電力變壓器狀態(tài)檢修技術與評價方法

華能浙江清潔能源分公司馬君燕

南京世秦自動化科技有限公司胡心平 楊青青

摘要：實行電力設備狀態(tài)檢修是設備檢修模式科學發(fā)展的必然，是電力企業(yè)提高供電可靠性指標、合理降低設備檢修維護費用、提升勞動生產(chǎn)率的主要途徑。文中主要以變壓器為例，介紹了狀態(tài)檢修系統(tǒng)、狀態(tài)評價方法及狀態(tài)檢修決策，以供發(fā)電企業(yè)參考學習。

關鍵詞：變壓器;狀態(tài)檢修;在線監(jiān)測;狀態(tài)評價

1背景

隨著電力科學的進步和應用技術的不斷孝，電力設備正在向智能化、科技信息化化及自動化的方向不斷邁進，電力設備的安全可靠運行直接關乎國民經(jīng)濟健康可持續(xù)發(fā)展。設備檢修己經(jīng)不僅僅是需要在增加資金和人力等方面的問題，更是需要越來越高的技術的問題。將計劃檢修與狀態(tài)檢修做個比較，不難發(fā)現(xiàn)兩者的根本差別不是在于計劃性，而是維修工作的科學性和合理性。

狀態(tài)檢修是當前所有檢修方式中，耗費最低、技術最先進且可靠性最高的維修制度，它為設備安全、全性能、長周期、穩(wěn)定、高效優(yōu)質運行提供了可靠的技術和管理保障。真正做到應修必修，修必修好的目標。此外，狀態(tài)檢修的直接效益體現(xiàn)在：設備使用壽命和使用周期不斷延長、維修贊用大量節(jié)約、電力系統(tǒng)供電以及電能可靠性不斷提高、檢修風險的大為降低等。

其他的一些檢修方法，雖然能夠在一定程度上保證設備安全運行，但有時會造成無效檢修，浪費人為物力。

2變壓器狀態(tài)檢修系統(tǒng)

電力設備的狀態(tài)檢修，是根據(jù)先進的狀態(tài)監(jiān)視和診斷技術以及可靠性和壽命預測等手段提供的設備狀態(tài)信息，來判斷設備的異常和預知設備的故障，在故障發(fā)生前進行的方式，即根據(jù)設備的狀態(tài)來安排檢修計劃，實施設備檢修。

44 I EPEM 2018.10

理論上來說，狀態(tài)檢修是比預防檢修層次更高的檢修體制，是集預知檢修、預防性定期檢修、事后檢修、以可靠性為中心的檢修方式為一體的優(yōu)化檢修方式。

圖1是狀態(tài)檢修的一個簡化決策流程研究和實踐證明，任何設備故障都會有一些跡象表明，從正常狀態(tài)到故障設備狀態(tài)信號發(fā)生，有其自身的發(fā)展過程，通過監(jiān)測的狀態(tài)參數(shù)，捕捉狀態(tài)參數(shù)的變化，故障萌發(fā)點或潛在的故障點，然后進行分析，發(fā)現(xiàn)故障位置的變化規(guī)則的性質。

狀態(tài)檢修工作的實施是一個閉環(huán)系統(tǒng)。設備狀態(tài)信息主要來自設備的狀態(tài)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)、設備的投運年限、設備正常運行過程中的所處的健康情況，即存在的那些障礙異常、缺陷、相關檢修報告、開關類設備的開斷容量，這些數(shù)據(jù)應當是平時的積累、電力系統(tǒng)的安全監(jiān)視(主要內容是電壓監(jiān)視、過負荷監(jiān)視、事故順序記錄、事故追化記錄、頻率考核記錄等)、設備所處的環(huán)境狀況數(shù)據(jù)(包括環(huán)境溫度、濕度、風向、風速、污染水平、閃電活動等)，依據(jù)所獲得的設備狀態(tài)信息，進行狀態(tài)評估系統(tǒng)的分析判斷。

狀態(tài)評估基于專家系統(tǒng)或人工神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)進行。狀態(tài)評估結果最終要進入狀態(tài)信息數(shù)據(jù)庫進行故障的判斷。狀態(tài)檢修的分析步驟主要有：

建立設備狀態(tài)模型。就是所有的試驗數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)作為輸入設備，通過該模型，可望得到設備的狀態(tài)，這是一個關鍵的狀態(tài)分析。

狀態(tài)分析。這是分析過程的基礎上建立的模型，輸入各種設備的狀態(tài)參數(shù)，分析當前狀態(tài)和未來的發(fā)展趨勢。狀態(tài)的分析根據(jù)功率水平、信息狀態(tài)、不間斷地信息采集分析。采集參數(shù)包括高功率的測試數(shù)據(jù)、根據(jù)數(shù)據(jù)源的相應方法、通過比較規(guī)則標準、比較測試數(shù)據(jù)、呈相位比較法、歷史比較法和其他方法如色譜法、三比值法，TD圖法，神經(jīng)網(wǎng)絡方法。

狀態(tài)檢修建議。基于現(xiàn)狀分析，得出當前的狀態(tài)和設備的發(fā)展趨勢。狀態(tài)檢修分析的重要依據(jù)是檢修周期和設備的檢修歷史記錄。在狀態(tài)檢修的過程中，專家分析系統(tǒng)的關鍵要素之一，是基于監(jiān)測設備的狀態(tài)信息，可以反映設備的運行狀態(tài)標志，并對這些信息進行分析判斷是否有故障，以及設備故障的位置和性質，確定故障原因并得出結論，指導檢修計劃。

3評價方法

3.1狀態(tài)量構成

原始資料。主要包括銘牌參數(shù)、型式試驗報告、訂貨技術協(xié)議、設備監(jiān)造報告、出廠試驗報告、運輸安裝記錄、交接驗收報告等。

運行資料。主要包括運行工況記錄信息、歷年缺陷及異常記錄、巡檢情況、不停電檢測記錄等。 檢修試驗資料。主要包括檢修報告、例行試驗報告、診斷性試驗報告、有關反措執(zhí)行情況、部件更換情況、檢修人員對設備的巡檢記錄等。

其他資料。主要包括同型(同類)設備的運行、修試、缺陷和故障的情況，相關反措執(zhí)行情況，其他影響油浸式電力變壓器安全穩(wěn)定運行的因素等。

3.2狀態(tài)評價

狀態(tài)檢修的重點，是正確和科學的給出電力變壓器的工作狀態(tài)，建立合理的評估體系，確定設備的評估結果。狀態(tài)檢修依據(jù)的是設備的相關資料，如設備的出廠數(shù)據(jù)、工作過程中各類指標的相關數(shù)據(jù)等。根據(jù)對電力變壓器各種運行試驗數(shù)據(jù)的綜合分析，可望得出變壓器的健康狀態(tài)，這是保證電力變壓器穩(wěn)定可靠運行的主要指標。

一般來說，設備的狀態(tài)情況分為四個級別，按照狀態(tài)的好壞程度依次為正常狀態(tài)、注意狀態(tài)、異常狀態(tài)及嚴重狀態(tài)。對應的權重分別為權重1、權重2、權重3、權重4，其系數(shù)為1、2、3、4。權重1、權重2與一般狀態(tài)量對應，權重3、權重4與重要狀態(tài)量對應。視狀態(tài)量的劣化程度從輕到重分為四級，分別為I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級。其對應的基本扣分值為2、4、8、10分。狀態(tài)量的權重、劣化程度及對應扣分情況如表1所示。

4變壓器狀態(tài)評價及狀態(tài)檢修

4.1評估分析系統(tǒng)

變壓器狀態(tài)檢修評估分析系統(tǒng)其原理結構圖如圖1所示。設備狀態(tài)分析模塊對變壓器進行分析，然后進入設備狀態(tài)評估流程，依據(jù)評估結果制定生產(chǎn)計劃。完成狀態(tài)分析后，形成狀態(tài)檢修評估報告及匯總表，遞交檢修計劃會討論。

圖2變壓器狀態(tài)檢修評估分析系統(tǒng)其原理結構圖

狀態(tài)檢修的重點，是正確和科學的給出電力變壓器的工作狀態(tài)，建立合理的評估體系，確定設備的評估結果。根據(jù)對電力變壓器各種運行試驗數(shù)據(jù)的綜合分析，可以得出變壓器的健康狀態(tài)，這是保證電力變壓器穩(wěn)定可靠運行的主要指標。

4.2評價方法

設備的狀態(tài)評化分為部件評價和整體評價兩部分。對于備部件的評價是依據(jù)表1對不同狀態(tài)量進行捆分的疊加。

評價的原則是，部件的評價應同時考慮單項狀態(tài)量的扣分和部件合計扣分情況;當任一狀態(tài)量單項扣分和部件合計扣分同時達到規(guī)定的正常狀態(tài)時，視為正常狀態(tài);當任一狀態(tài)量單項扣分或部件所有狀態(tài)量合計扣分達到規(guī)定的注意狀態(tài)時，視為注意狀態(tài);當任一狀態(tài)量單項扣分達到規(guī)定的異常、嚴重狀態(tài)時，視為異常狀態(tài)或嚴重狀態(tài)。

油浸式電力變壓器整體狀態(tài)評價應綜合其部件的評價結果。當所有部件評價為正常狀態(tài)時，整體評價為正常狀態(tài);當任一部件狀態(tài)為注意狀態(tài)、異常狀態(tài)或嚴重狀態(tài)時，整體評價應為其中最嚴重的狀態(tài)。

4.3狀態(tài)檢修

根據(jù)設備最終評估結果的不同，確定和采用不同的狀態(tài)檢修方法和檢修內容。按照狀態(tài)檢修工作中檢修的具體情況、檢修的設備部件和檢修實質的不同，可以把變壓器的狀態(tài)檢修工作劃分成不同的檢修類別。

其中，變壓器本體的所有部分的檢查、相關性試驗和維修看作是I類檢修。變壓器其中一部分的查看，或者設備部件中的一部分的查看、試驗、修理和替換看作是Ⅱ類檢修。變壓器相關性檢查、維修和進行相關性的試驗看作是Ⅲ類檢修。在不停電的條件下對變壓器進行表面的檢查、維修和帶電測試看作是Ⅳ類檢修。前三類是停電檢修，最后一類是不停電檢修。如表3所示。

評估結果為正常狀態(tài)的變壓器，采用檢修策略1。檢修策略1的具體內容就是對交壓器執(zhí)行Ⅲ類檢修。根據(jù)變壓器運行的實際情況和實際需要，在對變壓器執(zhí)行Ⅲ類檢修之前，可以適當安排執(zhí)行Ⅳ類檢修。其中，Ⅲ類檢修的執(zhí)行時間可按照正常周期執(zhí)行，也可以延長一年實踐執(zhí)行。

最終評估結果為注意狀態(tài)的變壓器，采用檢修策略2。檢修策略2的詳細內容就是對變壓器采取Ⅲ類檢修，在此基礎上，對那些評估結果為注意狀態(tài)的部件應適當安排執(zhí)行Ⅳ類檢修。

評估結果為異常狀態(tài)的變壓器，采用檢修策略3。其內容是，根據(jù)具體的評估結果確定最終的檢修類型，并根據(jù)實際情況按時安排檢修。注意，在執(zhí)行停電檢修前應加強執(zhí)行Ⅳ類檢修。

對于評估結果顯示為嚴重狀態(tài)的變壓器，應采用檢修策略4。該檢修策略與檢修策略3相似，所不同的是，由于變壓器的情祝是處于嚴重狀態(tài)，所對于檢修的安排應該是及時的，盡量縮短安排檢修的時間，以免造成更嚴重的后果。

4.4經(jīng)濟效益

設備采用狀態(tài)檢修后最明顯的變化是，取消了沒有必要的檢修項目，通過在線、離線的檢測手段，提高了設備的可靠性。 狀態(tài)檢修分析后，可取消原來不需要的檢修項目，取消項目減少的費用包括人工費用和備件費用，延長了設備的檢修周期。

狀態(tài)檢修分析后，能夠及時發(fā)現(xiàn)設備的隱性故障.降低了故障模式發(fā)生后出現(xiàn)后果的概率，提高了設備可靠性，增加項目產(chǎn)生的經(jīng)濟效益可以分為顯性和隱性。

5小結

電力變壓器的狀態(tài)檢修無論在狀態(tài)信息采集、狀態(tài)診斷方法、檢修策略和監(jiān)測方法等方面都有很多值得深入研究。全面實施狀態(tài)檢修工作，是設備檢修模式科學發(fā)展的必然，是電力企業(yè)提高供電可靠性指標、合理降低設備檢修維護費用、提升勞動生產(chǎn)率的主要途徑。