电力变压器维修和维护方法探析

钟振鹏

摘 要：电力变压器是电力系统以及生产企业的重要枢纽设备，其安全运行的可靠性在很大程度上决定了电力系统的可靠性和企业的经济效益。因此根据电力变压器的容量以及电压等级、所处位置的重要性，对变压器进行科学有效的检修和维护，是十分必要的，不仅可以节约资源、节省能源，而且可以为企业带来长远的利益。文章提出目前一些常规的有效检修和诊断方法，并对方案进行比较，提出了一些新的变压器维修和维护方法，旨在延长变压器的使用寿命，为电网的可靠运行，提供理论支撑。

关键词：电力变压器；诊断检修；维护维修

中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）05-0095-02

1 电力变压器维修和维护的意义

电力系统的稳定运行，基于发电、输电、变电、配电、用电五个部分，电力变压器处在中间的变电环节，位置和作用至关重要。变压器将一种交流电压、电流转换为同频率的另一种电压、电流的电器设备，其本质可以看做是一种静止电机。

在电网中，变压器是枢纽核心，承担着承上启下的抬高或者降低电压的重任，不考虑损耗时其本身并不消耗功率，起到传递功率和能量的作用。其运行的可靠性直接影响电网的稳定性和可靠性。随着电网的日益壮大，用户需求量增多，变压器的负荷也越来越重，变压器的检修和维护问题越来越得到重视。

变压器是电力系统中的重要设备，变压器一旦发生故障，往往会造成局部或全局设备的停运，导致断电事故的发生，给生产企业带来巨大的直接经济损失，严重时可能会危害到设备、人员的安全，造成严重后果。

据统计，我国每年发生的影响重大的电网事故中，由变电器设备发生故障造成的事故占49%，将近一半，变压器安全可靠的运行显得尤为重要，由此可见，电力系统以及各生产企业应当重视并加强对变压器的维修维护工作，使其保持良好的工作状态，防微杜渐，避免严重的用电事故发生，从而间接地为电力系统以及企业带来效益。

对变压器进行维修维护，要基于设备故障诊断的基础上，为了避免不必要的浪费以及降低维修对变压器寿命的影响，对变压器的故障诊断是非常必要的。目前，国内外在变压器故障诊断方面均有很多研究成果。

由于大型电力变压器造价昂贵，故障检修复杂，维修费用高，给电网以及企业带来很大的经济损失，因此对变压器的故障诊断变得尤为重要。准确合理的诊断方案不但可以节省时间节约成本，而且可以有效的为变压器的维修提供理论依据，为电力系统的稳定运行提供了保障。目前关于电力变压器的诊断方法主要有以下两点：

①油中溶解气体分析法。

②基于计算智能的方法。

本文重点研究了变压器的诊断检修方法，以及维修维护方面的问题。为电力系统中变压器的可靠运行提供一种检修维护的方案。

2 变压器故障诊断方法

2.1 油中溶解气体分析法（DGA）

针对油浸式电力变压器的内部故障，一种常规的检测方法是油中溶解气体分析法。

有资料显示，油中溶解气体分析法检测出的变压器故障占电力系统中变压器故障的一半以上。油浸式变压器在发生故障时，主要产生七种气体：甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、氢气、一氧化碳、二氧化碳。可以分析油中主要七种成分的气体含量和比例来判断并分析故障类型和故障原因。目前有很多基于DGA方法的故障诊断方法，包括关键气体法、罗杰斯比值法、IEC比值法、Dornenburg比值法、杜瓦尔三角法和 CIGRE等方法。

2.2 基于计算智能的方法

近年来，研究人员将多种计算智能方法如模糊理论、人工神经网络、支持向量机等应用在电力变压器的故障诊断中，提出基于计算智能的方法。从计算智能的角度对变压器故障诊断的研究成果进行了总结。

目前，基于人工智能的方法主要有以下几种：

①基于模糊逻辑的故障诊断方法。

②基于神经元网络的故障诊断方法。

③基于支持向量机的故障诊断方法。

④基于遗传和人工免疫的故障诊断方法。

⑤基于粗糙集和灰色理论的故障诊断方法。

3 变压器检修和维护方法

变压器的维修是指为了保证变压器维持其正常的变电以及传输电能功率的功能，在其发生故障后或预计要发生故障但并未故障时采取一些手段和方法使变压器工作在正常无危险状态，使其能满足用户以及电网对电能质量的需求，即达到用户对变压器设备功能的期望值。当前企业最主要的生产成本之一就是设备维修费用，对于昂贵的电力变压器，是企业必不可少的，其维修费用可以占到设备维修费用的50%以上。

一直以来，为了保证变压器的正常运行，电力系统主要采用定期对电力变压器进行维修的方法，包括变压器试验、小修、大修等。按照我国电力行业标准，10 kV及以上电压等级的变压器投运5 a需要进行一次大的检修，以后每隔10 a必须进行一次大修，每年进行一次小修理。

根据这种规定，要求变压器不管工作状态如何，到规定时间就必须检修，这样就造成了对不需要检修的运行状态良好的变压器进行了不必要的检修，在设备尚未发生缺陷时就进行停运检修甚至更换变压器，造成极大的浪费。另一方面，随着设备电气设备智能化水平的逐步提高，各种等级电压的变压器设备复杂度也不断提高，这就使得用于变压器检修的人力、物力、财力等投入不断加大，维修成本和代价变得越来越高，因此需要有一种合理的检修和维护的方法，从降低成本和保证变压器的可靠性两方面综合考虑，实现最优化。

目前常用的维护维修方法有以下几种。

3.1 发生故障后维修

当变压器发生故障后为了使其正常工作保证生产继续进行对变压器进行维修，这是最先采用的方式。这种方式比较被动，有明显的缺点：因为我们不能确定故障将会在何时发生，也不知道具体哪个设备会发生故障，所以没法制定计划，一切都是不定性的。

3.2 根据计划维修

根据制定计划对变压器进行维修，即使变压器正常运行，也要例行检修维护。维修周期的制定以经验和统计学理论为基础。计划维修的缺点是维修周期的制定没有严谨的依据。如果计划制定不合理，过度维修或者维修间隔很长，这就带来变压器零部件甚至变压器更替频繁，资源的严重浪费，再者带来变压器设备运行在临界故障状态。不过计划维修优势在于维修时间是预先知道的，可以提前制定安排生产计划和维修计划，提高生产效率，节省维修成本和时间。

3.3 基于变压器状态维修

在以上两种方法的基础上，提出基于变压器状态维修，也就是实时监测变压器状态，根据变压器当前状态来制定维修计划。通过监测变压器的温度、油中溶解气体成分等参数，来确定变压器当前状态。从而制定维修计划。这种方式可以提高维修的效率，并且可以及时的预防故障的放生，缺点是监测成本比较大，有些参数也很难甚至不能监测。

本文提出的维修方式如下：

①将变压器模块化，对其不同模块，根据其工作运行状态，制定其检修周期。对使用负荷重的、故障发生率高的零部件，可以频繁地检修并在其寿命将近时及时的更换；对于工作负荷小，承担变电功率较小的部件，检修的周期可以适当变长，每次检修计算其预计工作寿命以及作业时间；对于比较昂贵的模块以及一些发生故障后对电力系统影响巨大的设备模块，可以定时检修，及时维护，投入一定的资金，以免故障之后带来巨大的经济损失。

②避免外界环境因素对变压器造成破坏，在不影响变压器散热的前提下，为变压器加一层防护设施，以免绝缘的老化严重以及因外界温度变化造成寿命的缩短。

4 结 语

本文基于对电力变压器的故障诊断以及检修维护方法的理论研究，提出两种对变压器故障进行诊断的常用有效的方法：油中溶解气体分析法；基于计算智能的方法。

在此基础上，列出目前常用的维修方法：故障后维修、计划维修、基于状态的维修、预知式维修。并对不同方法的优缺点进行论述，之后提出两种维修方式：将变压器模块化，制定不同的标准维护；考虑环境对其长期的影响，采取必要的防护措施。

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