500 kV老旧变压器维护检修方案

乔亚军，蔡蒂，刁均伟

（广州供电局有限公司，广州510620）

500 kV老旧变压器维护检修方案

乔亚军，蔡蒂，刁均伟

（广州供电局有限公司，广州510620）

针对老旧500 kV壳式变压器，从其存在的缺陷和隐患两方面分析检修处理的必要性，提出技改更换、返厂大修、现场诊断性检修3种方案，通过技术分析与资产全生命周期成本分析确定实施现场诊断性检修，提升设备性能。通过该项工作，总结了老旧主变压器（大型电力设备）缺陷与隐患处理方法，力求达到效能、风险、成本最优，提升设备利用率、节约运维成本。

变压器；诊断性检修；资产全生命周期成本

1　设备概况

某站一组500kV主变1992年7月投入运行，壳式结构，三相分体布置，容量750MVA。1992年7月在500kV增城站投产运行，负载率超过60%，近几年超过80%，最高负荷率达到99.24%。

1.1设备本体

该主变投运超过20年，密封系统及部分组件老化较为明显，如低压套管密封件等部件已出现老化现象；还发生过多次油泵同时启动造成轻瓦斯发信、温度表试验不合格等缺陷。

1.2变压器油

三相本体绝缘油总烃含量自2006年以来超注意值［1］，且呈缓慢增长趋势，最高值达到260 μL/L，按三比值法判断存在低温过热缺陷。三相本体绝缘油中含气量从2005年2月开始超注意值，其值略有浮动但总体较为平稳，最高时分别为4.2%、4.1%、4.4%［2］。三相油流带电倾向性［3］最高为173.7 pC/mL，虽满足厂家控制标准且趋势稳定，但要高于广东省内绝大多数500 kV变压器。检测抗氧化剂含量为0.05%，远低于运行中油抗氧化剂含量规定值下限0.15%；采用旋转氧弹法测试主变绝缘油氧化安定性［4］，结果显示存在快速老化的风险。

1.3设备隐患

主变未承受超过主变承受短路能力的短路电流冲击，但运行期间曾发生37次出口短路故障，高、中、低压侧最大穿越电流分别为4.9 kA、6.2 kA、15.59kA，主变绕组承受短路能力三侧分别为6.93kA、8.82 kA、18.14 kA，考虑到冲击的累积效应［5-6］，绕组可能会有一定程度损伤。该类型主变曾发生油隙击穿故障［7］，高压套管均压球可能存在设计缺陷或相关隐患。另外，该主变所处500 kV变电站非常重要，如出现单相短路可能会导致上级直流输电线路换相失败，如单相短路且开关拒动，可能引起系统稳定破坏。

因此，为确保区域输电线路及系统安全稳定运行，降低设备故障率，需采取措施提升该设备性能。

2　处理方案及分析

2.1处理方案

方案1：更换为一台全新同容量三相变压器，设计寿命为30年，投资约3 700万元。

方案2：将现有变压器返厂大修后继续使用。该设备设计寿命为30年，已运年22年，设备大修后检修后性能有一定提升但主要组件未变，考虑设备运行的可靠性，估计大修后可再投入运行10年，投资约2 400万元。

方案3：对现有三相变压器进行诊断性检修，一方面进行开盖检查与试验检查，确认设备性能；另一方面，根据检查结果对损坏部分进行修复、对存在隐患的易损件进行更换，提升设备性能。本方案实施后，估计可再投入运行5年，投资约370万元。

2.2方案比较

3种方案从技术上分析，均可以保证在一定时期内设备风险处在可控范围之内，达到安全稳定运行的条件。但3种方案投资差异巨大，拟对其进行资产全生命周期成本技术分析［8］，选择性价比最高的方案实施。

资产全生命周期成本（LCC）包括投资成本、运行成本、检修维护成本、故障损失成本和退役处置成本［9］，均以现值计算。投资成本包括设备购置费、安装调试费、建筑工程费、拆除工程费等；运行成本即日常巡检费用，包括人工、机具、仪器、车辆等；检修维护成本即大修及返厂修理费用；故障成本包括故障检修费用与故障损失费用；退役处置成本包括设备退役处理费与设备残值。分析结果如表1所示。

计算过程中，项目费用、设备寿命及检修后剩余寿命均按给定值进行计算；设备以平均年限法进行折旧［10］，设备寿命平均分配在整个设计寿命周期内，设备的一次投入按年限分摊并折算为现值（简称为下文中的“年值”），设备残值统一以原值的5%计算；运行成本与检修维护成本均按实际情况进行核算；故障成本仅考虑设备自身原因引起的故障，排除人为因素引起的异常故障率。

根据以上分析，方案3的年值远小于方案1、2的年值，在保证设备安全的前提下具有很强的经济性。因此，综合技术、经济分析结果，对本台变压器的维护检修选择方案3。

3　诊断性检修实施处理

试验方面，完成绕组变形试验、局放试验、空载电流及空载电流测量、变压器油全项目分析检验等项目，试验结果基本合格，修后油化试验表明油品合格且部分指标明显改善。

检修方面，完成正压试漏、更换瓦斯继电器、更换低压套管、更换油枕胶囊、改善变压器油品、变压器内部检查，消除设备缺陷和隐患，检查结果表明，验证高压套管均压球已进行绝缘化，未发现放电痕迹和过热现象，器身各部件紧固无明显松散现象，器身表面清洁干净，绝缘件较新且富有弹性。

诊断性检修工作内容涵盖现有现场施工技术手段，对变压器器身可视部分进行检查，通过试验、检修基本全面掌握了设备状态，同时消除已有缺陷，提升设备性能，设备状态由注意变为正常。

4　老旧变压器处理策略

随着时间的推移，电网设备将会越来越多处于寿命中后期，部分元件会老化，各种缺陷相继出现。此时，设备主要性能劣化不大且具有较长的剩余寿命，但持续运行可能存在安全隐患。

此时，一般难以通过常规试验手段掌握变压器及其关键部件的状态，很难制定针对性的运维策略。对变压器等关键设备，应制定合理的运维策略，在保证设备运行可靠性的前提下，提升设备利用率、控制运维成本，实现效能、风险、成本最优。处理方法如图1所示。

1）对存在缺陷或者隐患的设备进行技术与安全评估，确认是否需要进行处理。处在该环节的设备一般情况比较复杂，无固定的技术标准可依，因此需借助专家的经验、参考相关标准确定。

2）方案选择。一般来说，设备性能的提升主要有更换、返厂大修、现场诊断性检修3种方案。如果三种方案均能达到提升设备性能的目的，则可通过资产全生命周期成本分析，选择成本较低的方案。

图1　老旧设备处理方法

3）制定技术方案。确定项目的实施内容，完成人员、机具、材料等的准备工作。该部分工作确定时难度较大，必要时需经验丰富的专家参与指导。如本台主变的技术方案确定曾征求了南方电网、广东电网、国内部分变压器厂家的意见。

4）现场实施。诊断性检修与更换、返厂大修相比，施工环境复杂且施工条件苛刻，需重点做好现场施工的安全与质量管控。

5）投入运行并加强运行监控。进行诊断性检修后的主变，投运初期不宜过负荷运行，应做好油色谱、温度等监控工作，以检验检修后的设备状况。

5　结语

通过对老旧500kV壳式变压器的诊断性检修工作，探索了该类型设备的处理方法，为老旧大型电力变压器状态检修提供借鉴经验。

［1］DL/T 596—1996电力设备预防性试验规程［S］.

［2］Q/CSG 114002—2011电力设备预防性试验规程［S］.

［3］DL/T 1095—2008变压器油带电度现场测试导则［S］.

［4］邵丽骅.大型变压器油抗氧化与抗老化性能研究［J］.安徽化工，2009，35（6）：43-45.

［5］GB 1094.5—2008电力变压器第5部分：承受短路的能力［S］.

［6］李洪春.提高变压器抗短路能力的方法［J］.变压器，2006，43（8）：1-5.

［7］罗拓.香山站500 kV 1号壳变A相故障处理及分析［J］.广东输电与变电技术，2008（3）：46-48.

［8］张远，王佳.全寿命周期成本技术在电力行业中的应用［J］.电源学报，2013（4）：26-29.

［9］殷可，郁东升.LCC方法评价500 kV变压器的研究与应用［J］.华东电力，2009，37（11）：1 916-1 917.

［10］李欣.基于LCC分析的电站设备维修优化研究［D］.北京：华北电力大学，2011.

Maintenance and Repair Work for 500 kV Old Transformers

QIAO Yajun，CAI Di，DIAO Junwei
（Guangzhou Power Supply Bureau，Guangzhou 510620，China）

The necessity of maintenance for an 500 kV old shell-type transformer with defects and hidden troubles is analyzed. Three methods such as old equipment replacement，factory repair and field repair are presented to improve the performance of the device.Through technical analysis and life cycle cost analysis，the third method is chosen and implemented because more great technical and economic advantages.Through this work，a processing method of the old large power transformer with defects and hidden troubles is summarized.This method can balance three factors such as efficiency，risk and cost.Optimal solution is given to improve equipment performance and reduce maintenance costs.

transformers；diagnostic maintenance；total assets life cycle cost

TM41

B

1007-9904（2015）10-0064-03

2015-07-20

乔亚军（1982），男，高级工程师，从事高压设备技术管理与电力设备状态监测技术研究相关工作。