电力变压器状态检修技术与评价方法

华能浙江清洁能源分公司 马君燕 南京世秦自动化科技有限公司 胡心平 杨青青

1 背景

状态检修是当前所有检修方式中，耗费最低、技术最先进且可靠性最高的维修制度，它为设备安全、全性能、长周期、稳定、高效优质运行提供了可靠的技术和管理保障。真正做到应修必修，修必修好的目标。此外，状态检修的直接效益体现在：设备使用寿命和使用周期不断延长、维修费用大量节约、电力系统供电以及电能可靠性不断提高、检修风险的大为降低等。

其他的一些检修方法，虽然能够在一定程度上保证设备安全运行，但有时会造成无效检修，浪费人为物力。

2 变压器状态检修系统

电力设备的状态检修，是根据先进的状态监视和诊断技术以及可靠性和寿命预测等手段提供的设备状态信息，来判断设备的异常和预知设备的故障，在故障发生前进行的方式，即根据设备的状态来安排检修计划，实施设备检修。

理论上来说，状态检修是比预防检修层次更高的检修体制，是集预知检修、预防性定期检修、事后检修、以可靠性为中心的检修方式为一体的优化检修方式。

图1是状态检修的一个简化决策流程研究和实践证明，任何设备故障都会有一些迹象表明，从正常状态到故障设备状态信号发生，有其自身的发展过程，通过监测的状态参数，捕捉状态参数的变化，故障萌发点或潜在的故障点，然后进行分析，发现故障位置的变化规则的性质。

图1 状态检修决策流程

状态检修工作的实施是一个闭环系统。设备状态信息主要来自设备的状态在线监测数据、设备的投运年限、设备正常运行过程中的所处的健康状况，即存在的那些障碍异常、缺陷、相关检修报告、开关类设备的开断容量，这些数据应当是平时的积累、电力系统的安全监视（主要内容是电压监视、过负荷监视、事故顺序记录、事故追化记录、频率考核记录等）、设备所处的环境状况数据（包括环境温度、湿度、风向、风速、污染水平、闪电活动等），依据所获得的设备状态信息，进行状态评估系统的分析判断。

现代风险导向审计的涵义一般是指注册会计师通过对被审单位进行风险职业的分析，从而对被审单位进行风险控制的评价，最后得出剩余的风险系数，然后进行后续的追加审计程序，把剩余的风险指数降到最低。

状态评估基于专家系统或人工神经网络系统进行。状态评估结果最终要进入状态信息数据库进行故障的判断。状态检修的分析步骤主要有：

建立设备状态模型。就是所有的试验数据和其他数据作为输入设备，通过该模型，可望得到设备的状态，这是一个关键的状态分析。

状态分析。这是分析过程的基础上建立的模型，输入各种设备的状态参数，分析当前状态和未来的发展趋势。状态的分析根据功率水平、信息状态、不间断地信息采集分析。采集参数包括高功率的测试数据、根据数据源的相应方法、通过比较规则标准、比较测试数据、呈相位比较法、历史比较法和其他方法如色谱法、三比值法，TD图法，神经网络方法。

状态检修建议。基于现状分析，得出当前的状态和设备的发展趋势。状态检修分析的重要依据是检修周期和设备的检修历史记录。在状态检修的过程中，专家分析系统的关键要素之一，是基于监测设备的状态信息，可以反映设备的运行状态标志，并对这些信息进行分析判断是否有故障，以及设备故障的位置和性质，确定故障原因并得出结论，指导检修计划。

3 评价方法

3.1 状态量构成

原始资料。主要包括铭牌参数、型式试验报告、订货技术协议、设备监造报告、出厂试验报告、运输安装记录、交接验收报告等。

运行资料。主要包括运行工况记录信息、历年缺陷及异常记录、巡检情况、不停电检测记录等。

检修试验资料。主要包括检修报告、例行试验报告、诊断性试验报告、有关反措执行情况、部件更换情况、检修人员对设备的巡检记录等。

其他资料。主要包括同型（同类）设备的运行、修试、缺陷和故障的情况，相关反措执行情况，其他影响油浸式电力变压器安全稳定运行的因素等。

3.2 状态评价

状态检修的重点，是正确和科学的给出电力变压器的工作状态，建立合理的评估体系，确定设备的评估结果。状态检修依据的是设备的相关资料，如设备的出厂数据、工作过程中各类指标的相关数据等。根据对电力变压器各种运行试验数据的综合分析，可望得出变压器的健康状态，这是保证电力变压器稳定可靠运行的主要指标。

一般来说，设备的状态情况分为四个级别，按照状态的好坏程度依次为正常状态、注意状态、异常状态及严重状态。对应的权重分别为权重1、权重2、权重3、权重4，其系数为1、2、3、4。权重1、权重2与一般状态量对应，权重3、权重4与重要状态量对应。视状态量的劣化程度从轻到重分为四级，分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级。其对应的基本扣分值为2、4、8、10分。状态量的权重、劣化程度及对应扣分情况如表1所示。

表1 状态量的评价表

4 变压器状态评价及状态检修

4.1 评估分析系统

变压器状态检修评估分析系统其原理结构图如图1所示。设备状态分析模块对变压器进行分析，然后进入设备状态评估流程，依据评估结果制定生产计划。完成状态分析后，形成状态检修评估报告及汇总表，递交检修计划会讨论。

图2 变压器状态检修评估分析系统其原理结构图

状态检修的重点，是正确和科学的给出电力变压器的工作状态，建立合理的评估体系，确定设备的评估结果。根据对电力变压器各种运行试验数据的综合分析，可以得出变压器的健康状态，这是保证电力变压器稳定可靠运行的主要指标。

4.2 评价方法

设备的状态评化分为部件评价和整体评价两部分。对于各部件的评价是依据表1对不同状态量进行扣分的叠加。

评价的原则是，部件的评价应同时考虑单项状态量的扣分和部件合计扣分情况；当任一状态量单项扣分和部件合计扣分同时达到规定的正常状态时，视为正常状态；当任一状态量单项扣分或部件所有状态量合计扣分达到规定的注意状态时，视为注意状态；当任一状态量单项扣分达到规定的异常、严重状态时，视为异常状态或严重状态。

表2 油浸式电力变压器部件状态与评价扣分对应表

油浸式电力变压器整体状态评价应综合其部件的评价结果。当所有部件评价为正常状态时，整体评价为正常状态；当任一部件状态为注意状态、异常状态或严重状态时，整体评价应为其中最严重的状态。

4.3 状态检修

根据设备最终评估结果的不同，确定和采用不同的状态检修方法和检修内容。按照状态检修工作中检修的具体情况、检修的设备部件和检修实质的不同，可以把变压器的状态检修工作划分成不同的检修类别。

其中，变压器本体的所有部分的检查、相关性试验和维修看作是I类检修。变压器其中一部分的查看，或者设备部件中的一部分的查看、试验、修理和替换看作是Ⅱ类检修。变压器相关性检查、维修和进行相关性的试验看作是Ⅲ类检修。在不停电的条件下对变压器进行表面的检查、维修和带电测试看作是Ⅳ类检修。前三类是停电检修，最后一类是不停电检修。如表3所示。

表3 油浸式变压器检修策略

评估结果为正常状态的变压器，采用检修策略1。检修策略1的具体内容就是对变压器执行Ⅲ类检修。根据变压器运行的实际情况和实际需要，在对变压器执行Ⅲ类检修之前，可以适当安排执行Ⅳ类检修。其中，Ⅲ类检修的执行时间可按照正常周期执行，也可以延长一年实践执行。

最终评估结果为注意状态的变压器，采用检修策略2。检修策略2的详细内容就是对变压器采取Ⅲ类检修，在此基础上，对那些评估结果为注意状态的部件应适当安排执行Ⅳ类检修。

评估结果为异常状态的变压器，采用检修策略3。其内容是，根据具体的评估结果确定最终的检修类型，并根据实际情况按时安排检修。注意，在执行停电检修前应加强执行Ⅳ类检修。

对于评估结果显示为严重状态的变压器，应采用检修策略4。该检修策略与检修策略3相似，所不同的是，由于变压器的情祝是处于严重状态，所对于检修的安排应该是及时的，尽量缩短安排检修的时间，以免造成更严重的后果。

4.4 经济效益

设备采用状态检修后最明显的变化是，取消了没有必要的检修项目，通过在线、离线的检测手段，提高了设备的可靠性。

状态检修分析后，可取消原来不需要的检修项目,取消项目减少的费用包括人工费用和备件费用，延长了设备的检修周期。

状态检修分析后，能够及时发现设备的隐性故障，降低了故障模式发生后出现后果的概率，提高了设备可靠性，增加项目产生的经济效益可以分为显性和隐性。

5 小结

电力变压器的状态检修无论在状态信息采集、状态诊断方法、检修策略和监测方法等方面都有很多值得深入研究。全面实施状态检修工作，是设备检修模式科学发展的必然，是电力企业提高供电可靠性指标、合理降低设备检修维护费用、提升劳动生产率的主要途径。