电力变压器状态评估的应用

梁 峻

(天津泰达电力公司 天津300457)

电力变压器状态评估的应用

梁 峻

(天津泰达电力公司 天津300457)

简述了电力变压器在供电系统中的作用，影响安全运行的风险因素，介绍了变压器状态评估的作用和意义。国内各大电力科研机构和变压器专业生产研发团队在积极探索及研究评估系统中做了大量的工作，运用某国际知名企业的评估系统，对开发区内某枢纽变电站的主变压器进行了状态评估，实现了系统在开发区供电系统的实际应用。

变压器 分析 评估 应用

1 电力变压器状态评估的必要性

电力变压器是电力输配系统中起功率传送、电压升降、电能分配和转移绝缘隔离作用的枢纽设备，其运行的工作状态既直接影响电力系统的稳定和安全，同时也影响着电力企业的供电质量、经济效益和供电可靠性。

随着时间的延长以及运行状况，电力变压器在机械、电气等方面参数都会与设计及使用初期发生不同程度的变化，从而影响绝缘、抗短路能力、提高故障率等，存在一定安全与经济运行的风险。

为了降低这些风险，目前国内外电力设备研究机构和变压器制造公司采用不同原理和方法对运行中的变压器各项参数指标进行综合分析，对电力变压器状态进行综合评估，目的是了解和掌握电力变压器的运行状态，合理安排检修级别、检修周期、检修内容等，结合状态评估和检修效果，制定后期安全运行维护的解决方案，避免了由于事后检修的被动和定期检修的过渡等缺点，既保证了安全运行，又降低了运行维护的成本，一举多得，充分利用科技手段提高资金利用效率。

2 开发区变压器评估应用情况

邀请了代表高压电气设备领先水平的某国际知名企业集团变压器服务中心的技术人员对开发区内的1台110,kV变压器进行了状态评估。通过技术人员与作者单位一起完成的现场勘查、数据收集、运维人员拜访等互动环节，使用该集团电力变压器研发中心专家团队开发的“中期变压器管理程序”(Mature Transformer Management Program)软件，结合绝缘老化推算、高级 DGA分析工具(ADGA)以及抗短路能力计算(EDS)软件对每台变压器做出的结果，综合为每台变压器的健康状况进行专业评估。

2.1 变压器的基本情况

①制造商：某变压器公司；

②变压器型号：SFSZ—50000/110；

参数：额定电压 110±8×1.25%,/38.5±2×2.5%,/11,kV，额定容量50/50/50,MVA；阻抗HV-MV 9.99%，HV-LV 17.78%；MV-LV 6.67%,

③电压等级：110,kV；

④制造年代：1995年制造，使用年限19年；

⑤冷却方式：ONAN/ONAF(63%/100%)。

在获取了运行期间的历史运行信息(包括平均负荷、最大负荷等)、检修信息(包括油试验报告、例行试验报告等)、事故信息(包括最大短路电流、接地故障次数等)等大量数据后，通过前述状态评估软件(MTMP)、高级油色谱分析软件(ADGA)、绝缘老化推算软件及短路核算软件(EDS)等相关软件和分析工具，对这些变压器的运行状态进行了初步计算分析评估。

2.2 状态评估使用到的相关标准

①GB 1094.1《电力变压器第1 部分：总则》；

②GB 1094.5《电力变压器第 5 部分：承受短路的能力》；

③GB/T 1094.7《电力变压器第7 部分：油浸式电力变压器负载导则》；

④GB/T 7252《变压器油中溶解气体分析和判断导则》；

⑤GB/T 7595《运行中变压器油质量标准》；

⑥DL/T 984《油浸式变压器绝缘老化判断导则》；

⑦DL/T 596《电力设备预防性试验规程》；

⑧IEC 60450《Measurement of the average viscometric degree of polymerization of new and aged cellulosic electrically insulatingmaterials 新的和老化的纤维素电气绝缘材料的粘均聚合度的测量》；

⑨IEEEC 57.140《Guide for the Evaluation and Reconditioning of Liquid Immersed Power Transformers 油浸式变压器老化评估导则》。

2.3 变压器状态评估初步结论

2.3.1 该变压器状态评估的视状图(见图1)

图1 变压器状态评估后视状图Fig.1 Chart of transformer assessment

2.3.2 主变运行状态列表及关注说明(见表1)

表1 主要运行状态表Tab.1 Operational status of main transformer

综合变压器的运行状态、历史检修数据报告，此次评估的主变为“异常状态”。

2.4 评估过程

2.4.1 信息收集过程

2014年12月11日，技术人员在公司相关人员的配合下，对主变进行了现场勘察、记录、拍照，了解主变的当前运行状况及历史运行信息。获取了该主变的油化验报告和部分电气试验报告。

2.4.2 现场勘察及客户对此台变压器运行历史的回顾

①主变本体油位正常，当前运行温度：油顶层28 ℃，历史最高温度86 ℃。

②变压器高峰负荷率为80%～90%,。③油箱渗漏油严重。

2.4.3 高级油色谱分析软件(ADGA)分析结果(见图2)

根据主变近期油色谱数据，油色谱软件的分析结果为：主变油色谱正常。

图2 高级油色谱分析结果Fig.2 Oil chromatogaphic analysis results

根据《GB/T,7252—2001 变压器油中溶解气体分析和判断导则》分析，主变油色谱正常。

2.4.4 红外成像温度测量

使用 FLIR T610 红外成像仪对变压器进行检测，在当前负荷下，油箱温度、套管桩头接触点温度正常，未发现有明显的过热点。

2.4.5 绝缘老化推算(见图3)

图3 绝缘变化推算结果Fig.3 Insulation aging calculated results

①基于该变压器的运行历史、平均负荷及运行温度等信息，绝缘老化推算软件给出的结果为：该变压器当前绕组热点处绝缘材料聚合度的残存值DP＝425。

②依据绝缘老化评估软件中给出的判据及电力行业标准《DL/T,984—2005 油浸式变压器绝缘老化判断导则》综合评判，该变压器当前绝缘有老化迹象，处于使用寿命的中晚期。

2.4.6 抗短路力校核

该主变为 1995 年产品，根据当时设计参数，对变压器抗短路能力进行校核，其抗短路能力严重不足，不能满足现行国标GB,1094.5—2008 要求，具体内容见附录一。

2.4.7 状态评估软件(MTMP)给出的综合评价

基于以上各项评估工具的输出，此台主变存在的主要问题为：

①该变压器的抗短路能力严重不足，其低压/中压/高压为58.3%,/57.4%,/100%,的最大短路电流，不能满足现行国标GB,1094.5—2008要求。

②绝缘老化推算软件分析结果表明，变压器绝缘材料的聚合度DP＝425，处于使用寿命的中晚期。

③油箱渗漏油严重。

综合评价结论：该变压器处于“异常状态”。

2.4.8 初步状态评估的建议

①主变的抗短路能力严重不足，不能满足电网运行要求，综合变压器的制造年代、使用年限、抗短路能力及绝缘老化状况等因素，建议对变压器进行更换，并有以下主要收益：

新变压器将按照现行国家标准 GB,1094.5—2008进行设计、制造，其抗短路能力显著增强，将完全满足现行国标要求，提高了变压器运行的可靠性。

新变压器的能耗将显著降低，符合国家节能环保政策，减少主变运行成本。主变为1995年生产，损耗较高，空载损耗为49.878,kW，负载损耗为240.661,kW；更换后的新变压器，空载损耗约为 30,kW，负载损耗约为 220,kW，空载损耗和负载损耗均可降低约20,kW。变压器的年能耗费Cch按目前国内电力系统常用的变压器全寿命周期成本公式进行计算，如下：

式中：P0——变压器的空载损耗(kW)；

Pw——变压器的负载损耗(kW)；

Pf——变压器的辅助损耗(kW)；

β——变压器的负载率，取β＝80%；

Pr——综合电价，取0.55元/(kW·h)；

η——年负荷损耗率，一般取0.608。

运行30年，总的能耗费计算见下式：

式中：r——通货膨胀率取4%；R——社会折现率取8%,。

按上述公式计算，可以得出，变压器运行 30年，可以节省电费约176万元，大大降低变压器的运行成本。

绝缘老化推算软件分析结果表明，变压器绝缘材料的聚合度 DP＝425，已处于使用寿命的中晚期，若不进行任何处理，继续运行存在风险。更换后，新的变压器寿命将进一步延长，可达40年，同时降低了故障率和事故率，提高电网运行的安全性和可靠性。

更换新的变压器，可彻底解决主变存在的严重渗漏油问题。新变压器的油箱将采用全焊死结构，使用系统内通用的密封结构设计原则和高品质的密封件，注重体积的配合和金属件的加工水平，避免渗漏油的发生，减少运维工作量和运维成本。

②新变压器建议配置：ABB的TEC ST、国电南自的油色谱在线监测装置和铁芯接地电流监测装置等变压器智能组件。这些智能设备可连续在线监测变压器油中溶解的特征气体含量、增长率和变压器实时的铁芯接地电流。通过故障诊断专家系统实时分析判断变压器是否存在故障及故障类型，并具有预测绕组最热点温度、评估绝缘老化程度、分析负荷状况及过负荷能力等功能，为及时了解变压器运行状态，开展状态检修提供有力的支持。

③在主变更换之前，适时处理渗漏油。

3 结 语

通过这次评估分析，并结合供电运行安全以及经营的需要，作者单位已经将此台变压器列入更新改造计划，筹措和安排资金，适时进行施工，确保区内供电系统的稳定经济运行。■

［1］ 夏成军，邱桂华，黄冬燕，等. 电力变压器全寿命周期成本模型及灵敏度分析[J]. 华东电力，2012，40(1)：26-30.

［2］ 代文章．变压器状态综合评估方法[J]. 电气技术，2011(11)：41-43.

［3］ 邝俭华. 电力变压器及电力系统的电压调整[J]. 科研，2015(3)：117-118.

The Application of Power Transformer Condition Assessment

LIANG Jun
(Tianjin TEDA Electric Power Company，Tianjin 300457，China)

This paper briefly describes functions of power transformer in the power supply system, factors influencing the safe operation, roles and significance of the transformer condition assessment. It points out that major electric power scientific research institutions and professional domestic transformer R&D teams have been actively exploring relative assessment systems. It uses an evaluation system of an internationally well-known enterprise to carry out condition assessment of main transformer of a load-center substation in TEDA, which realizes its real application in TEDA’s power supply system.

transformer；analysis；evaluation；application

TM41

A

1006-8945(2015)07-0046-03

2015-07-07