电力变压器全寿命周期检修决策研究

电力变压器全寿命周期检修决策研究

发表时间：2018-05-30T08:55:05.313Z 来源：《电力设备》2018年第2期作者：李曈张丽芳冯超[导读] 摘要：如今电力企业在电力变压器检修策略方面多关注于电力变压器是否可靠，常常投入大量的资源对其进行过度维修，导致不必要的浪费。

（国网河北省电力有限公司石家庄供电分公司河北石家庄 050000）摘要：如今电力企业在电力变压器检修策略方面多关注于电力变压器是否可靠，常常投入大量的资源对其进行过度维修，导致不必要的浪费。在制定电力变压器检修策略中需要注意电力变压器的可靠性以及经济性，例如对电力变压器的运行状态和寿命进行评估，从而制定合适的检修策略，提高企业工作效率。本文分析电力变压器的运行状态和寿命，阐述了电力变压器检修策略。

关键词：电力变压器；寿命；运行状态；检修 1 电力变压器的特点 1.1 技术柔性比例高。电力变压器制造过程大部分是手工操作，柔性技术占较大比例。一般来说，电力变压器制造成本大，则安全裕度大、运行成本低；而制造成本小，则安全裕度小、运行成本高。

1.2 能耗高。据统计，我国电力变压器的总损耗占系统发电总量的3%～5%，这使得我国电力利用率降低，造成巨大的电力浪费。

1.3 噪声高。从环保的角度出发，变电站对外界的影响主要来自电力变压器噪声。随着社会文明的进步，变电站受到环保制约程度越来越大，投入的环保成本也将越来越大。

1.4 运行成本高。通常一台电力变压器检修维护费约占原值的2%，而能耗约占原值的18%，噪声治理、技术反措、改造等额外费用约占1%～2%，总计21%～ 22%。电力变压器在有效周期寿命期运行成本高达制造成本的6～7倍[3]。

2 电力变压器运行状态评估

随着高压工程建设不断发展，电压等级也逐渐提高。在电力变压器中，绝缘为其薄弱环节。一旦电力变压器中有某个绝缘环节发生故障，造成的事故将会给相关工程企业造成巨大损失。电力变压器在理想状态内指的是在全寿命周期年以较低的成本条件运行，整个运行风险较低。变压器运行状态评估综合健康指数主要为变压器绝缘健康指数和变压器综合健康指数的确定[2]。

2.1 变压器绝缘健康指数。电力变压器设备最为重要的部分为绝缘部分[1]。电力变压器的绝缘材料的使用寿命和绝缘的聚合度以及运行温度等都会受到电力变压器的负荷和水分含量以及运行温度的影响。在我国，目前运行寿命超过20年的电力变压器差别较大，有些电力变压器状态若良好则可继续运行，若状态较差则需要检修或者直接退役。在这时若采取检修或者退役会给相关企业造成巨大的经济损失。绝缘部分健康指数状态评估结果主要是将绝缘状态对不同状态等级的隶属度转化为得分值，其中不确定度需要按照最坏情况考虑，即其隶属度加到劣化等级 m(H5)上，具体按照以下公式进行计算： HIa=mr(H1)×0+mr(H2)×10+mr(H3)×30+m r(H4)×50+ mr(H5)×100+ mr(HΘ)×100 公式中，mr(Hi)为对状态Hi的隶属度，mr(HΘ)为不确定度，HIa为绝缘健康指数，范围0-100，数值越大则表示着电力变压器的状态越差。

2.2 变压器综合健康指数。电力变压器的综合健康状态指数除与其绝缘有关以外，还和电力变压器的运行年限和运行环境相关，还包括检修记录以及变压器附件情况。在综合健康状态指数中，运行年限包括了电力变压器生产到投运的备用和投运以及运行时间；而在运行环境中，则主要分析情况包括电力变压器的安置地点、所在地点的最高环境温度、电力变压器冷却方式等情况；电力变压器的检修记录则包括电力变压器的生产本身缺陷、近期可能短路处、冷却系统整体情况、电力变压器缺陷记录、电力变压器故障记录、电力变压器局放情况等方面。

3 电力变压器运行故障诊断

由于大型的油浸式电力变压器内部结构存在一定的复杂性，发生故障的概率也相对较高。因此，我国国际电工委员会推荐电力变压器绝缘情况调查采用油中溶解气体分析方法进行判断，了解充油电力变压器具体绝缘状况。因此，二甘醇胺是评估绝缘故障与否的重要依据，通过对电力变压器的二甘醇胺进行故障诊断及预测，可实时评估电力变压器状态，可及时根据评估结果检测出电力变压器内部的潜在故障，从而降低电力变压器发生事故的可能性。当前我国使用的故障诊断方法主要为神经网络和IEC三比值法等，但这些方法多类似于神经网络方法，在实际运行过程中容易发生拟合不足，因此对故障的诊断准确率存在不确定性，应用效果较差。常使用的方法主要为： 3.1 ICA-SVM方法。主要是对电力变压器的相关故障进行诊断，与传统诊断方法相比，可以节约故障诊断的时间，快速进行故障分类，因此在故障检测的准确度上具有较大的优势[2]。

3.2 确定故障发生概率。当电力变压器的色谱数据出现异常波动问题情况时，仍然可以对变压器的故障发生概率进行确定，且能有效诊断故障类型。

3.3 云推理。使用云推理的系统对电力变压器短期故障进行预测，与传统方法相比云推理可以基于时间序列进行预测。例如电力变压器在油中溶解气体的相关数据产生异常，数据波动较大时会造成误差偏大，使结果与实际情况差之甚远，由于无法有效的解决非等间隔时间相关序列数据的预测问题。云推理在油中溶解气体数据发生异常波动情况较大时，在预测精度以及稳定性上具有一定程度的优势。

4 电力变压器检修策略

通过对电力变压器实地演练的检修策略，在制定策略的过程中综合考虑了电力变压器在运行期间的可靠性和经济性，根据电力变压器的风险评估和全寿命周期成本分析，制定相应的电力变压器检修策略，主要得到以下制定要点。

4.1 建立电力变压器风险评估模型。在检修电力变压器的过程中考虑对变压器故障率的影响，在评估过程中将变压器的系统性风险、故障修复风险、人员安全风险以及环境污染风险，根据评估结果综合建立变压器风险评估模型，为变压器的状态检修提供技术的基础支持。

4.2 建立电力变压器全寿命的周期成本模型。通过以上对电力变压器的了解，建立了全寿命周期成本模型，在模型中包括初始投资成本、运行成本和检修维护成本以及故障成本等。在此种模型中还考虑了利率及通货膨胀等多种经济因素，明确的得到变压器寿命周期年成本范围。