電力學(xué)報(bào)bookmark0變壓器安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的幾個(gè)問題>李震宇/張海榮2，余鵬1（1.太原供電分公司，山西太原030012；。山西大學(xué)工程學(xué)院，山西太原030013）：2003*11張海榮（1970-），女，山西芮城人，山西大學(xué)工程學(xué)院講師，從事電力系統(tǒng)教學(xué)和研究；1994-2015（余it鵬男‘湖北武漢人1原供1電：分公司工1程師師從事絕緣監(jiān)督管理工s%served.http://www.cnki.net題進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。同時(shí)對在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用情況以及新型式的SF6氣體絕緣變壓器存在的問題進(jìn)行了探討。

　　變壓器是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，其運(yùn)行安全直接關(guān)系到系統(tǒng)的可靠和安全；變壓器的損耗在電力系統(tǒng)中所占比例很大，因此，其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行也是電力企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的問題。變壓器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題涉及到多專業(yè)的許多方面，本文僅就現(xiàn)場運(yùn)行中的幾個(gè)問題進(jìn)行探討。

　　1變壓器的有載調(diào)壓為保證低壓側(cè)的電壓水平，變電站通常采用改變主變壓器（以下簡稱主變）分頭位置的方法進(jìn)行調(diào)壓，使低壓側(cè)電壓在允許范圍內(nèi)波動(dòng)。但從變壓器本身經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的角度考慮，分頭位置應(yīng)盡量靠近其額定電壓水平。從變壓器的勵(lì)磁曲線可看出，為充分利用鐵芯，變壓器的正常運(yùn)行點(diǎn)應(yīng)在磁化曲線直線段上升部分的接近拐點(diǎn)處即a點(diǎn)2.若實(shí)際電壓（b點(diǎn)）高于此點(diǎn)，將會(huì)帶來以下問題：a勵(lì)磁電流I增加，使變壓器的一次電流增大，繞組損耗增加，即銅損增大。

　　b.鐵芯主磁通Y增加，磁通密度B也隨之增加，渦流損耗和磁滯損耗增大，即鐵損增大。

　　c由于以上增加的發(fā)熱量，需要增開風(fēng)扇和油泵以加強(qiáng)散熱，帶來更多的附加損耗。

　　在變電站無功潮流較大時(shí)，主變的電壓降落也較大，若仍按上述調(diào)壓方式調(diào)壓，低壓側(cè)的電壓水平不會(huì)有明顯的改善，反而會(huì)使主變的損耗增大。

　　針對以上問題，可采用下述措施加以解決。a選擇有載調(diào)壓變壓器的額定電壓及分頭范圍時(shí)，要充分考慮到變電站電源側(cè)的電壓水平，使其盡量在分頭的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。如距發(fā)電廠較近的110kV變壓器，因其出口電壓較高，在總分頭數(shù)不變的情況下，適當(dāng)放寬分頭的上調(diào)范圍，減小分頭的下調(diào)范圍，即選其額定電壓為110士b.在無功潮流較大時(shí)，主變的電壓降落增加，可采用低壓側(cè)投入電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)拇胧﹣砀纳频蛪簜?cè)電壓質(zhì)量。

　　2變壓器的大修對主變影響國家電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定主變的大修周期是投入運(yùn)行后的5年內(nèi)和以后每隔10年大修1次，但在實(shí)際運(yùn)行中對不同的變壓器大修周期應(yīng)有區(qū)別。

　　對正常運(yùn)行的變壓器，尤其是經(jīng)過低壓側(cè)短路沖擊但運(yùn)行仍較穩(wěn)定的變壓器，應(yīng)考慮逐步放寬大修周期。有以下理由。

　　a電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展使設(shè)備的數(shù)量大大增力口，維護(hù)工作量也相應(yīng)增加，如仍按統(tǒng)一的大修周期，將增加可觀的大修費(fèi)用，生產(chǎn)成本隨之增加。

　　b所有設(shè)備的故障率P滿足所示的浴盆曲線，即在設(shè)備開始運(yùn)行階段和壽命的比較后階段故障率很高，而在中間服役期故障率較低。變壓器的故障率是由其組成元件的故障率決定的。如果在中間服役期的某時(shí)刻大修，意味著更換部分零部件，而所換元件的故障率也滿足浴盆曲線，這使變壓器故障率曲線在底部形成一個(gè)尖頂，從而給變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行造成負(fù)面影響。

　　設(shè)備故障率曲線因此，實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)該進(jìn)行針對性的大修，即從周期檢修變?yōu)闋顟B(tài)檢修。但要實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修就必須充分掌握變壓器的運(yùn)行狀況，包括試驗(yàn)數(shù)據(jù)、油色譜在線監(jiān)測數(shù)據(jù)、沖擊次數(shù)、分析材料等。

　　3絕緣在線監(jiān)測對變壓器運(yùn)行的作用狀態(tài)檢修是針對傳統(tǒng)設(shè)備定期的“計(jì)劃檢修”含以可靠性為中心的維修技術(shù)和預(yù)測維修技術(shù)。

　　這是互相聯(lián)系而又不同的2個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。以可靠性為中心的維修是在對元件的可能故障、對整個(gè)系統(tǒng)可靠性影響評估的基礎(chǔ)上決定維修計(jì)劃的一種維修策略。預(yù)測維修則是根據(jù)對潛伏故障進(jìn)行在線或離線測量的結(jié)果和其它信息來安排維修的技術(shù)其關(guān)鍵是依靠先進(jìn)的故障診斷技術(shù)對潛伏故障進(jìn)行分類和嚴(yán)重性分析，以決定設(shè)備是否需要立即退出運(yùn)行和應(yīng)及時(shí)采取措施。

　　絕緣在線監(jiān)測是實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修的一個(gè)重要前提，對變壓器類設(shè)備，絕緣壽命是決定設(shè)備壽命的主要因素。絕緣在線監(jiān)測技術(shù)基本原理可簡述如下：絕緣的劣化、缺陷的發(fā)展雖然具有統(tǒng)計(jì)性，發(fā)展的速度也有快慢，但大多具有一定的發(fā)展期和各種前期征兆，表現(xiàn)為設(shè)備的電氣、物理、化學(xué)等特性有少量漸進(jìn)的變化。及時(shí)取得各種即使是很微弱的數(shù)值進(jìn)行處理和綜合分析后，根據(jù)其數(shù)值的大小及變化趨勢，可對設(shè)備的可靠性隨時(shí)作出判斷和對剩余壽命作出預(yù)測，從而能及早發(fā)現(xiàn)潛伏的故障，必要時(shí)可提供預(yù)警或規(guī)定的操作。在線監(jiān)測技術(shù)的特點(diǎn)是可以對電力設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行連續(xù)或隨時(shí)監(jiān)測與判斷。變壓器在線監(jiān)測技術(shù)主要有以下幾方面內(nèi)容。

　　3.1變壓器油氣體監(jiān)測油氣體監(jiān)測是對運(yùn)行油中的特征氣體進(jìn)行在線的定量分析。油中溶解氣體分析（DGA）對于發(fā)現(xiàn)油浸式變壓器內(nèi)部潛伏性故障相當(dāng)有效。DGA已作為檢測潛伏性故障的主要試驗(yàn)項(xiàng)目列于DL/T596生速率。一個(gè)簡單的油在線監(jiān)測系統(tǒng)通過在變壓器的冷卻器出口處安裝氣體檢測器，將氣體含量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送至通訊機(jī)，通訊機(jī)負(fù)責(zé)全站所有檢測器的信號(hào)收集，比較后上傳至主控室的監(jiān)控計(jì)算機(jī)，由專業(yè)分析軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并得出相應(yīng)結(jié)論，給管理人員提供相關(guān)的報(bào)警信息。該計(jì)算機(jī)還可與局域網(wǎng)相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

　　3.2局部放電存在的各種弊端而提出的e種全新的檢修概念包伽油1中由于某些缺陷狀態(tài)而產(chǎn)。生的固體絕緣的空間局部放電（PD）是導(dǎo)致變壓器故障的原因之一。PD水平及其增長速率的明顯增加，能夠指示變壓器內(nèi)部正在發(fā)生的變化。變壓器的PD源反映了絕表1SF6與變壓器油的性質(zhì)比較性質(zhì)變壓器油SF6密度/kg°m38956. 16（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）酸值/agDg1<30<0.3熱傳導(dǎo)系數(shù)金屬粒子和氣泡。

　　變壓器的剩余壽命與PD指標(biāo)間的相關(guān)性不存在一般的規(guī)則。PD檢測高于規(guī)定值時(shí)只起警示作用而一般不能作為設(shè)備失效的依據(jù)。考慮到干擾信號(hào)的頻率范圍，目前電力變壓器PD的超高頻法（PD的超高頻特征、PD值定標(biāo)、PD定位和超高頻傳感器）的應(yīng)用研究得到廣泛的開展，對解決PD在線監(jiān)測干擾的問題起到積極的作用。

　　3.3套管介損及電容量的測量預(yù)防性試驗(yàn)中常采用交流10kV作為試驗(yàn)電壓來檢測介損和電容量；而在實(shí)際的運(yùn)行電壓（220kV或500kV）下，設(shè)備介損值的測量對設(shè)備來講更有意義。通過監(jiān)測運(yùn)行電壓和泄漏電流可以計(jì)算出相應(yīng)設(shè)備的介損。

　　3.4其它監(jiān)測項(xiàng)目包括有載開關(guān)、繞組溫度、油溫、負(fù)荷電壓電流、功率因數(shù)、鐵芯接地電流等項(xiàng)目。鐵芯接地電流的監(jiān)測可以判斷鐵芯是否有多點(diǎn)接地故障。有載開關(guān)、繞組溫度分布及紙絕緣的老化參量（例如糠醛）等項(xiàng)目的在線監(jiān)測，國內(nèi)外都在積極探索中。

　　4新型SF6氣體絕緣變壓器的使用由于用戶對變壓器運(yùn)行環(huán)境的特殊要求，出現(xiàn)了氣體絕緣（SF6）變壓器。該產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)是沒有燃燒的危險(xiǎn)，防爆性好，可靠率高，符合環(huán)保要求，同時(shí)對附屬設(shè)備的要求也相應(yīng)減少，如充氮滅火裝置、油池、防火墻等設(shè)施。目前在我國只有少數(shù)地區(qū)在使用。

　　以SF6代替?zhèn)鹘y(tǒng)變壓器油，變壓器省去了儲(chǔ)油柜、消防和報(bào)警系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)更加緊湊，占地面積更小，布置更靈活。SF6和變壓器油兩種絕緣介質(zhì)的物理和化學(xué)特性比較如表1所示。

　　SF6作為絕緣介質(zhì)，其介電常數(shù)比絕緣油要小，但介損也比絕緣油小；從冷卻效果看，其熱傳導(dǎo)系數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下比絕緣油要高，所以是替代變壓器油的良好的介質(zhì)。但從變壓器運(yùn)行角度來看，在使用中應(yīng)考慮以下2方面問題。aSF6絕緣變壓器不存在滲漏油，但是需要對其進(jìn)行泄漏檢測，要配備專門的檢測設(shè)備。如果變壓器安裝在室內(nèi)，必須有良好的通風(fēng)。

　　b.作為檢測項(xiàng)目之一的變壓器油試驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)變壓器的潛伏性故障，如熱、局部放電等。而SF6由于性質(zhì)較穩(wěn)定，對于變壓器的類似缺陷還不能通過檢測SF6的性質(zhì)來發(fā)現(xiàn)。目前電力預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程中只對SF6檢測規(guī)定了濕度、密度、毒性、酸度、四氟化碳、空氣、可水解氟化物、礦物油等項(xiàng)目。

　　對SF6色譜（純度）的檢測則要靠專業(yè)的檢測部門。而且SF6在過熱和放電環(huán)境下的性質(zhì)目前還沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。如何通過檢測SF6氣體來分析變壓器的運(yùn)行狀況仍需作進(jìn)一步研究。

　　5結(jié)束語變壓器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題涉及到從變壓器訂貨、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)行到檢修的全過程管理，應(yīng)全面考慮。而絕緣在線監(jiān)測是實(shí)現(xiàn)變壓器狀態(tài)檢修、節(jié)約成本的前提。目前SF6絕緣變壓器的使用要結(jié)合環(huán)境條件慎重選用。