电力变压器状态评估的实践与思考

虞珏

摘 要：通过对两台35KV主变状态评估实践过程的回顾与反思，提出了电力变压器状态评估工作在基础数据、评估方法及评估时机等方面需要注意的事项。

关键词：电力变压器；状态评估；注意事项

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.256

0 引言

电力变压器作为企业变电站中的核心设备，其运行状态既直接影响整个变配电系统的安全性与稳定性，也关系到企业运行成本。因此，随着电力变压器使用年限的增加和实际负荷的变化，持续跟踪变压器状态，及时开展预防性评估工作，对确保供配电系统可靠性、降低企业用电风险、提升运行经济效益、规范电力设备管理都具有重要意义。

1 评估背景及对象

某35KV降压站两台运行近20年的油浸式主变，由于面临升级改造方案的确定，为此组织开展了一次变压器状态评估。被评估的两台主变担负着企业近50%的用电负载，为sz7-10000/35双绕组有载调压变压器，电压等级35/10.5KV，额定电流165/550A，阻抗8.03%，Yd11的接线形式，分接头采用自动调节方式。

2 评估依据及方法

评估依據《电力设备预防性试验规程》、《电力变压器经济运行》等标准规范，通过比较分析近三年主变的电试数据、收集分析运行数据，参考维修维护记录，从变压器设备性能、运行负载情况及经济性运行等不同角度，完成电力变压器当前所处运行状态的评估。

3 评估主要内容及结论

3.1 变压器设备性能分析

通过近三年电力变压器的预防性电气试验数据分析，评估其是否存在绝缘老化、接触不良等设备性能方面的隐患。

3.1.1 变压器绝缘性能

预防性电气试验报告显示，近三年两台变压器的绝缘电阻R60均为10000Ω，交流耐压均合格，绕组直流泄漏电流与前一次测试结果相比也无明显变化。但 1#、2#主变高压-低压及地的介质损角均呈现增长的趋势；2#主变低压-高压及地的介质损角波动较大，明显异于正常情况，其原因可能是油中含水量增加，导致变压器整体受潮，固体材料老化且有加深的趋势。

3.1.2 变压器绕组回路性能

经计算，1#主变高、低压侧，在相同电压下，直流电阻值呈逐年上升趋势，相邻年份差值在增大且差值已超出2%（规定值）。2#主变高压侧，在相同电压下， A、B、C三相的直流电阻相差也较大。故变压器可能已经发生绕组出现断股、分接开关接触状态不良、导线接头接触不良等故障，导致绕组直流电阻出现不平衡。

综合以上分析，1#、2#主变已出现不同程度的绝缘老化。随着固体绝缘老化程度的加深，绝缘的机械强度下降，变压器绕组抵抗短路大电流冲击的能力也会降低，从而影响变压器的运行可靠性。

3.2 变压器运行负载数据分析

近三年，两台主变最高负荷率呈下降趋势，且基本上维持在50%-70%之间。从电力系统运行可靠性来看，由于系统为四分段结线，当一台变压器检修或故障退出时，另一台变压器需承担全部四分之三的负荷，剩余的四分之一通过联络线由其它站承担。参照当年2台变压器的最高月负载率53.33%及58.89%，另一台变压器将单独承受84.17%的负载运行；参照三年平均最高月负载率58.14%、59.63%，另一台变压器将单独承受88.33%的负载，考虑10%的安全裕度，满足供电系统N-1的原则。

3.3 经济及社会效益分析

两台Sz7-10.0 MVA油浸式主变已进入维修期，每两年小修一次约需6万元，每五年大修一次约需12.8万元，运行成本较高。根据变压器的运行损耗公式

（其中P0：变压器空载损耗 ，PK：变压器负载损耗，I0：空载电流，UK：短路阻抗，SN：额定容量，k：无功经济当量取0.05，ρ：负载率，平均为40%），如果换成干式变压器SCZ10-10.0MVA，可得损耗功率差值ΔP=6.328kW，损耗电量差值：6.328（kW）*24（h）*365（天）=55433.28kWh。原变压器P0=14.5kW，PK=56.2kW，I0=1.1%，UK=7.5%，SN=10000kVA；干式SCZ10-10.0MVA变压器参数：P0=12.96kW，PK=48.52kW，I0=0.4%，UK=7.5%，SN=10000kVA。按平均电价0.85元/kWh计算，两台变压器年均节约电费55433.28*2*0.85=94236.576元。若按平均寿命30年计算，可节约电费近300万，且干式变压器具有低噪、防火、抗突发短路能力强、运行维护费用较低等特点。故从长远效益出发，用节能干式变压器替换高能耗Sz7油浸式变压器，有较大现实意义。

4 评估的反思

此次评估主要分为三个主要部分，其中后面两部分——变压器运行负载数据分析、经济及社会效益分析所需的变压器负载、电流、功率因数等运行数据可以从变电站电力监控系统报表中调取，而且可以根据不同需求进行分类统计，所以基础数据比较齐全，加之系统总体架构比较稳定，不同系列变压器技术参数、变压器经济运行也均有标准可以参照，所以评估较为完善。但评估的第一部分——变压器设备性能分析部分却存在以下有待改进的方面。

4.1 基础数据有待完善

在对变压器电试数据的分析评价中，存在以下几点不足：

4.1.1 缺少试验温度说明

由于绕组的介质损角tgδ、绝缘电阻等数据均与试验时的温度密切相关，所以在评估报告中要说明当时试验的温度，并根据统一温度标准进行换算后才能比较分析数据的变化趋势。

4.1.2 缺少最初交接验收试验数据

电力变压器的正常使用寿命通常为20-30年，为建立其长期运行的比较基准，建立最初安装完成时的交接验收试验数据档案就非常重要。而此次评估报告中没有提供这样的比较基准。

4.1.3 缺少诊断性试验数据

在怀疑tgδ增大的原因可能是由于油中含水量增加、绕组本身存在缺陷、分接开关接触状态不良等故障时，未进一步进行诊断性试验，提供具体的实验数据来验证。

4.1.4 缺少巡检、维修记录数据

变压器的故障发展往往有个过程，如果有巡检发现的故障迹象的记录或变压器曾经历过的维修记录，包括维修原因、采取的措施、处理结果等数据均能对变压器的评估起到良好地辅助判断的作用。

上述各类数据的收集、整理是有效开展评估工作开展的前提条件。为便于评估工作的顺利开展，建议实施一变一册技术档案制度，即为每一个需要进行评估的变压器建立其生命周期电试档案。电试档案可主要分成三个部分。

第一部分是设备资料，包括变电站名称、主变名称、型式、生产厂家、出厂编号、容量、相数、分接头位置、电压、电流、阻抗、油种、结线方式等基本常态化信息。

第二部分为电试情况记录的动态信息，分为出厂试验、交接试验、预防性试验、诊断性试验等不同类型，包括试验日期、试验设备、试验当天的气候、温湿度、试验人员及各项试验结果。试验结果按绝缘电阻、直流电阻、介质损角、直流泄漏、交流耐压分类记录，以便于将来进行统计分析。另外，在电试过程中发现的问题及处理措施与结果也是一项很重要，但经常被忽略的数据信息。这项数据信息可以写在电试档案的备注栏里。它往往不会反映在电试报告中，但却为变压器设备可能存在的隐患问题提供了宝贵的线索。

第三部分为故障维修记录的动态信息，包括故障现象、故障排查过程，故障原因分析、故障处理等相关信息，以提升评估的准确性及说服力。

4.2 评估方法有待改进

4.2.1 性能指标的综合分析有待加强

反映电力变压器的绝缘性能主要包括：绝缘电阻、泄漏电流、交流耐压、介质损角等。它们之间有所联系，但又各有侧重。如绕组的绝缘电阻、直流泄漏电流试均可以反映变压器贯通的集中缺陷，如开裂、脏污、受潮、绝缘击穿、严重过热老化等缺陷。但由于泄漏电流试验电压远高于绝缘电阻试验电压，对于绝缘局部受潮、瓷质破损等缺陷就比较易发现。交流耐压前后的绝缘电阻变化也可用判断绝缘性能。对于绝缘内部有无分层、裂缝等缺陷，可以通过观测tgδ与外施电压的关系曲线记录，观测tgδ是否随电压上升来判断。只有综合分析各项性能指标，才能比较全面、客观地反映变压器的真实状况。

4.2.2 评估角度不够全面

例如前年与当年变压器绕组直流电阻记录相比，前年 A、B、C三相從1档到7档畸变明显，纵差不均匀（如图1、图2所示），可能存在分接开关各分接点及极性接点接触不良的问题。但评估报告中并未对此进行比较分析评估。

所以评估角度要全面且立体化，电试数据就要不仅与规程规定相比较，还要与同型号电力变压器、相同运行环境下的电力变压器进行横向比较，与同一电力变压器的出厂资料、历次试验数据间进行纵向比较。此外，还要结合诊断试验数据、巡检数据、维修数据进行全面综合评估，从而确定电力变压器整体运行趋势。

4.3 评估时机有待改进

变压器状态评估时机也很重要。良好的评估时机，可以及时发现变压器性能劣化趋势，尽早采取预防性措施，使降低变压器运行风险及维修成本成为可能。本此评估主要是为两台主变的升级改造提供技术依据，所以临时收集了一些相关数据，很难做到全面。变压器状态评估应重在预防、重在平时。故建议在每次电试前可以对变压器状况开展一次评估，以便在电试项目的安排上，除常规试验项目外，有针对性地提出一些电试规范中要求在必要时进行的项目，以期及时掌握变压器的运行状态。

5 结束语

变压器状态评估是一项长期、动态的工作，要形成一套较完整的评估机制，从电气试验、运行情况、经济性不同角度进行分析评估。在电试数据分析方面又要加强基础数据的完善、不断优化改进评估方法，掌握好评估时机，最终达到提升变压器运行可靠性，降低维修成本，经济运行的目的。

参考文献：

[1]咸日常.电力变压器运行与维修[M].北京：中国电力出版社，2014.

[2]单文培，王兵，齐玲.电气设备试验及故障处理实例（第二版）[M].北京：中国水力水电出版社，2012.

[3]DL/T 596-2005.电力设备预防性试验规程[S].

[4]GB/T 13462-2008.电力变压器经济运行[S].