芻議電力系統220kV變壓器檢修技術的運用

張振煌

（廣西百捷電氣有限公司 廣西南寧 530000）

芻議電力系統220kV變壓器檢修技術的運用

張振煌

（廣西百捷電氣有限公司 廣西南寧 530000）

在電力系統中，變壓器是極為重要的組成部分之一，其主要是通過電磁感應原理把兩種不同等級的交流電能調換，以便為電能的輸送提供有利條件，本文對電力系統220kV變壓器檢修技術進行詳細地闡述。

電力系統；220kV；變壓器；檢修技術

1 前言

隨著經濟和技術的發展，電網的安全穩定對社會的影響越來越大，同時電網向大容量、高負荷、高技術的方向發展對設備可靠性的要求越來越高。供電企業面臨更大的成本壓力，既要保證一定的設備可用率和供電可靠性，又要努力降低檢修成本的壓力。因此，如何全面提升供電企業的生產效率、提高自動化水平、保障供電可靠性、降低設備故障損耗，是當前供電企業面臨的重要問題。截止2015年，電力系統220kV的60臺變壓器中，可以分為以下三類：一類設備10個，二類設備20個，三類設備30個，沒有需要進行更換的四類設備，其設備的狀態等級以及所占的比例、設備狀態分布圖如表1、圖1所示。

表1 主變狀態等級以及所占比例明細表

2 電力系統變壓器檢修體制的發展歷程

圖1 變壓器狀態等級分布圖

設備檢修體制隨著生產力的提高、科技水平的進步而不斷進行著演變。在檢修體制演變的過程中，根據不同的行業特點、不同的設備管理要求，出現了各種追求不同具體目標的檢修方式。盡管檢修的目的多種多樣，但就檢修體制而言，歸納起來主要有三個階段，即事后維修、預防性檢修和狀態檢修。

2.1 事后維修

事后維修，也稱故障檢修，是最早的檢修方式，就是當設備發生故障或其他失效時進行的非計劃性維修，是一種壞了才修，不壞不修的檢修方式，又稱為“事故檢修”。事前無檢修周期和計劃，在設備發生故障失去其原有功能作用之后，再對設備進行檢修，以恢復其原有的功能。這種維修方式以設備出現功能性故障為判據，在設備發生故障己無法繼續運轉時才進行維修。因此需要付出很大的代價和費用來進行事后維修，這種檢修方式不但嚴重威脅著設備或維護人員的人身安全，而且維修存在著嚴重不足的問題。這種維修方式純粹是為了使發生故障的電氣設備能夠再次投入運行而實施，不能改善電力系統運行的安全性和可靠性。

2.2 預防性檢修

預防性檢修就是為了減少設備損壞，預防設備故障，事先擬定出定期檢修計劃，到了計劃規定的檢修周期，必須對設備進行檢修。它是一種以時間為基礎的預防檢修方式，可分為大修、中修和小修，修理的周期大多由設備制造廠或使用單位確定。根據設備磨損的統計規律或經驗，事先確定檢修類別、檢修周期、檢修工作內容、檢修備件及材料等的檢修方式。

2.3 狀態檢修

經過分析處理，判斷設備的健康和性能劣化狀態及其發展趨勢，并在設備故障發生前及性能降低到不允許極限前有計劃地安排檢修。這種檢修方式能及時地、有針對性地對設備進行檢修，不僅可以提高設備的可用率，還能降低檢修費用。目前，隨著市場競爭的口益加劇、工業生產自動化程度的不斷提高和企業對利潤最大化的不懈追求，維修策略也正逐步向著縱深發展。維修策略也正在充分吸收設備的全壽命管理、設備的故障模式建設、檢測技術和計算機技術等領域的成果，體現出基于風險的不同技術組合的多樣性趨勢。

3 變壓器繞組局部放電在線分析

3.1 原理

對不同變壓器繞組的測試發現，變壓器繞組普遍存在一個頻率特性，通過測量這個分量，并找到兩個電容分量與繞組上位置的對應關系，就可以精確測量并確定局部放電的大小和發生位置。通過局部放電的檢測與分析，可對變壓器的異物放電、繞組變形、絕緣破壞等事故隱患作出正確判斷。局部放電在線監測系統主要由高頻諧振式電流傳感器、抗干擾調節系統及信號采集系統組成。監測系統為窄頻帶系統，中心頻率280kHz，帶寬約 180kHz。

3.2 現場干擾的消除

由于局部放電信號的干擾較強，本監測裝置采用電磁兼容技術及軟硬件相結合的方法消除干擾。由于輸出電纜的電容嚴重影響傳感器的頻率特性，為了消除其對傳感器輸出特性的影響，采用有源電流傳感器。傳感器內部加驅動電容負載能力很強的前置放大電路，電源通過三芯電纜供電。前置放大電路選用高速運算放大器進行信號放大，傳輸信號的同軸電纜采用首端匹配方式。軟件采用自適應濾波、相關性分析、小波分析、分形和神經網絡等多種信號處理方法的結合，去除周期性噪聲，提取出有用的局放信號。由監測到的局部放電量、放電次數、放電相位形成三維譜圖，并通過神經網絡、專家系統進行模式識別，診斷出故障類型、放電區段等。

3.3 現場安裝

圖2 局放裝置的現場安裝示意圖

3.4 變壓器套管絕緣信息在線監測

變壓器套管絕緣信息在線監測是利用設備的運行電壓，通過無源傳感器在線測量變壓器套管的一次泄露電流、等值電容、介損等數據，通過自身連續監測的數據，以“縱比”（與同一設備連續檢測的數據比）為主，“橫比”（與同類設備的在線監測值比）為輔，對變壓器套管絕緣狀況進行實時檢測，并對其絕緣情況作出專家分析，供技術人員參考，及時發現變壓器套管絕緣隱患，減少變壓器故障的發生。

4 電力系統變壓器檢修案例分析

新橋站#1主變差動保護動，造成1M母線失壓，站內值班員到現場查看發現#1主變高壓側A相套管爆裂，同時有嚴重的滲油現象，引起差動保護動作，14：38站內值班員將情況報告變電主任及當值調度，調度下令將#1主變轉冷備用，然后轉供電。15：00變電檢修人員到站，同時要求調度將#1主變轉檢修處理故障。調度隨即下令將#1主變轉檢修，19：14檢修人員對A相套管進行了更換，#1主變恢復運行。經過連續48h不間斷監視，#1主變A相套管及各部位溫度正常，油位正常，無滲漏油點，無放電現象，聲響正常。

通過對拆下的高壓套管本體進行仔細檢查，#1主變套管爆裂、滲油由以下原因引起：

4.1 相套管裂紋是差動保護動作及滲油的根本原因

從拆下的瓷套管看，其上有一道明顯的裂紋，裂紋長度達到瓷套管的3/4，另外密封O型圈開裂，并有1/4圈脫落，此原因是造成差動保護動作及滲油的根本原因。

4.2 氣溫變化大及套管底部圓形鐵片座子安裝不到位是產生裂紋的主要原因

通過現場檢查，發現瓷套管底部圓形鐵片座子安裝不到位，呈現上下結合面開口間距不等，略微傾斜現象，這導致了瓷套管受力不均，應力分布大小不一的狀況，由于變壓器套管只有在大修期間才會進行瓷套管拆裝，因此安裝質量不良可追溯到上次大修期間，持續時間周期長。又由于近段時間氣溫變化大，在應力不平衡及熱脹冷縮的情況下，套管發生了破裂，直接導致了套管絕緣油的滲漏，同時絕緣下降引起放電并導致差動動作。

4.3 產品質量不良及運行時間長是瓷套管產生裂紋的重要原因

考慮瓷套管在出廠燒制過程中，機械強度等物理特性上未達到要求，并經長時間運行，老化劣化趨勢明顯，又加上近段氣溫變化大，因而最終是隱患發展成事故，導致了套管爆裂及滲油。通過以上分析可以發現，如果當時對變壓器進行基于效益的狀態檢修策略，可以有效預防此次事故的發生，從而減少不必要的經濟損失。根據本文所構建的檢修策略，通過在線監測技術對變壓器實施在線監測可以及時發現A相套管裂紋，通過紅外監測對變壓器溫度變化情況進行及時了解，結合配網生產管理信息系統和安全生產管理信息系統中的有關變壓器的原始信息，對情況進行初步判斷，在此基礎上對變壓器套管的壽命進行預測，從而有效的對變壓器套管進行相應的檢測和維護。

5 結束語

綜上所述，電力變壓器在電力系統中是極為主要的構成部分之一，其在不同程度上均會對整個電力系統220kV的安全穩定運行造成嚴重性影響，所以電力工作人員一定要高度重視電力變壓器的維護檢修工作。在線檢測手段相對傳統檢修而言，節省了大量人力、物力、財力，提高了設備的利用系數，加大了設備的安全水平，降低了設備的檢修風險。隨著在線檢測技術的進一步提高及監測項目的增加，在線檢測將逐步取代離線人工檢測，實現設備真正的狀態檢修。

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[2]林雪倩，蔡金錠，孫軼群.220kV變壓器運維檢修成本的灰色關聯分析模型及計算[J].電力科學與技術學報，2015，27（3）：58～61.

[3]孟 晗.芻議電力系統變壓器檢修技術與運用[J].低碳世界，2015（2）：45～46.

TM407

A

1004-7344（2016）06-0103-02

2016-1-26

張振煌（1985-），男，大專，主要從事變電檢修工作。