電力變壓器維修和維護方法探析

鐘振鵬

摘 要：電力變壓器是電力系統以及生產企業的重要樞紐設備，其安全運行的可靠性在很大程度上決定了電力系統的可靠性和企業的經濟效益。因此根據電力變壓器的容量以及電壓等級、所處位置的重要性，對變壓器進行科學有效的檢修和維護，是十分必要的，不僅可以節約資源、節省能源，而且可以為企業帶來長遠的利益。文章提出目前一些常規的有效檢修和診斷方法，并對方案進行比較，提出了一些新的變壓器維修和維護方法，旨在延長變壓器的使用壽命，為電網的可靠運行，提供理論支撐。

關鍵詞：電力變壓器；診斷檢修；維護維修

中圖分類號：TM41 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）05-0095-02

1 電力變壓器維修和維護的意義

電力系統的穩定運行，基于發電、輸電、變電、配電、用電五個部分，電力變壓器處在中間的變電環節，位置和作用至關重要。變壓器將一種交流電壓、電流轉換為同頻率的另一種電壓、電流的電器設備，其本質可以看做是一種靜止電機。

在電網中，變壓器是樞紐核心，承擔著承上啟下的抬高或者降低電壓的重任，不考慮損耗時其本身并不消耗功率，起到傳遞功率和能量的作用。其運行的可靠性直接影響電網的穩定性和可靠性。隨著電網的日益壯大，用戶需求量增多，變壓器的負荷也越來越重，變壓器的檢修和維護問題越來越得到重視。

變壓器是電力系統中的重要設備，變壓器一旦發生故障，往往會造成局部或全局設備的停運，導致斷電事故的發生，給生產企業帶來巨大的直接經濟損失，嚴重時可能會危害到設備、人員的安全，造成嚴重后果。

據統計，我國每年發生的影響重大的電網事故中，由變電器設備發生故障造成的事故占49%，將近一半，變壓器安全可靠的運行顯得尤為重要，由此可見，電力系統以及各生產企業應當重視并加強對變壓器的維修維護工作，使其保持良好的工作狀態，防微杜漸，避免嚴重的用電事故發生，從而間接地為電力系統以及企業帶來效益。

對變壓器進行維修維護，要基于設備故障診斷的基礎上，為了避免不必要的浪費以及降低維修對變壓器壽命的影響，對變壓器的故障診斷是非常必要的。目前，國內外在變壓器故障診斷方面均有很多研究成果。

由于大型電力變壓器造價昂貴，故障檢修復雜，維修費用高，給電網以及企業帶來很大的經濟損失，因此對變壓器的故障診斷變得尤為重要。準確合理的診斷方案不但可以節省時間節約成本，而且可以有效的為變壓器的維修提供理論依據，為電力系統的穩定運行提供了保障。目前關于電力變壓器的診斷方法主要有以下兩點：

①油中溶解氣體分析法。

②基于計算智能的方法。

本文重點研究了變壓器的診斷檢修方法，以及維修維護方面的問題。為電力系統中變壓器的可靠運行提供一種檢修維護的方案。

2 變壓器故障診斷方法

2.1 油中溶解氣體分析法（DGA）

針對油浸式電力變壓器的內部故障，一種常規的檢測方法是油中溶解氣體分析法。

有資料顯示，油中溶解氣體分析法檢測出的變壓器故障占電力系統中變壓器故障的一半以上。油浸式變壓器在發生故障時，主要產生七種氣體：甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、氫氣、一氧化碳、二氧化碳。可以分析油中主要七種成分的氣體含量和比例來判斷并分析故障類型和故障原因。目前有很多基于DGA方法的故障診斷方法，包括關鍵氣體法、羅杰斯比值法、IEC比值法、Dornenburg比值法、杜瓦爾三角法和 CIGRE等方法。

2.2 基于計算智能的方法

近年來，研究人員將多種計算智能方法如模糊理論、人工神經網絡、支持向量機等應用在電力變壓器的故障診斷中，提出基于計算智能的方法。從計算智能的角度對變壓器故障診斷的研究成果進行了總結。

目前，基于人工智能的方法主要有以下幾種：

①基于模糊邏輯的故障診斷方法。

②基于神經元網絡的故障診斷方法。

③基于支持向量機的故障診斷方法。

④基于遺傳和人工免疫的故障診斷方法。

⑤基于粗糙集和灰色理論的故障診斷方法。

3 變壓器檢修和維護方法

變壓器的維修是指為了保證變壓器維持其正常的變電以及傳輸電能功率的功能，在其發生故障后或預計要發生故障但并未故障時采取一些手段和方法使變壓器工作在正常無危險狀態，使其能滿足用戶以及電網對電能質量的需求，即達到用戶對變壓器設備功能的期望值。當前企業最主要的生產成本之一就是設備維修費用，對于昂貴的電力變壓器，是企業必不可少的，其維修費用可以占到設備維修費用的50%以上。

一直以來，為了保證變壓器的正常運行，電力系統主要采用定期對電力變壓器進行維修的方法，包括變壓器試驗、小修、大修等。按照我國電力行業標準，10 kV及以上電壓等級的變壓器投運5 a需要進行一次大的檢修，以后每隔10 a必須進行一次大修，每年進行一次小修理。

根據這種規定，要求變壓器不管工作狀態如何，到規定時間就必須檢修，這樣就造成了對不需要檢修的運行狀態良好的變壓器進行了不必要的檢修，在設備尚未發生缺陷時就進行停運檢修甚至更換變壓器，造成極大的浪費。另一方面，隨著設備電氣設備智能化水平的逐步提高，各種等級電壓的變壓器設備復雜度也不斷提高，這就使得用于變壓器檢修的人力、物力、財力等投入不斷加大，維修成本和代價變得越來越高，因此需要有一種合理的檢修和維護的方法，從降低成本和保證變壓器的可靠性兩方面綜合考慮，實現最優化。

目前常用的維護維修方法有以下幾種。

3.1 發生故障后維修

當變壓器發生故障后為了使其正常工作保證生產繼續進行對變壓器進行維修，這是最先采用的方式。這種方式比較被動，有明顯的缺點：因為我們不能確定故障將會在何時發生，也不知道具體哪個設備會發生故障，所以沒法制定計劃，一切都是不定性的。

3.2 根據計劃維修

根據制定計劃對變壓器進行維修，即使變壓器正常運行，也要例行檢修維護。維修周期的制定以經驗和統計學理論為基礎。計劃維修的缺點是維修周期的制定沒有嚴謹的依據。如果計劃制定不合理，過度維修或者維修間隔很長，這就帶來變壓器零部件甚至變壓器更替頻繁，資源的嚴重浪費，再者帶來變壓器設備運行在臨界故障狀態。不過計劃維修優勢在于維修時間是預先知道的，可以提前制定安排生產計劃和維修計劃，提高生產效率，節省維修成本和時間。

3.3 基于變壓器狀態維修

在以上兩種方法的基礎上，提出基于變壓器狀態維修，也就是實時監測變壓器狀態，根據變壓器當前狀態來制定維修計劃。通過監測變壓器的溫度、油中溶解氣體成分等參數，來確定變壓器當前狀態。從而制定維修計劃。這種方式可以提高維修的效率，并且可以及時的預防故障的放生，缺點是監測成本比較大，有些參數也很難甚至不能監測。

本文提出的維修方式如下：

①將變壓器模塊化，對其不同模塊，根據其工作運行狀態，制定其檢修周期。對使用負荷重的、故障發生率高的零部件，可以頻繁地檢修并在其壽命將近時及時的更換；對于工作負荷小，承擔變電功率較小的部件，檢修的周期可以適當變長，每次檢修計算其預計工作壽命以及作業時間；對于比較昂貴的模塊以及一些發生故障后對電力系統影響巨大的設備模塊，可以定時檢修，及時維護，投入一定的資金，以免故障之后帶來巨大的經濟損失。

②避免外界環境因素對變壓器造成破壞，在不影響變壓器散熱的前提下，為變壓器加一層防護設施，以免絕緣的老化嚴重以及因外界溫度變化造成壽命的縮短。

4 結 語

本文基于對電力變壓器的故障診斷以及檢修維護方法的理論研究，提出兩種對變壓器故障進行診斷的常用有效的方法：油中溶解氣體分析法；基于計算智能的方法。

在此基礎上，列出目前常用的維修方法：故障后維修、計劃維修、基于狀態的維修、預知式維修。并對不同方法的優缺點進行論述，之后提出兩種維修方式：將變壓器模塊化，制定不同的標準維護；考慮環境對其長期的影響，采取必要的防護措施。

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