基于狀態(tài)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的變壓器檢修措施

（國(guó)網(wǎng)四川省電力公司自貢供電公司，四川 自貢 643000）

基于狀態(tài)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的變壓器檢修措施

胡 俊

（國(guó)網(wǎng)四川省電力公司自貢供電公司，四川 自貢 643000）

本文的主要研究?jī)?nèi)容是基于狀態(tài)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的變壓器的檢修，首先分析了會(huì)對(duì)變壓器的正常運(yùn)行造成影響的特征狀態(tài)量及工況，對(duì)變壓器的運(yùn)行性能進(jìn)行了評(píng)估，并從運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性及運(yùn)行安全性的角度對(duì)變壓器的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了量化分析，在此基礎(chǔ)上提出了相關(guān)的變壓器的檢修措施。

狀態(tài)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；變壓器；檢修措施

變壓器是電力系統(tǒng)中的非常重要的設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)與整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行有著直接的關(guān)系，當(dāng)前的電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，既要關(guān)注其運(yùn)行安全指標(biāo)，由對(duì)其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)作出了嚴(yán)格的要求，為了保證變壓器的安全、經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行，需要對(duì)變壓器的運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定期的評(píng)估，以便于對(duì)其進(jìn)行檢修，其中的狀態(tài)檢修是一種非常有效的檢修手段，本文就對(duì)基于狀態(tài)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的變壓器的檢修進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。

一、變壓器的狀態(tài)評(píng)價(jià)與相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

1 變壓器的狀態(tài)評(píng)價(jià)

在對(duì)變壓器進(jìn)行檢修時(shí)，對(duì)其進(jìn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是非常的必要的，在對(duì)其進(jìn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)時(shí)，首先要綜合的考慮其結(jié)構(gòu)組成及系統(tǒng)常見(jiàn)故障，對(duì)歷史故障、巡檢、試驗(yàn)、負(fù)荷、運(yùn)行環(huán)境、主附件的制造工藝、有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)、變壓器本體等各種因素進(jìn)行綜合的分析，然后針對(duì)以上的各種影響因素進(jìn)行詳細(xì)的分析、考慮，例如，上文中提到的試驗(yàn)因素，又可以進(jìn)一步的細(xì)分為在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、帶電檢測(cè)、離線(xiàn)化學(xué)試驗(yàn)、離線(xiàn)電氣試驗(yàn)等各種因素，而對(duì)其化學(xué)試驗(yàn)因素具有顯著影響的因素又有很多，如絕緣紙老化測(cè)試、油質(zhì)試驗(yàn)、氣相色譜試驗(yàn)等，對(duì)其狀態(tài)評(píng)價(jià)的各種因素及評(píng)價(jià)流程進(jìn)行分析，得到其狀態(tài)評(píng)價(jià)框圖，如圖1所示。

在變壓器的狀態(tài)評(píng)價(jià)的過(guò)程中，對(duì)于其每一種的狀態(tài)，都應(yīng)該結(jié)合實(shí)際的工況，將其進(jìn)行合理的等級(jí)劃分，將每一個(gè)等級(jí)的狀態(tài)對(duì)于變壓器的影響進(jìn)行詳細(xì)的分析，并以此設(shè)置出有效的等級(jí)系數(shù)，并且要將每一種狀態(tài)量在整體的狀態(tài)量中占有的比例值進(jìn)行分析，以此得到有效的狀態(tài)點(diǎn)權(quán)重，通過(guò)分析，得到表1所示的狀態(tài)指數(shù)參數(shù)構(gòu)成表。

圖1 變壓器的狀態(tài)評(píng)價(jià)框圖

表1中C1是依據(jù)變壓器過(guò)去承擔(dān)的實(shí)際負(fù)荷、運(yùn)行年限及老化原理進(jìn)行綜合的分析語(yǔ)計(jì)得到的值，其計(jì)算公式可以用下式來(lái)表示：

式中，n表示的含義是變壓器的運(yùn)行年限，如果變壓器的運(yùn)行、工作時(shí)間超過(guò)一年，可以對(duì)上式進(jìn)行如下的分解：

式中的C11（0）表示的含義是變壓器處于初始狀態(tài)時(shí)的狀態(tài)指數(shù)，在計(jì)算的過(guò)程中，該值是一個(gè)已知的常數(shù)，fLi表示的是變壓器工作的第i年中的負(fù)荷修正系數(shù)，而B(niǎo)表示的含義是變壓器在工作過(guò)程中的老化速率，該值主要由變壓器設(shè)計(jì)制造過(guò)程中所選用的絕緣材料的使用壽命來(lái)決定。在狀態(tài)評(píng)價(jià)的過(guò)程中，如果是對(duì)一個(gè)特定的變壓器進(jìn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)，在計(jì)算的過(guò)程中，歷史的負(fù)荷數(shù)據(jù)是一直的，并且變壓器每年所承擔(dān)的負(fù)載率的值是不相同的，可以通過(guò)上式進(jìn)行精確的計(jì)算，但是如果在計(jì)算的過(guò)程中，對(duì)于其歷史負(fù)荷的數(shù)據(jù)很難直接獲取，可以采用fLi的值來(lái)進(jìn)行代替計(jì)算，能夠大大的簡(jiǎn)化計(jì)算量，其計(jì)算表示式如下式所示：

表1 變壓器的狀態(tài)評(píng)價(jià)參數(shù)

在對(duì)實(shí)際的狀態(tài)分量進(jìn)行計(jì)算時(shí)，可以采用加權(quán)平均的方式來(lái)進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算公式可以用下式來(lái)表示：

2 變壓器的故障率計(jì)算

在對(duì)變壓器的故障率進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要依據(jù)變壓器實(shí)際運(yùn)行中的故障統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算，但是在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，選定某一特殊的變壓器群體作為研究的實(shí)例，在對(duì)其歷史故障進(jìn)行分析時(shí)，其歷史發(fā)生的故障不可能能夠包含所有的故障類(lèi)型，因此，在對(duì)其故障類(lèi)型進(jìn)行分析時(shí)，如果僅僅是靠各變壓器的歷史故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、分類(lèi)，則難以得到精確的故障率數(shù)據(jù)，也有可能因?yàn)榈玫降墓收蠑?shù)據(jù)是分散的分布，很難進(jìn)行故障率的擬合，因此，在實(shí)際的故障率研究工作中，為了對(duì)故障率的計(jì)算模型進(jìn)行有效的簡(jiǎn)化，將相關(guān)的故障對(duì)變壓器的正常運(yùn)行造成影響的嚴(yán)重程度作為主要的分類(lèi)依據(jù)，來(lái)對(duì)變壓器的故障進(jìn)行分類(lèi)，具體可以將其劃分為以下幾類(lèi)：（1）重大故障，這類(lèi)故障主要是指會(huì)對(duì)變壓器的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重的影響，變壓器的正常運(yùn)行需要強(qiáng)制性的停止，對(duì)其檢修需要十天以上的時(shí)間，將這類(lèi)故障稱(chēng)之為變壓器的重大故障；（2）中等故障，出現(xiàn)這類(lèi)故障之后，變壓器

不需要停止運(yùn)行，但是要立即對(duì)其進(jìn)行檢修，檢修恢復(fù)的時(shí)長(zhǎng)在十天以?xún)?nèi)；（3）小型故障，出現(xiàn)這類(lèi)故障之后，對(duì)變壓器的正常運(yùn)行不會(huì)產(chǎn)生太大的影響，這類(lèi)故障的檢修時(shí)間也通常比較短，兩天左右的時(shí)間就能使其恢復(fù)正常的工作狀態(tài)。

要對(duì)變壓器的故障率進(jìn)行計(jì)算，首先要對(duì)其失效模型進(jìn)行分析，而變壓器的絕緣材料的機(jī)械性能及電氣性能與其失效性能有著直接的關(guān)系，變壓器的故障率在失效模型的曲線(xiàn)中的變化規(guī)律，隨著時(shí)間的變化表現(xiàn)出類(lèi)似于指數(shù)曲線(xiàn)的變化，其故障率的計(jì)算公式可以用下式來(lái)表示：

式中的C1表示的是通過(guò)狀態(tài)評(píng)價(jià)之后，得到的變壓器的綜合狀態(tài)指數(shù)，ri表示的含義是與故障類(lèi)型對(duì)應(yīng)的曲率系數(shù)；ki表示的含義是故障類(lèi)型的比值系數(shù)，該值的大小與被評(píng)估的對(duì)象的整體故障率水平有關(guān)。

3 變壓器的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

相比于其他形式的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，電力系統(tǒng)中的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估具有一定的特殊性，這主要是因?yàn)樵陔娏ο到y(tǒng)中，各個(gè)電氣設(shè)備之間都是通過(guò)一定的電氣連接相連的，一旦有電氣設(shè)備出現(xiàn)故障，會(huì)對(duì)其他與之相連的電氣設(shè)備的正常工作產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，并且一旦電氣設(shè)備出現(xiàn)故障，不能進(jìn)行正常的供電，會(huì)對(duì)人們的日常生活產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，造成嚴(yán)重的社會(huì)效應(yīng)。

對(duì)變壓器的運(yùn)行進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，需要對(duì)其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)及人身安全、設(shè)備損失風(fēng)險(xiǎn)、電網(wǎng)性能風(fēng)險(xiǎn)等進(jìn)行綜合的分析。其中，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)是指，變壓器出現(xiàn)故障之后，可能會(huì)導(dǎo)致的油泄露、引發(fā)火災(zāi)等潛在社會(huì)影響及環(huán)境事故，并且會(huì)對(duì)維修人員的人身安全造成潛在的威脅。設(shè)備的損失風(fēng)險(xiǎn)主要是指變壓器出現(xiàn)故障之后，對(duì)相關(guān)的故障設(shè)備進(jìn)行維修，將其恢復(fù)至正常運(yùn)行狀態(tài)所需要投入的人力成本及硬件成本。電性能風(fēng)險(xiǎn)是指變壓器出現(xiàn)故障之后，短時(shí)間內(nèi)需要進(jìn)行負(fù)荷的轉(zhuǎn)移，如果無(wú)法進(jìn)行負(fù)荷的成功轉(zhuǎn)移，會(huì)造成比較嚴(yán)重的供電損失。

通過(guò)以上的分析，可以得到變壓器的風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算公式如下式所示：

表2 變壓器的檢修項(xiàng)目及檢修分類(lèi)

表3 變壓器的狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果

表4 變壓器風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果

二、基于狀態(tài)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的變壓器檢修措施

1 基于狀態(tài)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的變壓器的檢修分類(lèi)

對(duì)變壓器的檢修進(jìn)行分類(lèi)，依據(jù)油浸式變壓器的檢修導(dǎo)則可以將其劃分為以下幾類(lèi)，具體的分類(lèi)項(xiàng)目如表2所示。

2 基于狀態(tài)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的變壓器的檢修決策

在對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行檢修時(shí)，存在一定的特殊性，并且對(duì)其運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估時(shí)，存在較多的不確定因素，在對(duì)其進(jìn)行檢修時(shí)，應(yīng)該綜合的考慮其狀態(tài)評(píng)價(jià)及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果，制定出合理的檢修計(jì)劃，如果變壓器的整體運(yùn)行狀況較差，并且其使用年限也已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計(jì)使用壽命的百分之九十以上，在檢修的過(guò)程中，建議對(duì)其整體進(jìn)行更換，而如果其整體運(yùn)行狀況較差，但是還有較長(zhǎng)的使用壽命，建議對(duì)其進(jìn)行大型的檢修。對(duì)于A、B、C類(lèi)的檢修，要在保證變壓器的安全可靠性運(yùn)行的基礎(chǔ)上，開(kāi)展檢修工作，而對(duì)于D、E類(lèi)的檢修，要對(duì)變壓器的檢修成本、當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)中的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果以及檢修后的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合的考慮，以此來(lái)制定出合理的檢修方案。

三、應(yīng)用實(shí)例分析

為了對(duì)以上的研究結(jié)果進(jìn)行有效的論證，本次研究中以某供電局的三個(gè)變電站中的變壓器的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及相關(guān)的決策作為實(shí)例來(lái)進(jìn)行分析論證，以0～10之間的數(shù)值對(duì)變壓器的狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行表示，如果其值大于等于7，則說(shuō)明變壓器的設(shè)備狀態(tài)較差，發(fā)生故障的概率很高；如果其值在4與7之間，這表明變壓器在運(yùn)行過(guò)程中存在劣化、老化等現(xiàn)象，如果其值小于4，則說(shuō)明，變壓器的運(yùn)行狀態(tài)良好，沒(méi)有不良工作現(xiàn)象，具體的數(shù)值如表3所示。

通過(guò)對(duì)上表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以看出這幾臺(tái)變壓器的總體健康狀況良好，并且評(píng)估的結(jié)果與變壓器的實(shí)際運(yùn)行狀況相符，這說(shuō)明，近期內(nèi)，不需要對(duì)這幾臺(tái)變壓器進(jìn)行大范圍的檢修，只需要根據(jù)相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果，對(duì)其進(jìn)行E類(lèi)檢修工作，其具體的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果如表4所示。

如果變壓器運(yùn)行過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)值的具體數(shù)值要比對(duì)其進(jìn)行技術(shù)改革所需的費(fèi)用高時(shí)，站在經(jīng)濟(jì)性的角度對(duì)其進(jìn)行分析，需要對(duì)其進(jìn)行大范圍的技術(shù)改革，由表中數(shù)據(jù)可以看出，C站中的變壓器的風(fēng)險(xiǎn)值最大，這與其單臺(tái)主變?nèi)萘恐底畲?，屬于樞紐變壓器等信息相符合。

結(jié)語(yǔ)

變壓器是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，在其運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)運(yùn)行故障是在所難免的，在對(duì)其進(jìn)行檢修的過(guò)程的，對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)其運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估顯得非常必要，本文就對(duì)其狀態(tài)評(píng)價(jià)及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，并提出了相關(guān)的檢修措施。

[1]陸國(guó)俊，方育陽(yáng)，覃煜．基于狀態(tài)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的變壓器檢修策略研究[J]．水電能源科學(xué)，2012（05）．

[2]陳立，郭麗娟，鄧雨榮．基于狀態(tài)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的老舊變壓器安全經(jīng)濟(jì)性分析[J]．南方電網(wǎng)技術(shù)，2010（11）．

[3]喇元，王紅斌，陳忠東．基于狀態(tài)評(píng)價(jià)及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修策略的研究[J]．廣東電力，2010（10）．

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