變壓器類設備狀態評價方法及應用分析

李曉綱 李予全 王 偉 鄭含博

（國網河南省電力公司電力科學研究院，河南 鄭州 450052）

隨著電力技術水平的進步，電力系統運維、檢修模式由過去的定期檢修、例行試驗和事后檢修相結合的模式逐漸轉變為狀態檢修模式。通過加強對輸變電設備狀態的檢測和監視，能夠提高設備的運行可靠性，保證電網安全穩定運行，而狀態檢修的核心是及時準確地評價設備的狀態，根據設備狀態評價的結果安排檢修，進而指導運維單位的技改、大修計劃的制定。因此，設備狀態評價工作在整個運維檢修體系中起到了至關重要的作用。狀態評價以定期評價和動態評價相結合的方式開展，以相關評價導則為依據。本文以某變電站變壓器狀態評價為例，從實際應用出發，詳細地闡述了變壓器狀態評價的方法及對評價結果的應用分析，為變壓器的運行維護提供了指導和依據。

1 設備狀態量收集

按照相關設備狀態評價導則和狀態檢修相關標準，在對變壓器進行狀態評價前，應盡可能收集變壓器的所有狀態量，包括投運前信息、運行信息、檢修試驗信息及其他信息等四類信息［1-3］。經過對某變電站主變狀態量的收集，作者了解到如下信息。

主變臺賬、監造報告、出廠試驗報告、交接試驗報告、安裝驗收記錄、新擴建工程有關圖紙；日常巡視、維護、運行記錄、缺陷記錄、消缺記錄；例行試驗報告、在線監測和帶電檢測數據以及經歷不良工況信息等。

2 變壓器狀態評價的全過程

設備狀態評價采用動態評價和定期評價相結合的方式，即每次獲得設備狀態量后，均應根據狀態量對設備進行評價，并保證對設備的總體評價每年至少一次，設備定期評價一般安排在年度檢修計劃制定之前［4-6］。圖1為變壓器狀態評價全過程。

變壓器的狀態評價以臺為單位，狀態評價即以評價導則為標準對每臺變壓器進行評分的過程。從三組避雷器的投運前的信息筆者可以掌握：花1#主變壓器為上海阿海琺變壓器有限公司生產，設備型號ODFS-250000/525，電壓變比525//230//36；花3#主變壓器為廣州西門子生產，設備型號ODFS10-250000/525，電壓變比525//230//36。

變壓器狀態評價按照設備部位分為：變壓器本體、變壓器套管、冷卻器系統、分接開關、非電量保護［7-9］。

圖1 變壓器狀態評價全過程

按照狀態量類型分為：家族缺陷、試驗、運行巡檢三類信息。

2.1 家族缺陷

根據兩組主變的生產廠家以及出廠序號，另外查閱各分部件的出廠信息均不屬于已認定家族型缺陷的設備，因此在該環節未出現扣分項。

2.2 試驗狀態量

首先查閱兩組主變的出廠試驗報告，兩組主變的出廠試驗報告及技術文件均符合相關標準；檢查兩組主變的交接試驗報告也未發現異常情況；例行試驗數據也屬于正常范圍。因此按照Q/GDW 169-2008《油浸式變壓器（電抗器）狀態評價導則》，變壓器狀態評價試驗部分沒有出現扣分項。

在評價中發現花#3主變曾經經歷過出口短路故障，通過查閱其出廠資料中的抗短路能力計算報告書，發現此次短路電流超過其允許最大短路電流的90%，應按照評價導則扣分：基本扣分×權重系數=10分。但根據要求在次變壓器經歷短路故障后進行了色譜、頻率響應、短路阻抗、繞組電容量等診斷性試驗，未發現異常，因此在本次評價中試驗項目不進行扣分，且上述所扣10分也予以清除。

2.3 運行巡檢狀態量

變壓器設備的狀態評價針對運行巡檢環節需要按照設備各部位有針對性地進行，并配合巡視記錄、檢修記錄及主控室相關數據綜合對比，完成狀態評價工作。

2.3.1 變壓器本體

對某變電站兩組主變進行運行巡檢的狀態量評價時，按照評價標準打分表進行相關狀態量確認。評價過程中發現花#1主變A、C兩相呼吸器存在滲油現象，標準描述為呼吸器油封異常，屬于II級劣化，如圖2所示，應按照評價導則扣分：基本扣分×權重系數=8分。

圖2 500kV花#1主變A相呼吸器油封滲油情況

評價過程中發現花#1主變B相呼吸器存在硅膠變色的情況，正常情況下帶有水分的空氣從變壓器（電抗器）呼吸器下部進入，經硅膠干燥后進入油枕，因此，呼吸器內下部的硅膠先吸濕變色。當呼吸器上部或其與油枕間的連管密封不良時，帶有水分的空氣將不經過呼吸器而直接進入油枕，水分僅使呼吸器內上部的少量硅膠變色。此時，呼吸器的干燥作用也將失去。因此，在評價導則中規定扣分情形為：硅膠潮解變色部分超過總量的2／3或硅膠自上而下變色。對于此臺主變應按照評價導則扣分：基本扣分×權重系數=8分。現場記錄照片如圖3所示。

圖3 花#1主變B相呼吸器硅膠變色情況

2.3.2 變壓器套管

變壓器套管運行巡檢所需確認的狀態量主要為：外絕緣是否滿足要求、外觀是否完整、油位異常狀況［10］。

根據該變電站所處污穢等級分布圖情況，該處污穢等級為d級，查閱變壓器套管絕緣爬距為3.1cm/kV，滿足外絕緣要求；現場觀察套管完整性和油位情況，均未出現異常扣分情況。

但在進行紅外測溫時，紅外圖譜如圖4所示。發現花#1主變C相套管頭出現過熱情況，其中套管接頭最高溫度達到42.7℃，而此時環境溫度為3℃，按照DL/T 664-2008《帶電設備紅外診斷技術應用導則》的規定，計算相對溫差為80%，對照電流致熱型設備缺陷診斷判據，此缺陷為嚴重缺陷。

參照評價導則的規定，該相變壓器套管處于IV類劣化程度，標準描述為：接頭發熱或套管本體溫度分布異常，對于此臺主變應按照評價導則扣分：基本扣分×權重系數=30分。

圖4 #1主變紅外測溫

表1 紅外測溫計算表

2.3.3 冷卻（散熱）器系統

變壓器設備冷卻系統狀態評價主要關注三方面內容：電機運行、控制系統和滲漏油情況。風機、油泵、水泵狀態必須保持良好，才能保證冷卻系統的順利工作；控制系統作為冷卻系統的核心，為保證冷卻裝置的可靠運行，需要為冷卻系統配備兩套獨立的電源裝置和控制系統，并定期切換，保證兩套電源均處于正常狀態；滲漏油情況主要檢查潛油泵的負壓區，由于油泵負壓區氣壓較低，若出現滲漏油情況，在日常運行中外圍潮氣易進入油循環系統，因此，負壓區的滲漏油必須引起注意。

對該變電站主變壓器進行狀態評價過程中未出現冷卻器系統的扣分情況。

2.3.4 分接開關

分接開關在狀態評價導則內分為：有載調壓開關和無勵磁調壓開關兩類不同的評價標準［11］。該500kV變電站主變壓器為無勵磁調壓方式，主要關注檔位指示情況是否清晰；而針對站內35kV站用變系統，為有載調壓方式，按照評價導則對其進行評價，關注有載分接開關油位、滲漏油、呼吸器等外觀檢查，另外還應對照檢修試驗記錄和運行記錄，檢查變壓器分接開關動作次數是否超過廠家規定次數。該變電站35kV站用變狀態評價中主要發現有載分接開關呼吸器硅膠變色和滲漏油情況，動作次數未超標。對于此臺主變應按照評價導則扣分：基本扣分×權重系數=8分。

2.3.5 非電量保護狀態量

圖5 歷史最高溫度指針失靈

圖6 繞溫讀數低于油溫讀數

圖7 主控室和現場油溫計讀數不一致

關于變壓器設備狀態評價非電量保護狀態量主要包括：溫度指示情況、油位指示情況、壓力釋放閥、油流繼電器、遠方就地指示一致性情況。在對該變電站變壓器進行評價過程中發現#1主變存在繞溫表、油溫表以及遠方就地指示一致性存在缺陷，其中油溫表出現歷史最高溫度指針失靈、繞溫讀數低于油溫讀數、主控室溫度與現場指示不一致等情況。具體情況如圖7所示。

3 狀態評價結果及檢修策略制定

3.1 狀態評價結果

根據變壓器評價導則相關規定，各部位評價標準如表2所示。

表2 各部位評價標準

以#1主變C相為例填寫狀態評價表如下所示。

評價指標狀態定級合計扣分/單項扣分本體正常狀態8/8套管嚴重狀態30/30冷卻系統正常狀態0/0分接開關正常狀態0/0非電量保護正常狀態0/0

其他變壓器分別對照評價導則進行狀態定級。

3.2 檢修策略制定

狀態評價工作的最終目的是利用狀態評價結果指導狀態檢修策略，方便運維單位科學合理的安排檢修［12］。根據該變電站變壓器設備的狀態評價綜合情況，提出合適的狀態檢修策略。由于該變電站變壓器設備狀態評價結果除#1主變C相套管出現嚴重狀態外，其余設備均為正常狀態，因此針對其他設備提出C類檢修建議。

3.2.1 呼吸器問題

針對呼吸器滲漏油問題，檢查滲漏油原因，對存在缺陷呼吸器油杯進行更換；硅膠變色情況嚴重的應及時更換硅膠，自上而下變色的呼吸器初步判斷存在上部漏氣情況，應安排檢修更換。

3.2.2 油溫指示問題

針對部分油溫表讀數不準確，需進行更換；針對主控室與現場讀數不一致問題，應檢查信號傳輸及數據顯示問題，保證信號傳輸可靠準確。

關于處于嚴重狀態的#1主變C相套管，根據現場紅外測溫以及歷史檢修記錄判斷為套管接頭與引下線之間接觸不良造成過熱，由于當時處于冬季，用電負荷沒有達到很高水平，建議運維單位在夏季用電負荷到來前進行停電加固，保證迎峰度夏期間變壓器設備的安全。

4 結束語

變壓器作為電力系統中最重要的設備，對整個系統的可靠供電有著極其重要的作用，在日常運行維護中充分利用各種方法掌握變壓器設備的運行狀態，對其進行狀態評價，是消除變壓器安全隱患和保證設備安全運行的重要手段，為實現變壓器狀態檢修工作提供了科學的指導。應將變壓器設備狀態評價工作逐漸規范化、常態化，培養專業人才，深入分析評價結果，保證變壓器設備的全壽命周期管理，為制定科學合理的技改大修計劃提供支撐。

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