淺談大型電力變壓器的檢修與運行維護

胡勇明

摘 要：基于大型電力變壓器對電網運行的重要作用，我國一直十分重視對大型電力變壓器的檢修和運行維護。文章結合筆者自身工作實踐，簡單介紹了我國電力變壓器的檢修和運行維護技術的發展，分析了大型電力變壓器的狀態檢修和運行維護技術。

關鍵詞：大型電力變壓器；狀態檢修；運行維護

中圖分類號：TM41 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）20-0103-02

我國電力工業近年來發展迅速，也帶動了智能電網的建設進程，作為能量轉換和傳輸的重要部件，變壓器的使用日益增加，更多的大型變壓器被投入到電力系統中，承擔著十分重要的電網運行任務。電網的規模越來越大，因此，電網的網架結構也較以前更為復雜，這樣一來，對電氣設備運行的可靠性也有了更高的要求，確保大型電力變壓器的正常運行，對于電網的安全性至關重要。

1 我國電力變壓器檢修與運行維護技術的發展

大型電力變壓器的運轉時刻處于高壓之下，絕緣老化、過負荷以及短路電流是影響其正常運行的主要因素，根據長期實踐表明，運行前十年是大型變壓器故障高發期，因此，及時檢修和維護變壓器，不僅能夠有效降低故障率，也能夠提升其使用壽命。

我國電力變壓器的檢修技術不斷發展，其檢修方式經歷了三個重要階段，即事故、定期以及狀態等檢修階段。1995年，我國正式實施了《電力變壓器檢修工藝導則》，對變壓器的檢修做出了明確規定，要求新投入的變壓器五年之內須大修一次，之后的大修為每十年一次。

停電、定期等檢修是電力變壓器的傳統檢修方式，由于我國不斷擴大的電網規模，這種方式顯然已經不適應新形勢的發展。當前，我國電網負荷主要由許多大型的電力變壓器承擔，如果采取停電檢修的方式，其造成的損失不可彌補。而科學合理的狀態檢修方式，可以有效避免該情形的發生，因此，國家電網公司于2009年在全國范圍內正式實行輸變電設備的狀態檢修，這標志著我國電網的發展日臻成熟。

2 大型電力變壓器檢修的狀態檢修技術

2.1 狀態檢修方式的優越性分析

所謂狀態檢修，是指在線監控電力變壓器的實時運行狀態，在監測設備的運行健康情況基礎上，根據以往的監測、可靠性等數據，從而做出檢修的項目和周期的決定，這樣一來，固定的檢修周期就被實際運行狀態所取代。狀態檢修對比定期檢修，具有以下優勢：

2.1.1 以可靠性和預防性為中心

由于有效掌控了設備運行的實時狀態，因此狀態檢修預防事故的能力進一步加強，能夠做到該修必修，節約了大量的人力和物力，縮減了停電檢修時間，避免了由此帶來的經濟損失，提高了電網的效益。

2.1.2 降低了因檢修引發其它故障的可能性

狀態檢修不僅增強了事故預見能力，也有效降低了停電檢修造成的損失，同時，也避免了因停電檢修導致的其它故障的發生，提高了變壓器的運行壽命，也有利于經濟運行水平的提升。

2.2 電力變壓器狀態檢修的策略

狀態檢修的策略主要有以下幾個方面：

①對設備狀態的評估，如在線實時監測設備，根據設備的技術數據、建造資料以及歷史巡查情況等，評估設備的運行狀態，這些措施是狀態檢修前的必備功課。

②根據在線監測的情況，對故障進行分析和判斷，從而診斷電力變壓器的故障類型。

③在狀態監測的基礎上，根據故障類型制定相應的維修策略和檢修措施。

2.3 狀態檢修的狀態評估

在變壓器中，氣和油是兩個最為重要的狀態監測系統，變壓器中的所有故障，在氣和油系統中都有所體現。因此，在線監測油氣量是變壓器在線監測技術的重點。

變壓器不同故障類型產生的氣體，見表1。

2.3.1 對油中溶解氣體的在線檢測

變壓器的絕緣老化程度，可從變壓器油的老化情況中判斷，在線監測變壓器絕緣油里溶解出的低分子氣體，并進行相應的分類和定量分析，能夠對變壓器的絕緣老化情況做出正確的判斷。

分析油中溶解氣體和設備內部故障時，通常采用色譜分析的方法，首先判斷是否發生故障，主要以分析H2和烴類等特征氣體的比較值，或者根據氣速率等進行判斷，進而采用特征氣體法或者比值的方法，通過單項氣體超標法，再結合碳氧化合物的含量，從而判斷故障類別。當前，三比值法是經常使用的比值方法。

2.3.2 變壓器電氣量的在線監測

對于變壓器的狀態檢修來說，電氣量在線監測是除油氣量在線監測之外的補充方式。當前，在狀態檢修過程中，對局部放電和繞組變形的在線監測是使用率較高的方式，在一定程度上彌補了常規檢測的某些局限。在線監測不僅能夠及時獲得狀態參數，同時，也不影響大型變壓器的正常運轉。

當前，DGA是監控變壓器運行的主要方式，局部放電在線監測通過安置于設備內部的傳感器獲得信號，經過一系列的信號處理，如抗干擾以及放電信號分離等，進而提取特征值和放電圖譜，在此基礎上分析所獲得的信號。

繞組變形在線監測主要是根據監測繞組是否發生變形來判斷變壓器故障，原因在于繞組是采用電磁感應原理變壓器的關鍵部件，也是經常出現故障的部位，其故障率約占變壓器總故障的60%～70%，當繞組出現故障時，由于受到短路電流和扭矩的巨大沖擊，造成繞組發生嚴重變形，如斷線、位移以及發生匝間短路等，目前，檢測繞組變形通常采用短路電抗、低壓脈沖以及頻率響應等方法。

另外，在線監測變壓器的電氣量還包括在線監測套管介質損耗，以判斷變壓器套管位置是否發生故障，如放電、絕緣破壞以及是否受潮等，當前，此類在線監測技術與其他檢測技術相比還有待完善，因此實際運用較少。

2.3.3 其它狀態評估方法

為提高評估變壓器運行狀態的準確率，避免由于在線監測系統發生故障而造成狀態評估數據出現異常，還應結合歷史數據，以及帶電檢測（紅外測溫）和缺陷評價等方式評估變壓器的運行狀態。

所謂帶點紅外測溫，是指在帶電的狀態下，利用紅外技術對設備的溫度進行測量，若得到的溫度異常，則表明設備發生故障。此外，還可通過熱像遙視監控系統，配以可見光攝像機，利用計算機網絡進行監測，該方法不僅便于攜帶，而且更加直觀和準確，因而應用廣泛。

2.3.4 變壓器的故障診斷

在狀態檢修中，判斷變壓器故障是其主要的內容，根據在線監測獲得的數據資料，分析和診斷故障，經調查表明，變壓器的故障主要出現在OLTC、主油箱、自套管以及自冷卻系統，分別占到35%、30%、15%和5%。

特征氣體判別法是傳統故障診斷的主要方法，其通過CO、CO2、H2、CH4、C2H4以及C2H2等特征氣體對變壓器的故障進行診斷。計算機技術的廣泛應用，推動了變壓器智能故障診斷的發展，其利用模擬人類的思維，在已有診斷信息的基礎上，對常規故障進行智能化的判定。

3 大型電力變壓器的運行維護技術

油泵、鐵芯、風扇以及線圈是大型變壓器的關鍵部件，由于其時刻處于運動狀態，加之過負荷、絕緣老化、高壓電以及短路電流等因素的影響，這些部件不斷老化，且有損耗，因此為延長大型變壓器的使用壽命，必須及時對其進行必要的運行維護，主要維護項目有以下幾方面。

3.1 處理變壓器的油氣滲漏

大型變壓器的運行，主要依靠油氣系統，因而油氣如果發生滲漏，極可能造成變壓器受潮，不僅導致設備污損，絕緣性能降低，甚至擊穿放電，致使變壓器發生故障，特別是相比變壓器油滲漏，氣體滲漏更加隱蔽。

因此，必須及時維護變壓器的“氣側滲漏”以及“油側滲漏”，經常采取擦拭或清掃措施。

3.2 呼吸器的維護

在大型變壓器的維護過程中，呼吸器的維護不容忽視，當前，儲油柜是現代大型變壓器主要的密封方式，其通常利用呼吸器與外界進行氣體交換，呼吸器如果發生故障，那么將造成變壓器壓力異常，從而導致事故的發生。因此，應實時監測呼吸器里的吸濕劑，并及時更換，保持油杯的清潔。

另外，在變壓器的日常維護過程中，還應注意套管、瓷裙等位置以及儲油柜的清潔，保持變壓器消防設施能夠正常使用，保證變壓器時刻處于良好的運行狀態，防止人為因素造成變壓器發生故障。

4 結 語

檢修和維護變壓器的正常運轉，涉及方方面面，是一項綜合性的技術。我國智能電網戰略的實施，使得越來越多的大型變壓器投入電網運行，加之計算機網路技術的普及，推動了大型變壓器的檢修和維護技術的大步前進，自動化、智能化已成為未來的發展主流，前景一片光明。

參考文獻：

[1] 李華軒.遂溪供電局電力變壓器狀態檢修的研究[D].廣州：華南理工大學，2012.

[2] 張春旭.煙臺供電公司狀態檢修項目管理的研究[D].北京：華北電力大學，2010.

[3] 任澤民，劉思奎.一臺大型故障電力變壓器的運行維護管理實例[J].四川水力發電，2008，（27）.

[4] 汪玉峰.浙江電網變壓器專業化狀態檢修研究[D].浙江：浙江大學，2011.

[5] 李建輝.電力變壓器狀態檢修問題研究[D].北京：華北電力大學，2010.