電力變壓器狀態(tài)檢修技術(shù)與評(píng)價(jià)方法

華能浙江清潔能源分公司馬君燕

南京世秦自動(dòng)化科技有限公司胡心平 楊青青

摘要：實(shí)行電力設(shè)備狀態(tài)檢修是設(shè)備檢修模式科學(xué)發(fā)展的必然，是電力企業(yè)提高供電可靠性指標(biāo)、合理降低設(shè)備檢修維護(hù)費(fèi)用、提升勞動(dòng)生產(chǎn)率的主要途徑。文中主要以變壓器為例，介紹了狀態(tài)檢修系統(tǒng)、狀態(tài)評(píng)價(jià)方法及狀態(tài)檢修決策，以供發(fā)電企業(yè)參考學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：變壓器;狀態(tài)檢修;在線監(jiān)測(cè);狀態(tài)評(píng)價(jià)

1背景

隨著電力科學(xué)的進(jìn)步和應(yīng)用技術(shù)的不斷孝，電力設(shè)備正在向智能化、科技信息化化及自動(dòng)化的方向不斷邁進(jìn)，電力設(shè)備的安全可靠運(yùn)行直接關(guān)乎國(guó)民經(jīng)濟(jì)健康可持續(xù)發(fā)展。設(shè)備檢修己經(jīng)不僅僅是需要在增加資金和人力等方面的問(wèn)題，更是需要越來(lái)越高的技術(shù)的問(wèn)題。將計(jì)劃?rùn)z修與狀態(tài)檢修做個(gè)比較，不難發(fā)現(xiàn)兩者的根本差別不是在于計(jì)劃性，而是維修工作的科學(xué)性和合理性。

狀態(tài)檢修是當(dāng)前所有檢修方式中，耗費(fèi)最低、技術(shù)最先進(jìn)且可靠性最高的維修制度，它為設(shè)備安全、全性能、長(zhǎng)周期、穩(wěn)定、高效優(yōu)質(zhì)運(yùn)行提供了可靠的技術(shù)和管理保障。真正做到應(yīng)修必修，修必修好的目標(biāo)。此外，狀態(tài)檢修的直接效益體現(xiàn)在：設(shè)備使用壽命和使用周期不斷延長(zhǎng)、維修贊用大量節(jié)約、電力系統(tǒng)供電以及電能可靠性不斷提高、檢修風(fēng)險(xiǎn)的大為降低等。

其他的一些檢修方法，雖然能夠在一定程度上保證設(shè)備安全運(yùn)行，但有時(shí)會(huì)造成無(wú)效檢修，浪費(fèi)人為物力。

2變壓器狀態(tài)檢修系統(tǒng)

電力設(shè)備的狀態(tài)檢修，是根據(jù)先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)視和診斷技術(shù)以及可靠性和壽命預(yù)測(cè)等手段提供的設(shè)備狀態(tài)信息，來(lái)判斷設(shè)備的異常和預(yù)知設(shè)備的故障，在故障發(fā)生前進(jìn)行的方式，即根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)來(lái)安排檢修計(jì)劃，實(shí)施設(shè)備檢修。

44 I EPEM 2018.10

理論上來(lái)說(shuō)，狀態(tài)檢修是比預(yù)防檢修層次更高的檢修體制，是集預(yù)知檢修、預(yù)防性定期檢修、事后檢修、以可靠性為中心的檢修方式為一體的優(yōu)化檢修方式。

圖1是狀態(tài)檢修的一個(gè)簡(jiǎn)化決策流程研究和實(shí)踐證明，任何設(shè)備故障都會(huì)有一些跡象表明，從正常狀態(tài)到故障設(shè)備狀態(tài)信號(hào)發(fā)生，有其自身的發(fā)展過(guò)程，通過(guò)監(jiān)測(cè)的狀態(tài)參數(shù)，捕捉狀態(tài)參數(shù)的變化，故障萌發(fā)點(diǎn)或潛在的故障點(diǎn)，然后進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)故障位置的變化規(guī)則的性質(zhì)。

狀態(tài)檢修工作的實(shí)施是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。設(shè)備狀態(tài)信息主要來(lái)自設(shè)備的狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、設(shè)備的投運(yùn)年限、設(shè)備正常運(yùn)行過(guò)程中的所處的健康情況，即存在的那些障礙異常、缺陷、相關(guān)檢修報(bào)告、開(kāi)關(guān)類設(shè)備的開(kāi)斷容量，這些數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)是平時(shí)的積累、電力系統(tǒng)的安全監(jiān)視(主要內(nèi)容是電壓監(jiān)視、過(guò)負(fù)荷監(jiān)視、事故順序記錄、事故追化記錄、頻率考核記錄等)、設(shè)備所處的環(huán)境狀況數(shù)據(jù)(包括環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、污染水平、閃電活動(dòng)等)，依據(jù)所獲得的設(shè)備狀態(tài)信息，進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)的分析判斷。

狀態(tài)評(píng)估基于專家系統(tǒng)或人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行。狀態(tài)評(píng)估結(jié)果最終要進(jìn)入狀態(tài)信息數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行故障的判斷。狀態(tài)檢修的分析步驟主要有：

建立設(shè)備狀態(tài)模型。就是所有的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)作為輸入設(shè)備，通過(guò)該模型，可望得到設(shè)備的狀態(tài)，這是一個(gè)關(guān)鍵的狀態(tài)分析。

狀態(tài)分析。這是分析過(guò)程的基礎(chǔ)上建立的模型，輸入各種設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)，分析當(dāng)前狀態(tài)和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。狀態(tài)的分析根據(jù)功率水平、信息狀態(tài)、不間斷地信息采集分析。采集參數(shù)包括高功率的測(cè)試數(shù)據(jù)、根據(jù)數(shù)據(jù)源的相應(yīng)方法、通過(guò)比較規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)、比較測(cè)試數(shù)據(jù)、呈相位比較法、歷史比較法和其他方法如色譜法、三比值法，TD圖法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。

狀態(tài)檢修建議。基于現(xiàn)狀分析，得出當(dāng)前的狀態(tài)和設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)。狀態(tài)檢修分析的重要依據(jù)是檢修周期和設(shè)備的檢修歷史記錄。在狀態(tài)檢修的過(guò)程中，專家分析系統(tǒng)的關(guān)鍵要素之一，是基于監(jiān)測(cè)設(shè)備的狀態(tài)信息，可以反映設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志，并對(duì)這些信息進(jìn)行分析判斷是否有故障，以及設(shè)備故障的位置和性質(zhì)，確定故障原因并得出結(jié)論，指導(dǎo)檢修計(jì)劃。

3評(píng)價(jià)方法

3.1狀態(tài)量構(gòu)成

原始資料。主要包括銘牌參數(shù)、型式試驗(yàn)報(bào)告、訂貨技術(shù)協(xié)議、設(shè)備監(jiān)造報(bào)告、出廠試驗(yàn)報(bào)告、運(yùn)輸安裝記錄、交接驗(yàn)收?qǐng)?bào)告等。

運(yùn)行資料。主要包括運(yùn)行工況記錄信息、歷年缺陷及異常記錄、巡檢情況、不停電檢測(cè)記錄等。 檢修試驗(yàn)資料。主要包括檢修報(bào)告、例行試驗(yàn)報(bào)告、診斷性試驗(yàn)報(bào)告、有關(guān)反措執(zhí)行情況、部件更換情況、檢修人員對(duì)設(shè)備的巡檢記錄等。

其他資料。主要包括同型(同類)設(shè)備的運(yùn)行、修試、缺陷和故障的情況，相關(guān)反措執(zhí)行情況，其他影響油浸式電力變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行的因素等。

3.2狀態(tài)評(píng)價(jià)

狀態(tài)檢修的重點(diǎn)，是正確和科學(xué)的給出電力變壓器的工作狀態(tài)，建立合理的評(píng)估體系，確定設(shè)備的評(píng)估結(jié)果。狀態(tài)檢修依據(jù)的是設(shè)備的相關(guān)資料，如設(shè)備的出廠數(shù)據(jù)、工作過(guò)程中各類指標(biāo)的相關(guān)數(shù)據(jù)等。根據(jù)對(duì)電力變壓器各種運(yùn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合分析，可望得出變壓器的健康狀態(tài)，這是保證電力變壓器穩(wěn)定可靠運(yùn)行的主要指標(biāo)。

一般來(lái)說(shuō)，設(shè)備的狀態(tài)情況分為四個(gè)級(jí)別，按照狀態(tài)的好壞程度依次為正常狀態(tài)、注意狀態(tài)、異常狀態(tài)及嚴(yán)重狀態(tài)。對(duì)應(yīng)的權(quán)重分別為權(quán)重1、權(quán)重2、權(quán)重3、權(quán)重4，其系數(shù)為1、2、3、4。權(quán)重1、權(quán)重2與一般狀態(tài)量對(duì)應(yīng)，權(quán)重3、權(quán)重4與重要狀態(tài)量對(duì)應(yīng)。視狀態(tài)量的劣化程度從輕到重分為四級(jí)，分別為I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)。其對(duì)應(yīng)的基本扣分值為2、4、8、10分。狀態(tài)量的權(quán)重、劣化程度及對(duì)應(yīng)扣分情況如表1所示。

4變壓器狀態(tài)評(píng)價(jià)及狀態(tài)檢修

4.1評(píng)估分析系統(tǒng)

變壓器狀態(tài)檢修評(píng)估分析系統(tǒng)其原理結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。設(shè)備狀態(tài)分析模塊對(duì)變壓器進(jìn)行分析，然后進(jìn)入設(shè)備狀態(tài)評(píng)估流程，依據(jù)評(píng)估結(jié)果制定生產(chǎn)計(jì)劃。完成狀態(tài)分析后，形成狀態(tài)檢修評(píng)估報(bào)告及匯總表，遞交檢修計(jì)劃會(huì)討論。

圖2變壓器狀態(tài)檢修評(píng)估分析系統(tǒng)其原理結(jié)構(gòu)圖

狀態(tài)檢修的重點(diǎn)，是正確和科學(xué)的給出電力變壓器的工作狀態(tài)，建立合理的評(píng)估體系，確定設(shè)備的評(píng)估結(jié)果。根據(jù)對(duì)電力變壓器各種運(yùn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合分析，可以得出變壓器的健康狀態(tài)，這是保證電力變壓器穩(wěn)定可靠運(yùn)行的主要指標(biāo)。

4.2評(píng)價(jià)方法

設(shè)備的狀態(tài)評(píng)化分為部件評(píng)價(jià)和整體評(píng)價(jià)兩部分。對(duì)于備部件的評(píng)價(jià)是依據(jù)表1對(duì)不同狀態(tài)量進(jìn)行捆分的疊加。

評(píng)價(jià)的原則是，部件的評(píng)價(jià)應(yīng)同時(shí)考慮單項(xiàng)狀態(tài)量的扣分和部件合計(jì)扣分情況;當(dāng)任一狀態(tài)量單項(xiàng)扣分和部件合計(jì)扣分同時(shí)達(dá)到規(guī)定的正常狀態(tài)時(shí)，視為正常狀態(tài);當(dāng)任一狀態(tài)量單項(xiàng)扣分或部件所有狀態(tài)量合計(jì)扣分達(dá)到規(guī)定的注意狀態(tài)時(shí)，視為注意狀態(tài);當(dāng)任一狀態(tài)量單項(xiàng)扣分達(dá)到規(guī)定的異常、嚴(yán)重狀態(tài)時(shí)，視為異常狀態(tài)或嚴(yán)重狀態(tài)。

油浸式電力變壓器整體狀態(tài)評(píng)價(jià)應(yīng)綜合其部件的評(píng)價(jià)結(jié)果。當(dāng)所有部件評(píng)價(jià)為正常狀態(tài)時(shí)，整體評(píng)價(jià)為正常狀態(tài);當(dāng)任一部件狀態(tài)為注意狀態(tài)、異常狀態(tài)或嚴(yán)重狀態(tài)時(shí)，整體評(píng)價(jià)應(yīng)為其中最嚴(yán)重的狀態(tài)。

4.3狀態(tài)檢修

根據(jù)設(shè)備最終評(píng)估結(jié)果的不同，確定和采用不同的狀態(tài)檢修方法和檢修內(nèi)容。按照狀態(tài)檢修工作中檢修的具體情況、檢修的設(shè)備部件和檢修實(shí)質(zhì)的不同，可以把變壓器的狀態(tài)檢修工作劃分成不同的檢修類別。

其中，變壓器本體的所有部分的檢查、相關(guān)性試驗(yàn)和維修看作是I類檢修。變壓器其中一部分的查看，或者設(shè)備部件中的一部分的查看、試驗(yàn)、修理和替換看作是Ⅱ類檢修。變壓器相關(guān)性檢查、維修和進(jìn)行相關(guān)性的試驗(yàn)看作是Ⅲ類檢修。在不停電的條件下對(duì)變壓器進(jìn)行表面的檢查、維修和帶電測(cè)試看作是Ⅳ類檢修。前三類是停電檢修，最后一類是不停電檢修。如表3所示。

評(píng)估結(jié)果為正常狀態(tài)的變壓器，采用檢修策略1。檢修策略1的具體內(nèi)容就是對(duì)交壓器執(zhí)行Ⅲ類檢修。根據(jù)變壓器運(yùn)行的實(shí)際情況和實(shí)際需要，在對(duì)變壓器執(zhí)行Ⅲ類檢修之前，可以適當(dāng)安排執(zhí)行Ⅳ類檢修。其中，Ⅲ類檢修的執(zhí)行時(shí)間可按照正常周期執(zhí)行，也可以延長(zhǎng)一年實(shí)踐執(zhí)行。

最終評(píng)估結(jié)果為注意狀態(tài)的變壓器，采用檢修策略2。檢修策略2的詳細(xì)內(nèi)容就是對(duì)變壓器采取Ⅲ類檢修，在此基礎(chǔ)上，對(duì)那些評(píng)估結(jié)果為注意狀態(tài)的部件應(yīng)適當(dāng)安排執(zhí)行Ⅳ類檢修。

評(píng)估結(jié)果為異常狀態(tài)的變壓器，采用檢修策略3。其內(nèi)容是，根據(jù)具體的評(píng)估結(jié)果確定最終的檢修類型，并根據(jù)實(shí)際情況按時(shí)安排檢修。注意，在執(zhí)行停電檢修前應(yīng)加強(qiáng)執(zhí)行Ⅳ類檢修。

對(duì)于評(píng)估結(jié)果顯示為嚴(yán)重狀態(tài)的變壓器，應(yīng)采用檢修策略4。該檢修策略與檢修策略3相似，所不同的是，由于變壓器的情祝是處于嚴(yán)重狀態(tài)，所對(duì)于檢修的安排應(yīng)該是及時(shí)的，盡量縮短安排檢修的時(shí)間，以免造成更嚴(yán)重的后果。

4.4經(jīng)濟(jì)效益

設(shè)備采用狀態(tài)檢修后最明顯的變化是，取消了沒(méi)有必要的檢修項(xiàng)目，通過(guò)在線、離線的檢測(cè)手段，提高了設(shè)備的可靠性。 狀態(tài)檢修分析后，可取消原來(lái)不需要的檢修項(xiàng)目，取消項(xiàng)目減少的費(fèi)用包括人工費(fèi)用和備件費(fèi)用，延長(zhǎng)了設(shè)備的檢修周期。

狀態(tài)檢修分析后，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的隱性故障.降低了故障模式發(fā)生后出現(xiàn)后果的概率，提高了設(shè)備可靠性，增加項(xiàng)目產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益可以分為顯性和隱性。

5小結(jié)

電力變壓器的狀態(tài)檢修無(wú)論在狀態(tài)信息采集、狀態(tài)診斷方法、檢修策略和監(jiān)測(cè)方法等方面都有很多值得深入研究。全面實(shí)施狀態(tài)檢修工作，是設(shè)備檢修模式科學(xué)發(fā)展的必然，是電力企業(yè)提高供電可靠性指標(biāo)、合理降低設(shè)備檢修維護(hù)費(fèi)用、提升勞動(dòng)生產(chǎn)率的主要途徑。