鐘振鵬

摘 要：電力變壓器是電力系統(tǒng)以及生產(chǎn)企業(yè)的重要樞紐設(shè)備，其安全運(yùn)行的可靠性在很大程度上決定了電力系統(tǒng)的可靠性和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此根據(jù)電力變壓器的容量以及電壓等級(jí)、所處位置的重要性，對(duì)變壓器進(jìn)行科學(xué)有效的檢修和維護(hù)，是十分必要的，不僅可以節(jié)約資源、節(jié)省能源，而且可以為企業(yè)帶來長遠(yuǎn)的利益。文章提出目前一些常規(guī)的有效檢修和診斷方法，并對(duì)方案進(jìn)行比較，提出了一些新的變壓器維修和維護(hù)方法，旨在延長變壓器的使用壽命，為電網(wǎng)的可靠運(yùn)行，提供理論支撐。

關(guān)鍵詞：電力變壓器；診斷檢修；維護(hù)維修

中圖分類號(hào)：TM41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）05-0095-02

1 電力變壓器維修和維護(hù)的意義

電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，基于發(fā)電、輸電、變電、配電、用電五個(gè)部分，電力變壓器處在中間的變電環(huán)節(jié)，位置和作用至關(guān)重要。變壓器將一種交流電壓、電流轉(zhuǎn)換為同頻率的另一種電壓、電流的電器設(shè)備，其本質(zhì)可以看做是一種靜止電機(jī)。

在電網(wǎng)中，變壓器是樞紐核心，承擔(dān)著承上啟下的抬高或者降低電壓的重任，不考慮損耗時(shí)其本身并不消耗功率，起到傳遞功率和能量的作用。其運(yùn)行的可靠性直接影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。隨著電網(wǎng)的日益壯大，用戶需求量增多，變壓器的負(fù)荷也越來越重，變壓器的檢修和維護(hù)問題越來越得到重視。

變壓器是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，變壓器一旦發(fā)生故障，往往會(huì)造成局部或全局設(shè)備的停運(yùn)，導(dǎo)致斷電事故的發(fā)生，給生產(chǎn)企業(yè)帶來巨大的直接經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)危害到設(shè)備、人員的安全，造成嚴(yán)重后果。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年發(fā)生的影響重大的電網(wǎng)事故中，由變電器設(shè)備發(fā)生故障造成的事故占49%，將近一半，變壓器安全可靠的運(yùn)行顯得尤為重要，由此可見，電力系統(tǒng)以及各生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)當(dāng)重視并加強(qiáng)對(duì)變壓器的維修維護(hù)工作，使其保持良好的工作狀態(tài)，防微杜漸，避免嚴(yán)重的用電事故發(fā)生，從而間接地為電力系統(tǒng)以及企業(yè)帶來效益。

對(duì)變壓器進(jìn)行維修維護(hù)，要基于設(shè)備故障診斷的基礎(chǔ)上，為了避免不必要的浪費(fèi)以及降低維修對(duì)變壓器壽命的影響，對(duì)變壓器的故障診斷是非常必要的。目前，國內(nèi)外在變壓器故障診斷方面均有很多研究成果。

由于大型電力變壓器造價(jià)昂貴，故障檢修復(fù)雜，維修費(fèi)用高，給電網(wǎng)以及企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失，因此對(duì)變壓器的故障診斷變得尤為重要。準(zhǔn)確合理的診斷方案不但可以節(jié)省時(shí)間節(jié)約成本，而且可以有效的為變壓器的維修提供理論依據(jù)，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。目前關(guān)于電力變壓器的診斷方法主要有以下兩點(diǎn)：

①油中溶解氣體分析法。

②基于計(jì)算智能的方法。

本文重點(diǎn)研究了變壓器的診斷檢修方法，以及維修維護(hù)方面的問題。為電力系統(tǒng)中變壓器的可靠運(yùn)行提供一種檢修維護(hù)的方案。

2 變壓器故障診斷方法

2.1 油中溶解氣體分析法（DGA）

針對(duì)油浸式電力變壓器的內(nèi)部故障，一種常規(guī)的檢測方法是油中溶解氣體分析法。

有資料顯示，油中溶解氣體分析法檢測出的變壓器故障占電力系統(tǒng)中變壓器故障的一半以上。油浸式變壓器在發(fā)生故障時(shí)，主要產(chǎn)生七種氣體：甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、氫氣、一氧化碳、二氧化碳。可以分析油中主要七種成分的氣體含量和比例來判斷并分析故障類型和故障原因。目前有很多基于DGA方法的故障診斷方法，包括關(guān)鍵氣體法、羅杰斯比值法、IEC比值法、Dornenburg比值法、杜瓦爾三角法和 CIGRE等方法。

2.2 基于計(jì)算智能的方法

近年來，研究人員將多種計(jì)算智能方法如模糊理論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等應(yīng)用在電力變壓器的故障診斷中，提出基于計(jì)算智能的方法。從計(jì)算智能的角度對(duì)變壓器故障診斷的研究成果進(jìn)行了總結(jié)。

目前，基于人工智能的方法主要有以下幾種：

①基于模糊邏輯的故障診斷方法。

②基于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的故障診斷方法。

③基于支持向量機(jī)的故障診斷方法。

④基于遺傳和人工免疫的故障診斷方法。

⑤基于粗糙集和灰色理論的故障診斷方法。

3 變壓器檢修和維護(hù)方法

變壓器的維修是指為了保證變壓器維持其正常的變電以及傳輸電能功率的功能，在其發(fā)生故障后或預(yù)計(jì)要發(fā)生故障但并未故障時(shí)采取一些手段和方法使變壓器工作在正常無危險(xiǎn)狀態(tài)，使其能滿足用戶以及電網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的需求，即達(dá)到用戶對(duì)變壓器設(shè)備功能的期望值。當(dāng)前企業(yè)最主要的生產(chǎn)成本之一就是設(shè)備維修費(fèi)用，對(duì)于昂貴的電力變壓器，是企業(yè)必不可少的，其維修費(fèi)用可以占到設(shè)備維修費(fèi)用的50%以上。

一直以來，為了保證變壓器的正常運(yùn)行，電力系統(tǒng)主要采用定期對(duì)電力變壓器進(jìn)行維修的方法，包括變壓器試驗(yàn)、小修、大修等。按照我國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，10 kV及以上電壓等級(jí)的變壓器投運(yùn)5 a需要進(jìn)行一次大的檢修，以后每隔10 a必須進(jìn)行一次大修，每年進(jìn)行一次小修理。

根據(jù)這種規(guī)定，要求變壓器不管工作狀態(tài)如何，到規(guī)定時(shí)間就必須檢修，這樣就造成了對(duì)不需要檢修的運(yùn)行狀態(tài)良好的變壓器進(jìn)行了不必要的檢修，在設(shè)備尚未發(fā)生缺陷時(shí)就進(jìn)行停運(yùn)檢修甚至更換變壓器，造成極大的浪費(fèi)。另一方面，隨著設(shè)備電氣設(shè)備智能化水平的逐步提高，各種等級(jí)電壓的變壓器設(shè)備復(fù)雜度也不斷提高，這就使得用于變壓器檢修的人力、物力、財(cái)力等投入不斷加大，維修成本和代價(jià)變得越來越高，因此需要有一種合理的檢修和維護(hù)的方法，從降低成本和保證變壓器的可靠性兩方面綜合考慮，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。

目前常用的維護(hù)維修方法有以下幾種。

3.1 發(fā)生故障后維修

當(dāng)變壓器發(fā)生故障后為了使其正常工作保證生產(chǎn)繼續(xù)進(jìn)行對(duì)變壓器進(jìn)行維修，這是最先采用的方式。這種方式比較被動(dòng)，有明顯的缺點(diǎn)：因?yàn)槲覀儾荒艽_定故障將會(huì)在何時(shí)發(fā)生，也不知道具體哪個(gè)設(shè)備會(huì)發(fā)生故障，所以沒法制定計(jì)劃，一切都是不定性的。

3.2 根據(jù)計(jì)劃維修

根據(jù)制定計(jì)劃對(duì)變壓器進(jìn)行維修，即使變壓器正常運(yùn)行，也要例行檢修維護(hù)。維修周期的制定以經(jīng)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)學(xué)理論為基礎(chǔ)。計(jì)劃維修的缺點(diǎn)是維修周期的制定沒有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊罁?jù)。如果計(jì)劃制定不合理，過度維修或者維修間隔很長，這就帶來變壓器零部件甚至變壓器更替頻繁，資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，再者帶來變壓器設(shè)備運(yùn)行在臨界故障狀態(tài)。不過計(jì)劃維修優(yōu)勢(shì)在于維修時(shí)間是預(yù)先知道的，可以提前制定安排生產(chǎn)計(jì)劃和維修計(jì)劃，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省維修成本和時(shí)間。

3.3 基于變壓器狀態(tài)維修

在以上兩種方法的基礎(chǔ)上，提出基于變壓器狀態(tài)維修，也就是實(shí)時(shí)監(jiān)測變壓器狀態(tài)，根據(jù)變壓器當(dāng)前狀態(tài)來制定維修計(jì)劃。通過監(jiān)測變壓器的溫度、油中溶解氣體成分等參數(shù)，來確定變壓器當(dāng)前狀態(tài)。從而制定維修計(jì)劃。這種方式可以提高維修的效率，并且可以及時(shí)的預(yù)防故障的放生，缺點(diǎn)是監(jiān)測成本比較大，有些參數(shù)也很難甚至不能監(jiān)測。

本文提出的維修方式如下：

①將變壓器模塊化，對(duì)其不同模塊，根據(jù)其工作運(yùn)行狀態(tài)，制定其檢修周期。對(duì)使用負(fù)荷重的、故障發(fā)生率高的零部件，可以頻繁地檢修并在其壽命將近時(shí)及時(shí)的更換；對(duì)于工作負(fù)荷小，承擔(dān)變電功率較小的部件，檢修的周期可以適當(dāng)變長，每次檢修計(jì)算其預(yù)計(jì)工作壽命以及作業(yè)時(shí)間；對(duì)于比較昂貴的模塊以及一些發(fā)生故障后對(duì)電力系統(tǒng)影響巨大的設(shè)備模塊，可以定時(shí)檢修，及時(shí)維護(hù)，投入一定的資金，以免故障之后帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

②避免外界環(huán)境因素對(duì)變壓器造成破壞，在不影響變壓器散熱的前提下，為變壓器加一層防護(hù)設(shè)施，以免絕緣的老化嚴(yán)重以及因外界溫度變化造成壽命的縮短。

4 結(jié) 語

本文基于對(duì)電力變壓器的故障診斷以及檢修維護(hù)方法的理論研究，提出兩種對(duì)變壓器故障進(jìn)行診斷的常用有效的方法：油中溶解氣體分析法；基于計(jì)算智能的方法。

在此基礎(chǔ)上，列出目前常用的維修方法：故障后維修、計(jì)劃維修、基于狀態(tài)的維修、預(yù)知式維修。并對(duì)不同方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行論述，之后提出兩種維修方式：將變壓器模塊化，制定不同的標(biāo)準(zhǔn)維護(hù)；考慮環(huán)境對(duì)其長期的影響，采取必要的防護(hù)措施。

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