500 kV老舊變壓器維護檢修方案

喬亞軍，蔡蒂，刁均偉

（廣州供電局有限公司，廣州510620）

500 kV老舊變壓器維護檢修方案

喬亞軍，蔡蒂，刁均偉

（廣州供電局有限公司，廣州510620）

針對老舊500 kV殼式變壓器，從其存在的缺陷和隱患兩方面分析檢修處理的必要性，提出技改更換、返廠大修、現場診斷性檢修3種方案，通過技術分析與資產全生命周期成本分析確定實施現場診斷性檢修，提升設備性能。通過該項工作，總結了老舊主變壓器（大型電力設備）缺陷與隱患處理方法，力求達到效能、風險、成本最優，提升設備利用率、節約運維成本。

變壓器；診斷性檢修；資產全生命周期成本

1　設備概況

某站一組500kV主變1992年7月投入運行，殼式結構，三相分體布置，容量750MVA。1992年7月在500kV增城站投產運行，負載率超過60%，近幾年超過80%，最高負荷率達到99.24%。

1.1設備本體

該主變投運超過20年，密封系統及部分組件老化較為明顯，如低壓套管密封件等部件已出現老化現象；還發生過多次油泵同時啟動造成輕瓦斯發信、溫度表試驗不合格等缺陷。

1.2變壓器油

三相本體絕緣油總烴含量自2006年以來超注意值［1］，且呈緩慢增長趨勢，最高值達到260 μL/L，按三比值法判斷存在低溫過熱缺陷。三相本體絕緣油中含氣量從2005年2月開始超注意值，其值略有浮動但總體較為平穩，最高時分別為4.2%、4.1%、4.4%［2］。三相油流帶電傾向性［3］最高為173.7 pC/mL，雖滿足廠家控制標準且趨勢穩定，但要高于廣東省內絕大多數500 kV變壓器。檢測抗氧化劑含量為0.05%，遠低于運行中油抗氧化劑含量規定值下限0.15%；采用旋轉氧彈法測試主變絕緣油氧化安定性［4］，結果顯示存在快速老化的風險。

1.3設備隱患

主變未承受超過主變承受短路能力的短路電流沖擊，但運行期間曾發生37次出口短路故障，高、中、低壓側最大穿越電流分別為4.9 kA、6.2 kA、15.59kA，主變繞組承受短路能力三側分別為6.93kA、8.82 kA、18.14 kA，考慮到沖擊的累積效應［5-6］，繞組可能會有一定程度損傷。該類型主變曾發生油隙擊穿故障［7］，高壓套管均壓球可能存在設計缺陷或相關隱患。另外，該主變所處500 kV變電站非常重要，如出現單相短路可能會導致上級直流輸電線路換相失敗，如單相短路且開關拒動，可能引起系統穩定破壞。

因此，為確保區域輸電線路及系統安全穩定運行，降低設備故障率，需采取措施提升該設備性能。

2　處理方案及分析

2.1處理方案

方案1：更換為一臺全新同容量三相變壓器，設計壽命為30年，投資約3 700萬元。

方案2：將現有變壓器返廠大修后繼續使用。該設備設計壽命為30年，已運年22年，設備大修后檢修后性能有一定提升但主要組件未變，考慮設備運行的可靠性，估計大修后可再投入運行10年，投資約2 400萬元。

方案3：對現有三相變壓器進行診斷性檢修，一方面進行開蓋檢查與試驗檢查，確認設備性能；另一方面，根據檢查結果對損壞部分進行修復、對存在隱患的易損件進行更換，提升設備性能。本方案實施后，估計可再投入運行5年，投資約370萬元。

2.2方案比較

3種方案從技術上分析，均可以保證在一定時期內設備風險處在可控范圍之內，達到安全穩定運行的條件。但3種方案投資差異巨大，擬對其進行資產全生命周期成本技術分析［8］，選擇性價比最高的方案實施。

資產全生命周期成本（LCC）包括投資成本、運行成本、檢修維護成本、故障損失成本和退役處置成本［9］，均以現值計算。投資成本包括設備購置費、安裝調試費、建筑工程費、拆除工程費等；運行成本即日常巡檢費用，包括人工、機具、儀器、車輛等；檢修維護成本即大修及返廠修理費用；故障成本包括故障檢修費用與故障損失費用；退役處置成本包括設備退役處理費與設備殘值。分析結果如表1所示。

計算過程中，項目費用、設備壽命及檢修后剩余壽命均按給定值進行計算；設備以平均年限法進行折舊［10］，設備壽命平均分配在整個設計壽命周期內，設備的一次投入按年限分攤并折算為現值（簡稱為下文中的“年值”），設備殘值統一以原值的5%計算；運行成本與檢修維護成本均按實際情況進行核算；故障成本僅考慮設備自身原因引起的故障，排除人為因素引起的異常故障率。

根據以上分析，方案3的年值遠小于方案1、2的年值，在保證設備安全的前提下具有很強的經濟性。因此，綜合技術、經濟分析結果，對本臺變壓器的維護檢修選擇方案3。

3　診斷性檢修實施處理

試驗方面，完成繞組變形試驗、局放試驗、空載電流及空載電流測量、變壓器油全項目分析檢驗等項目，試驗結果基本合格，修后油化試驗表明油品合格且部分指標明顯改善。

檢修方面，完成正壓試漏、更換瓦斯繼電器、更換低壓套管、更換油枕膠囊、改善變壓器油品、變壓器內部檢查，消除設備缺陷和隱患，檢查結果表明，驗證高壓套管均壓球已進行絕緣化，未發現放電痕跡和過熱現象，器身各部件緊固無明顯松散現象，器身表面清潔干凈，絕緣件較新且富有彈性。

診斷性檢修工作內容涵蓋現有現場施工技術手段，對變壓器器身可視部分進行檢查，通過試驗、檢修基本全面掌握了設備狀態，同時消除已有缺陷，提升設備性能，設備狀態由注意變為正常。

4　老舊變壓器處理策略

隨著時間的推移，電網設備將會越來越多處于壽命中后期，部分元件會老化，各種缺陷相繼出現。此時，設備主要性能劣化不大且具有較長的剩余壽命，但持續運行可能存在安全隱患。

此時，一般難以通過常規試驗手段掌握變壓器及其關鍵部件的狀態，很難制定針對性的運維策略。對變壓器等關鍵設備，應制定合理的運維策略，在保證設備運行可靠性的前提下，提升設備利用率、控制運維成本，實現效能、風險、成本最優。處理方法如圖1所示。

1）對存在缺陷或者隱患的設備進行技術與安全評估，確認是否需要進行處理。處在該環節的設備一般情況比較復雜，無固定的技術標準可依，因此需借助專家的經驗、參考相關標準確定。

2）方案選擇。一般來說，設備性能的提升主要有更換、返廠大修、現場診斷性檢修3種方案。如果三種方案均能達到提升設備性能的目的，則可通過資產全生命周期成本分析，選擇成本較低的方案。

圖1　老舊設備處理方法

3）制定技術方案。確定項目的實施內容，完成人員、機具、材料等的準備工作。該部分工作確定時難度較大，必要時需經驗豐富的專家參與指導。如本臺主變的技術方案確定曾征求了南方電網、廣東電網、國內部分變壓器廠家的意見。

4）現場實施。診斷性檢修與更換、返廠大修相比，施工環境復雜且施工條件苛刻，需重點做好現場施工的安全與質量管控。

5）投入運行并加強運行監控。進行診斷性檢修后的主變，投運初期不宜過負荷運行，應做好油色譜、溫度等監控工作，以檢驗檢修后的設備狀況。

5　結語

通過對老舊500kV殼式變壓器的診斷性檢修工作，探索了該類型設備的處理方法，為老舊大型電力變壓器狀態檢修提供借鑒經驗。

［1］DL/T 596—1996電力設備預防性試驗規程［S］.

［2］Q/CSG 114002—2011電力設備預防性試驗規程［S］.

［3］DL/T 1095—2008變壓器油帶電度現場測試導則［S］.

［4］邵麗驊.大型變壓器油抗氧化與抗老化性能研究［J］.安徽化工，2009，35（6）：43-45.

［5］GB 1094.5—2008電力變壓器第5部分：承受短路的能力［S］.

［6］李洪春.提高變壓器抗短路能力的方法［J］.變壓器，2006，43（8）：1-5.

［7］羅拓.香山站500 kV 1號殼變A相故障處理及分析［J］.廣東輸電與變電技術，2008（3）：46-48.

［8］張遠，王佳.全壽命周期成本技術在電力行業中的應用［J］.電源學報，2013（4）：26-29.

［9］殷可，郁東升.LCC方法評價500 kV變壓器的研究與應用［J］.華東電力，2009，37（11）：1 916-1 917.

［10］李欣.基于LCC分析的電站設備維修優化研究［D］.北京：華北電力大學，2011.

Maintenance and Repair Work for 500 kV Old Transformers

QIAO Yajun，CAI Di，DIAO Junwei
（Guangzhou Power Supply Bureau，Guangzhou 510620，China）

The necessity of maintenance for an 500 kV old shell-type transformer with defects and hidden troubles is analyzed. Three methods such as old equipment replacement，factory repair and field repair are presented to improve the performance of the device.Through technical analysis and life cycle cost analysis，the third method is chosen and implemented because more great technical and economic advantages.Through this work，a processing method of the old large power transformer with defects and hidden troubles is summarized.This method can balance three factors such as efficiency，risk and cost.Optimal solution is given to improve equipment performance and reduce maintenance costs.

transformers；diagnostic maintenance；total assets life cycle cost

TM41

B

1007-9904（2015）10-0064-03

2015-07-20

喬亞軍（1982），男，高級工程師，從事高壓設備技術管理與電力設備狀態監測技術研究相關工作。