo)則”)并開始試運(yùn)行。

1 油浸式電力變壓器的狀態(tài)評估

變壓器狀態(tài)檢修的開展要基于變壓器的狀態(tài)評估，狀態(tài)評估將設(shè)備狀態(tài)劃分為正常、注意、異常、嚴(yán)重四種狀態(tài)，根據(jù)狀態(tài)評估的結(jié)果，并結(jié)合變壓器運(yùn)行工況、家族性缺陷等因素，檢修人員制定相應(yīng)的檢修策略。根據(jù)“導(dǎo)則”，設(shè)備的狀態(tài)評估是利用收集到的各類狀態(tài)信息，依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確定設(shè)備狀態(tài)和發(fā)展趨勢。對電力變壓器進(jìn)行狀態(tài)評估時，要綜合巡檢、例行試驗(yàn)、診斷試驗(yàn)、家族缺陷、不良工況等狀態(tài)信息，包括其量值大小以及發(fā)展趨勢，并結(jié)合與同類設(shè)備的比較，做出綜合判斷。

1.1 評估方法

油浸式電力變壓器的狀態(tài)量可通過巡檢、例行試驗(yàn)和診斷試驗(yàn)等途徑獲得。

巡檢是為掌握設(shè)備狀態(tài)，對設(shè)備進(jìn)行的巡視和檢查。變壓器巡檢的主要內(nèi)容包括：觀察外觀有無異常，油位是否正常，記錄油溫、繞組溫度等。此外，還要對變壓器套管、引線接頭等部位進(jìn)行紅外熱像檢測。

例行試驗(yàn)是為獲取設(shè)備狀態(tài)量，評估設(shè)備狀態(tài)，定期進(jìn)行的各種帶電試驗(yàn)、在線監(jiān)測和停電試驗(yàn)。變壓器的停電試驗(yàn)項(xiàng)目主要有：繞組電阻測量，繞組連同套管的絕緣電阻、電容量測量，鐵心絕緣電阻測量等。帶電試驗(yàn)項(xiàng)目主要有：紅外測溫檢測，鐵心接地電流測量，油中溶解氣體色譜分析等。在線監(jiān)測試驗(yàn)項(xiàng)目有油中溶解氣體色譜分析和超高頻局部放電測量。

診斷試驗(yàn)是巡檢、例行試驗(yàn)等發(fā)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)不良，或設(shè)備經(jīng)受了不良工況等，為進(jìn)一步評估設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行的試驗(yàn)。變壓器的診斷性試驗(yàn)項(xiàng)目主要有：局部放電測量，繞組變比測量，短路阻抗和負(fù)載損耗測量，繞組頻率響應(yīng)分析，交流(感應(yīng))耐壓試驗(yàn)等。

1.2 狀態(tài)量及處置原則

油浸式變壓器的狀態(tài)量包括數(shù)據(jù)、聲音、現(xiàn)象等，上述的各種試驗(yàn)項(xiàng)目的試驗(yàn)數(shù)據(jù)是很重要的狀態(tài)量。若試驗(yàn)值超過了注意值或接近注意值的趨勢明顯，對在運(yùn)設(shè)備應(yīng)加強(qiáng)跟蹤監(jiān)測；對停電設(shè)備，如懷疑屬于嚴(yán)重缺陷，不宜投運(yùn)。若試驗(yàn)值超過了警示值或接近警示值的趨勢明顯，對在運(yùn)設(shè)備應(yīng)盡快安排停電試驗(yàn)；對停運(yùn)設(shè)備，消除此隱患之前，一般不應(yīng)投入運(yùn)行。

1.3 狀態(tài)劃分

變壓器的狀態(tài)劃分為正常狀態(tài)、注意狀態(tài)、異常狀態(tài)、嚴(yán)重狀態(tài)4類。正常狀態(tài)為各狀態(tài)量均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，技術(shù)性能完好、運(yùn)行工況穩(wěn)定，不存在嚴(yán)重及以上等級的缺陷且與運(yùn)行條件相適應(yīng)；注意狀態(tài)為各狀態(tài)量未超過標(biāo)準(zhǔn)限值，但單項(xiàng)(或多項(xiàng))狀態(tài)量已有劣化趨勢，但不影響安全穩(wěn)定運(yùn)行；異常狀態(tài)為單項(xiàng)重要狀態(tài)量已發(fā)生明顯變化，接近或超過標(biāo)準(zhǔn)限值，存在可能影響安全運(yùn)行的缺陷；嚴(yán)重狀態(tài)為技術(shù)性能下降嚴(yán)重，重要狀態(tài)量至少有1項(xiàng)嚴(yán)重超出標(biāo)準(zhǔn)限值，運(yùn)行工況已不能適應(yīng)運(yùn)行條件要求。

2 油浸式電力變壓器的狀態(tài)檢修

2.1 檢修分類

按工作性質(zhì)及工作涉及范圍，變壓器的檢修分為4類，即：A類檢修、B類檢修、C類檢修、D類檢修，其中A、B、C類檢修是停電檢修，D類檢修是不停電檢修。

A類檢修指變壓器的整體解體性檢查、維修、更換和試驗(yàn)。在實(shí)際工作中，由于受現(xiàn)場環(huán)境及檢修工期等因素的限制，往往不具現(xiàn)場備解體檢修的條件，主要是對主變壓器的重要單元部件進(jìn)行的整體性更換、改造。B類檢修指變壓器的局部性檢修，部件的解體檢查、維修、更換和試驗(yàn)，對主要部件單元進(jìn)行少量的整體性更換及加裝。C類檢修指對主變壓器的常規(guī)性檢查、維修和試驗(yàn)，具體是指綜合性檢修及試驗(yàn)。D類檢修指在主變壓器不停電狀態(tài)下，在地電位上對主變壓器的地電位部分、控制部分或帶電部位進(jìn)行的檢查、測試、維修或更換工作。

2.2 檢修策略

主變壓器的狀態(tài)檢修策略包括檢修計劃的制定，也包括試驗(yàn)、不停電的維護(hù)等。檢修策略應(yīng)根據(jù)狀態(tài)評估結(jié)果動態(tài)調(diào)整，年度檢修計劃每年至少修訂一次，根據(jù)最近一次設(shè)備狀態(tài)評估結(jié)果，考慮設(shè)備風(fēng)險評估因素，確定下一次的檢修時間和檢修類別。

主變壓器的A、B類檢修一般不設(shè)定周期，如果生產(chǎn)廠家有規(guī)定按廠家規(guī)定執(zhí)行，生產(chǎn)廠家沒有規(guī)定時，根據(jù)C類檢修結(jié)果、設(shè)備狀態(tài)評估結(jié)果和風(fēng)險評估結(jié)果確定。C類檢修按狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定的周期，配合主變壓器試驗(yàn)進(jìn)行。停運(yùn)超過半年及以上的主變壓器，投運(yùn)前應(yīng)進(jìn)行一次C類檢修。D類檢修，巡視檢查、維護(hù)保養(yǎng)與設(shè)備的運(yùn)行巡視可同時進(jìn)行；一般在夏季大負(fù)荷期間和冬季天氣降溫后要加強(qiáng)主變壓器巡視。

當(dāng)主變壓器被評價為“正常狀態(tài)”時，執(zhí)行C類檢修，可按照正常周期或延長1年并結(jié)合例行試驗(yàn)安排。當(dāng)主變壓器被評價為“注意狀態(tài)”時，首先考慮適時安排D類檢修，否則應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況提前安排C類檢修。當(dāng)主變壓器被評價為“異常狀態(tài)”時，根據(jù)評價結(jié)果確定檢修類型，并適時安排檢修，期間應(yīng)加強(qiáng)D類檢修。當(dāng)主變壓器被評價為“嚴(yán)重狀態(tài)”時，根據(jù)評價結(jié)果確定檢修類型，并盡快安排檢修，期間應(yīng)加強(qiáng)D類檢修。

2.3 檢修項(xiàng)目

主變壓器的A類檢修項(xiàng)目包括吊罩檢修器身、繞組及引線的檢修、鐵心及鐵心緊固件的檢修、有載分接開關(guān)吊罩檢查試驗(yàn)、對變壓器油進(jìn)行處理或換油等，而且還包括B類檢修的全部項(xiàng)目。

主變壓器的B類檢修項(xiàng)目包括油箱的外部檢修、儲油柜檢修、冷卻器檢修、套管檢修、有載分接開關(guān)檢修、變壓器箱體及附件防腐補(bǔ)漆，而且還包括C類檢修的全部項(xiàng)目。

主變壓器的C類檢修項(xiàng)目包括油箱的外部清掃檢查、散熱器的檢查檢修、套管檢查，本體端子箱、風(fēng)控箱的檢查、清掃和試驗(yàn)、有載分接開關(guān)試驗(yàn)，電動機(jī)構(gòu)箱維護(hù)、檢查和處理瓷套的防污效果等。

主變壓器的D類檢修項(xiàng)目包括油箱的外部檢查、散熱器或冷卻器的巡視檢查、本體端子箱、有載分接開關(guān)機(jī)構(gòu)箱及風(fēng)冷控制箱的清掃檢查、套管巡視檢查、接地引線檢查等。

3 故障實(shí)例

正常運(yùn)行中的變壓器應(yīng)確保其鐵心為一點(diǎn)接地，鐵心多點(diǎn)接地或局部短路會使鐵心損耗增加，嚴(yán)重時會造成變壓器局部過熱，加速絕緣老化。

在油箱底部存有金屬異物是造成鐵心多點(diǎn)接地的主要原因，如焊渣附著在鐵心硅鋼片與結(jié)構(gòu)件的絕緣上，形成金屬性多點(diǎn)連通；或有較大的金屬異物搭接在鐵心硅鋼片和結(jié)構(gòu)件間接成通路。

例如，一臺SFP-240000/220型變壓器，在投運(yùn)后的油色譜分析時發(fā)現(xiàn)乙炔和總烴升高，變壓器油色譜分析數(shù)據(jù)見表1。

表1 變壓器油色譜分析數(shù)據(jù) μL/L

日期φ(CH4)φ(C2H4)φ(C2H6)φ(C2H2)φ(H2)φ(CO)φ(CO2)φ(總烴)06-271.020.150.2804.6620.48275.981.4506-3117.832.93.52.121.929.7278.156.3

經(jīng)計算故障產(chǎn)氣速率，相對產(chǎn)氣速率為28 381%/月，絕對產(chǎn)氣速率為709 mL/d，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10%/月和12 mL/d。再用三比值法進(jìn)行分析：

C2H2/C2H4=2.12/32.9≈0.06

CH4/H2=17.76/21.95≈0.81

C2H2/C2H6=32.9/3.52≈9.35

上述比值范圍編碼組合為(0,0,2),由此推斷故障性質(zhì)為“高于700 ℃高溫范圍的過熱故障”。經(jīng)進(jìn)一步跟蹤檢查，發(fā)現(xiàn)主變壓器鐵心接地電流較大，分析故障原因可能是鐵心多點(diǎn)接地故障，需停電檢修。

主變壓器停電后，測量鐵心對地絕緣電阻僅為58 Ω，確定故障原因?yàn)樽儔浩麒F心多點(diǎn)接地。通過使用大電容對鐵心接地引線多次放電，發(fā)現(xiàn)在主變壓器低壓側(cè)V、W兩相的下部的鐵心件與鐵心之間有放電聲音，最后用高強(qiáng)磁鐵將金屬異物吸出。

4 結(jié)束語

變壓器狀態(tài)檢修以狀態(tài)評估為基礎(chǔ)，與傳統(tǒng)的主變壓器大、小修相比，狀態(tài)檢修的針對性更強(qiáng)，可根據(jù)變壓器的評價結(jié)果、運(yùn)行工況等因素來確定檢修類型；可及時發(fā)現(xiàn)主變壓器在運(yùn)行中出現(xiàn)缺陷，克服了定期檢修的盲目性，提高了設(shè)備的可靠性；對于運(yùn)行狀態(tài)正常的設(shè)備可以延長檢修周期，節(jié)省大量的人力、物力和財力。因此，對變壓器實(shí)行狀態(tài)檢修，既可提高電網(wǎng)運(yùn)行可靠性、又可降低檢修成本。

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