基于状态与风险评估的变压器检修措施

2014-06-18胡俊

中国新技术新产品 2014年6期

胡俊

摘要：本文的主要研究内容是基于状态与风险评估的变压器的检修，首先分析了会对变压器的正常运行造成影响的特征状态量及工况，对变压器的运行性能进行了评估，并从运行经济性及运行安全性的角度对变压器的运行风险进行了量化分析，在此基础上提出了相关的变压器的检修措施。

关键词：状态与风险评估；变压器；检修措施

中图分类号：TM70 文献标识码：B

变压器是电力系统中的非常重要的设备，其运行状态与整个电力系统的正常运行有着直接的关系，当前的电力系统运行过程中，既要关注其运行安全指标，由对其运行经济性指标作出了严格的要求，为了保证变压器的安全、经济性运行，需要对变压器的运行状态及运行风险进行定期的评估，以便于对其进行检修，其中的状态检修是一种非常有效的检修手段，本文就对基于状态与风险评估的变压器的检修进行简单分析。

一、变压器的状态评价与相关的风险评估

1 变压器的状态评价

在对变压器进行检修时，对其进行状态评价及风险评估是非常的必要的，在对其进行状态评价时，首先要综合的考虑其结构组成及系统常见故障，对历史故障、巡检、试验、负荷、运行环境、主附件的制造工艺、有载调压开关、变压器本体等各种因素进行综合的分析，然后针对以上的各种影响因素进行详细的分析、考虑，例如，上文中提到的试验因素，又可以进一步的细分为在线监测、带电检测、离线化学试验、离线电气试验等各种因素，而对其化学试验因素具有显著影响的因素又有很多，如绝缘纸老化测试、油质试验、气相色谱试验等，对其状态评价的各种因素及评价流程进行分析，得到其状态评价框图，如图1所示。

在变压器的状态评价的过程中，对于其每一种的状态，都应该结合实际的工况，将其进行合理的等级划分，将每一个等级的状态对于变压器的影响进行详细的分析，并以此设置出有效的等级系数，并且要将每一种状态量在整体的状态量中占有的比例值进行分析，以此得到有效的状态点权重，通过分析，得到表1所示的状态指数参数构成表。

表1中C1是依据变压器过去承担的实际负荷、运行年限及老化原理进行综合的分析语计得到的值，其计算公式可以用下式来表示：

式中，n表示的含义是变压器的运行年限，如果变压器的运行、工作时间超过一年，可以对上式进行如下的分解：

式中的C11（0）表示的含义是变压器处于初始状态时的状态指数，在计算的过程中，该值是一个已知的常数，fLi表示的是变压器工作的第i年中的负荷修正系数，而B表示的含义是变压器在工作过程中的老化速率，该值主要由变压器设计制造过程中所选用的绝缘材料的使用寿命来决定。在状态评价的过程中，如果是对一个特定的变压器进行状态评价，在计算的过程中，历史的负荷数据是一直的，并且变压器每年所承担的负载率的值是不相同的，可以通过上式进行精确的计算，但是如果在计算的过程中，对于其历史负荷的数据很难直接获取，可以采用fLi的值来进行代替计算，能够大大的简化计算量，其计算表示式如下式所示：

在对实际的状态分量进行计算时，可以采用加权平均的方式来进行计算，其计算公式可以用下式来表示：

式中的表示的是油色谱中的CO2/CO、C2H2、H4、C2、C2H6、CH4、H2的权重值，Di表示的是试验结果的状态分级。

2 变压器的故障率计算

在对变压器的故障率进行计算时，需要依据变压器实际运行中的故障统计数据来进行计算，但是在实际的运行过程中，选定某一特殊的变压器群体作为研究的实例，在对其历史故障进行分析时，其历史发生的故障不可能能够包含所有的故障类型，因此，在对其故障类型进行分析时，如果仅仅是靠各变压器的历史故障数据进行分析、分类，则难以得到精确的故障率数据，也有可能因为得到的故障数据是分散的分布，很难进行故障率的拟合，因此，在实际的故障率研究工作中，为了对故障率的计算模型进行有效的简化，将相关的故障对变压器的正常运行造成影响的严重程度作为主要的分类依据，来对变压器的故障进行分类，具体可以将其划分为以下几类：（1）重大故障，这类故障主要是指会对变压器的正常运行造成严重的影响，变压器的正常运行需要强制性的停止，对其检修需要十天以上的时间，将这类故障称之为变压器的重大故障；（2）中等故障，出现这类故障之后，变压器不需要停止运行，但是要立即对其进行检修，检修恢复的时长在十天以内；（3）小型故障，出现这类故障之后，对变压器的正常运行不会产生太大的影响，这类故障的检修时间也通常比较短，两天左右的时间就能使其恢复正常的工作状态。

要对变压器的故障率进行计算，首先要对其失效模型进行分析，而变压器的绝缘材料的机械性能及电气性能与其失效性能有着直接的关系，变压器的故障率在失效模型的曲线中的变化规律，随着时间的变化表现出类似于指数曲线的变化，其故障率的计算公式可以用下式来表示：

式中的C1表示的是通过状态评价之后，得到的变压器的综合状态指数，ri表示的含义是与故障类型对应的曲率系数；ki表示的含义是故障类型的比值系数，该值的大小与被评估的对象的整体故障率水平有关。

3 变压器的风险评估

相比于其他形式的风险评估，电力系统中的风险评估具有一定的特殊性，这主要是因为在电力系统中，各个电气设备之间都是通过一定的电气连接相连的，一旦有电气设备出现故障，会对其他与之相连的电气设备的正常工作产生严重的影响，并且一旦电气设备出现故障，不能进行正常的供电，会对人们的日常生活产生严重的影响，造成严重的社会效应。

对变压器的运行进行风险评估时，需要对其环境风险及人身安全、设备损失风险、电网性能风险等进行综合的分析。其中，环境风险是指，变压器出现故障之后，可能会导致的油泄露、引发火灾等潜在社会影响及环境事故，并且会对维修人员的人身安全造成潜在的威胁。设备的损失风险主要是指变压器出现故障之后，对相关的故障设备进行维修，将其恢复至正常运行状态所需要投入的人力成本及硬件成本。电性能风险是指变压器出现故障之后，短时间内需要进行负荷的转移，如果无法进行负荷的成功转移，会造成比较严重的供电损失。endprint

通过以上的分析，可以得到变压器的风险计算公式如下式所示：

其中，表示的是具体的某一台变压器的风险权重系数；表示的含义是与相关的故障类型所对应的故障后果；表示的含义是某一种类型的故障发生的故障率。

二、基于状态与风险评估的变压器检修措施

1 基于状态与风险评估的变压器的检修分类

对变压器的检修进行分类，依据油浸式变压器的检修导则可以将其划分为以下几类，具体的分类项目如表2所示。

2 基于状态与风险评估的变压器的检修决策

在对电气设备进行检修时，存在一定的特殊性，并且对其运行风险进行评估时，存在较多的不确定因素，在对其进行检修时，应该综合的考虑其状态评价及风险评估的结果，制定出合理的检修计划，如果变压器的整体运行状况较差，并且其使用年限也已经达到了设计使用寿命的百分之九十以上，在检修的过程中，建议对其整体进行更换，而如果其整体运行状况较差，但是还有较长的使用寿命，建议对其进行大型的检修。对于A、B、C类的检修，要在保证变压器的安全可靠性运行的基础上，开展检修工作，而对于D、E类的检修，要对变压器的检修成本、当前运行状态中的风险评估结果以及检修后的风险预测结果进行综合的考虑，以此来制定出合理的检修方案。

三、应用实例分析

为了对以上的研究结果进行有效的论证，本次研究中以某供电局的三个变电站中的变压器的风险评估及相关的决策作为实例来进行分析论证，以0～10之间的数值对变压器的状态评价结果进行表示，如果其值大于等于7，则说明变压器的设备状态较差，发生故障的概率很高；如果其值在4与7之间，这表明变压器在运行过程中存在劣化、老化等现象，如果其值小于4，则说明，变压器的运行状态良好，没有不良工作现象，具体的数值如表3所示。

通过对上表中的数据进行分析，可以看出这几台变压器的总体健康状况良好，并且评估的结果与变压器的实际运行状况相符，这说明，近期内，不需要对这几台变压器进行大范围的检修，只需要根据相关的风险评估的结果，对其进行E类检修工作，其具体的风险评估的结果如表4所示。

如果变压器运行过程中的风险值的具体数值要比对其进行技术改革所需的费用高时，站在经济性的角度对其进行分析，需要对其进行大范围的技术改革，由表中数据可以看出，C站中的变压器的风险值最大，这与其单台主变容量值最大，属于枢纽变压器等信息相符合。

结语

变压器是电力系统中的重要组成部分，在其运行过程中，出现运行故障是在所难免的，在对其进行检修的过程的，对其运行状态进行评价，并对其运行风险进行评估显得非常必要，本文就对其状态评价及风险评估进行了简单分析，并提出了相关的检修措施。

参考文献

[1]陆国俊，方育阳，覃煜.基于状态和风险评估的变压器检修策略研究[J].水电能源科学，2012（05）.

[2]陈立，郭丽娟，邓雨荣.基于状态和风险评估的老旧变压器安全经济性分析[J].南方电网技术，2010（11）.

[3]喇元，王红斌，陈忠东.基于状态评价及风险评估的输变电设备状态检修策略的研究[J].广东电力，2010（10）.endprint

通过以上的分析，可以得到变压器的风险计算公式如下式所示：

二、基于状态与风险评估的变压器检修措施

1 基于状态与风险评估的变压器的检修分类

对变压器的检修进行分类，依据油浸式变压器的检修导则可以将其划分为以下几类，具体的分类项目如表2所示。