電力變壓器狀態評估的應用

梁 峻

(天津泰達電力公司 天津300457)

電力變壓器狀態評估的應用

梁 峻

(天津泰達電力公司 天津300457)

簡述了電力變壓器在供電系統中的作用，影響安全運行的風險因素，介紹了變壓器狀態評估的作用和意義。國內各大電力科研機構和變壓器專業生產研發團隊在積極探索及研究評估系統中做了大量的工作，運用某國際知名企業的評估系統，對開發區內某樞紐變電站的主變壓器進行了狀態評估，實現了系統在開發區供電系統的實際應用。

變壓器 分析 評估 應用

1 電力變壓器狀態評估的必要性

電力變壓器是電力輸配系統中起功率傳送、電壓升降、電能分配和轉移絕緣隔離作用的樞紐設備，其運行的工作狀態既直接影響電力系統的穩定和安全，同時也影響著電力企業的供電質量、經濟效益和供電可靠性。

隨著時間的延長以及運行狀況，電力變壓器在機械、電氣等方面參數都會與設計及使用初期發生不同程度的變化，從而影響絕緣、抗短路能力、提高故障率等，存在一定安全與經濟運行的風險。

為了降低這些風險，目前國內外電力設備研究機構和變壓器制造公司采用不同原理和方法對運行中的變壓器各項參數指標進行綜合分析，對電力變壓器狀態進行綜合評估，目的是了解和掌握電力變壓器的運行狀態，合理安排檢修級別、檢修周期、檢修內容等，結合狀態評估和檢修效果，制定后期安全運行維護的解決方案，避免了由于事后檢修的被動和定期檢修的過渡等缺點，既保證了安全運行，又降低了運行維護的成本，一舉多得，充分利用科技手段提高資金利用效率。

2 開發區變壓器評估應用情況

邀請了代表高壓電氣設備領先水平的某國際知名企業集團變壓器服務中心的技術人員對開發區內的1臺110,kV變壓器進行了狀態評估。通過技術人員與作者單位一起完成的現場勘查、數據收集、運維人員拜訪等互動環節，使用該集團電力變壓器研發中心專家團隊開發的“中期變壓器管理程序”(Mature Transformer Management Program)軟件，結合絕緣老化推算、高級 DGA分析工具(ADGA)以及抗短路能力計算(EDS)軟件對每臺變壓器做出的結果，綜合為每臺變壓器的健康狀況進行專業評估。

2.1 變壓器的基本情況

①制造商：某變壓器公司；

②變壓器型號：SFSZ—50000/110；

參數：額定電壓 110±8×1.25%,/38.5±2×2.5%,/11,kV，額定容量50/50/50,MVA；阻抗HV-MV 9.99%，HV-LV 17.78%；MV-LV 6.67%,

③電壓等級：110,kV；

④制造年代：1995年制造，使用年限19年；

⑤冷卻方式：ONAN/ONAF(63%/100%)。

在獲取了運行期間的歷史運行信息(包括平均負荷、最大負荷等)、檢修信息(包括油試驗報告、例行試驗報告等)、事故信息(包括最大短路電流、接地故障次數等)等大量數據后，通過前述狀態評估軟件(MTMP)、高級油色譜分析軟件(ADGA)、絕緣老化推算軟件及短路核算軟件(EDS)等相關軟件和分析工具，對這些變壓器的運行狀態進行了初步計算分析評估。

2.2 狀態評估使用到的相關標準

①GB 1094.1《電力變壓器第1 部分：總則》；

②GB 1094.5《電力變壓器第 5 部分：承受短路的能力》；

③GB/T 1094.7《電力變壓器第7 部分：油浸式電力變壓器負載導則》；

④GB/T 7252《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》；

⑤GB/T 7595《運行中變壓器油質量標準》；

⑥DL/T 984《油浸式變壓器絕緣老化判斷導則》；

⑦DL/T 596《電力設備預防性試驗規程》；

⑧IEC 60450《Measurement of the average viscometric degree of polymerization of new and aged cellulosic electrically insulatingmaterials 新的和老化的纖維素電氣絕緣材料的粘均聚合度的測量》；

⑨IEEEC 57.140《Guide for the Evaluation and Reconditioning of Liquid Immersed Power Transformers 油浸式變壓器老化評估導則》。

2.3 變壓器狀態評估初步結論

2.3.1 該變壓器狀態評估的視狀圖(見圖1)

圖1 變壓器狀態評估后視狀圖Fig.1 Chart of transformer assessment

2.3.2 主變運行狀態列表及關注說明(見表1)

表1 主要運行狀態表Tab.1 Operational status of main transformer

綜合變壓器的運行狀態、歷史檢修數據報告，此次評估的主變為“異常狀態”。

2.4 評估過程

2.4.1 信息收集過程

2014年12月11日，技術人員在公司相關人員的配合下，對主變進行了現場勘察、記錄、拍照，了解主變的當前運行狀況及歷史運行信息。獲取了該主變的油化驗報告和部分電氣試驗報告。

2.4.2 現場勘察及客戶對此臺變壓器運行歷史的回顧

①主變本體油位正常，當前運行溫度：油頂層28 ℃，歷史最高溫度86 ℃。

②變壓器高峰負荷率為80%～90%,。③油箱滲漏油嚴重。

2.4.3 高級油色譜分析軟件(ADGA)分析結果(見圖2)

根據主變近期油色譜數據，油色譜軟件的分析結果為：主變油色譜正常。

圖2 高級油色譜分析結果Fig.2 Oil chromatogaphic analysis results

根據《GB/T,7252—2001 變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》分析，主變油色譜正常。

2.4.4 紅外成像溫度測量

使用 FLIR T610 紅外成像儀對變壓器進行檢測，在當前負荷下，油箱溫度、套管樁頭接觸點溫度正常，未發現有明顯的過熱點。

2.4.5 絕緣老化推算(見圖3)

圖3 絕緣變化推算結果Fig.3 Insulation aging calculated results

①基于該變壓器的運行歷史、平均負荷及運行溫度等信息，絕緣老化推算軟件給出的結果為：該變壓器當前繞組熱點處絕緣材料聚合度的殘存值DP＝425。

②依據絕緣老化評估軟件中給出的判據及電力行業標準《DL/T,984—2005 油浸式變壓器絕緣老化判斷導則》綜合評判，該變壓器當前絕緣有老化跡象，處于使用壽命的中晚期。

2.4.6 抗短路力校核

該主變為 1995 年產品，根據當時設計參數，對變壓器抗短路能力進行校核，其抗短路能力嚴重不足，不能滿足現行國標GB,1094.5—2008 要求，具體內容見附錄一。

2.4.7 狀態評估軟件(MTMP)給出的綜合評價

基于以上各項評估工具的輸出，此臺主變存在的主要問題為：

①該變壓器的抗短路能力嚴重不足，其低壓/中壓/高壓為58.3%,/57.4%,/100%,的最大短路電流，不能滿足現行國標GB,1094.5—2008要求。

②絕緣老化推算軟件分析結果表明，變壓器絕緣材料的聚合度DP＝425，處于使用壽命的中晚期。

③油箱滲漏油嚴重。

綜合評價結論：該變壓器處于“異常狀態”。

2.4.8 初步狀態評估的建議

①主變的抗短路能力嚴重不足，不能滿足電網運行要求，綜合變壓器的制造年代、使用年限、抗短路能力及絕緣老化狀況等因素，建議對變壓器進行更換，并有以下主要收益：

新變壓器將按照現行國家標準 GB,1094.5—2008進行設計、制造，其抗短路能力顯著增強，將完全滿足現行國標要求，提高了變壓器運行的可靠性。

新變壓器的能耗將顯著降低，符合國家節能環保政策，減少主變運行成本。主變為1995年生產，損耗較高，空載損耗為49.878,kW，負載損耗為240.661,kW；更換后的新變壓器，空載損耗約為 30,kW，負載損耗約為 220,kW，空載損耗和負載損耗均可降低約20,kW。變壓器的年能耗費Cch按目前國內電力系統常用的變壓器全壽命周期成本公式進行計算，如下：

式中：P0——變壓器的空載損耗(kW)；

Pw——變壓器的負載損耗(kW)；

Pf——變壓器的輔助損耗(kW)；

β——變壓器的負載率，取β＝80%；

Pr——綜合電價，取0.55元/(kW·h)；

η——年負荷損耗率，一般取0.608。

運行30年，總的能耗費計算見下式：

式中：r——通貨膨脹率取4%；R——社會折現率取8%,。

按上述公式計算，可以得出，變壓器運行 30年，可以節省電費約176萬元，大大降低變壓器的運行成本。

絕緣老化推算軟件分析結果表明，變壓器絕緣材料的聚合度 DP＝425，已處于使用壽命的中晚期，若不進行任何處理，繼續運行存在風險。更換后，新的變壓器壽命將進一步延長，可達40年，同時降低了故障率和事故率，提高電網運行的安全性和可靠性。

更換新的變壓器，可徹底解決主變存在的嚴重滲漏油問題。新變壓器的油箱將采用全焊死結構，使用系統內通用的密封結構設計原則和高品質的密封件，注重體積的配合和金屬件的加工水平，避免滲漏油的發生，減少運維工作量和運維成本。

②新變壓器建議配置：ABB的TEC ST、國電南自的油色譜在線監測裝置和鐵芯接地電流監測裝置等變壓器智能組件。這些智能設備可連續在線監測變壓器油中溶解的特征氣體含量、增長率和變壓器實時的鐵芯接地電流。通過故障診斷專家系統實時分析判斷變壓器是否存在故障及故障類型，并具有預測繞組最熱點溫度、評估絕緣老化程度、分析負荷狀況及過負荷能力等功能，為及時了解變壓器運行狀態，開展狀態檢修提供有力的支持。

③在主變更換之前，適時處理滲漏油。

3 結 語

通過這次評估分析，并結合供電運行安全以及經營的需要，作者單位已經將此臺變壓器列入更新改造計劃，籌措和安排資金，適時進行施工，確保區內供電系統的穩定經濟運行。■

［1］ 夏成軍，邱桂華，黃冬燕，等. 電力變壓器全壽命周期成本模型及靈敏度分析[J]. 華東電力，2012，40(1)：26-30.

［2］ 代文章．變壓器狀態綜合評估方法[J]. 電氣技術，2011(11)：41-43.

［3］ 鄺儉華. 電力變壓器及電力系統的電壓調整[J]. 科研，2015(3)：117-118.

The Application of Power Transformer Condition Assessment

LIANG Jun
(Tianjin TEDA Electric Power Company，Tianjin 300457，China)

This paper briefly describes functions of power transformer in the power supply system, factors influencing the safe operation, roles and significance of the transformer condition assessment. It points out that major electric power scientific research institutions and professional domestic transformer R&D teams have been actively exploring relative assessment systems. It uses an evaluation system of an internationally well-known enterprise to carry out condition assessment of main transformer of a load-center substation in TEDA, which realizes its real application in TEDA’s power supply system.

transformer；analysis；evaluation；application

TM41

A

1006-8945(2015)07-0046-03

2015-07-07