電力學報bookmark0變壓器安全經濟運行的幾個問題>李震宇/張海榮2，余鵬1（1.太原供電分公司，山西太原030012；。山西大學工程學院，山西太原030013）：2003*11張海榮（1970-），女，山西芮城人，山西大學工程學院講師，從事電力系統教學和研究；1994-2015（余it鵬男‘湖北武漢人1原供1電：分公司工1程師師從事絕緣監督管理工s%served.http://www.cnki.net題進行了分析，并提出了相應的改進措施。同時對在線監測技術的應用情況以及新型式的SF6氣體絕緣變壓器存在的問題進行了探討。

　　變壓器是電力系統中的重要設備，其運行安全直接關系到系統的可靠和安全；變壓器的損耗在電力系統中所占比例很大，因此，其經濟運行也是電力企業重點關注的問題。變壓器的安全經濟運行問題涉及到多專業的許多方面，本文僅就現場運行中的幾個問題進行探討。

　　1變壓器的有載調壓為保證低壓側的電壓水平，變電站通常采用改變主變壓器（以下簡稱主變）分頭位置的方法進行調壓，使低壓側電壓在允許范圍內波動。但從變壓器本身經濟運行的角度考慮，分頭位置應盡量靠近其額定電壓水平。從變壓器的勵磁曲線可看出，為充分利用鐵芯，變壓器的正常運行點應在磁化曲線直線段上升部分的接近拐點處即a點2.若實際電壓（b點）高于此點，將會帶來以下問題：a勵磁電流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由于以上增加的發熱量，需要增開風扇和油泵以加強散熱，帶來更多的附加損耗。

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

　　針對以上問題，可采用下述措施加以解決。a選擇有載調壓變壓器的額定電壓及分頭范圍時，要充分考慮到變電站電源側的電壓水平，使其盡量在分頭的調節范圍內。如距發電廠較近的110kV變壓器，因其出口電壓較高，在總分頭數不變的情況下，適當放寬分頭的上調范圍，減小分頭的下調范圍，即選其額定電壓為110士b.在無功潮流較大時，主變的電壓降落增加，可采用低壓側投入電容器進行無功補償的措施來改善低壓側電壓質量。

　　2變壓器的大修對主變影響國家電力行業標準規定主變的大修周期是投入運行后的5年內和以后每隔10年大修1次，但在實際運行中對不同的變壓器大修周期應有區別。

　　對正常運行的變壓器，尤其是經過低壓側短路沖擊但運行仍較穩定的變壓器，應考慮逐步放寬大修周期。有以下理由。

　　a電力系統的迅速發展使設備的數量大大增力口，維護工作量也相應增加，如仍按統一的大修周期，將增加可觀的大修費用，生產成本隨之增加。

　　b所有設備的故障率P滿足所示的浴盆曲線，即在設備開始運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尖頂，從而給變壓器的穩定運行造成負面影響。

　　設備故障率曲線因此，實際運行中應該進行針對性的大修，即從周期檢修變為狀態檢修。但要實現狀態檢修就必須充分掌握變壓器的運行狀況，包括試驗數據、油色譜在線監測數據、沖擊次數、分析材料等。

　　3絕緣在線監測對變壓器運行的作用狀態檢修是針對傳統設備定期的“計劃檢修”含以可靠性為中心的維修技術和預測維修技術。

　　這是互相聯系而又不同的2個技術領域。以可靠性為中心的維修是在對元件的可能故障、對整個系統可靠性影響評估的基礎上決定維修計劃的一種維修策略。預測維修則是根據對潛伏故障進行在線或離線測量的結果和其它信息來安排維修的技術其關鍵是依靠先進的故障診斷技術對潛伏故障進行分類和嚴重性分析，以決定設備是否需要立即退出運行和應及時采取措施。

　　絕緣在線監測是實現狀態檢修的一個重要前提，對變壓器類設備，絕緣壽命是決定設備壽命的主要因素。絕緣在線監測技術基本原理可簡述如下：絕緣的劣化、缺陷的發展雖然具有統計性，發展的速度也有快慢，但大多具有一定的發展期和各種前期征兆，表現為設備的電氣、物理、化學等特性有少量漸進的變化。及時取得各種即使是很微弱的數值進行處理和綜合分析后，根據其數值的大小及變化趨勢，可對設備的可靠性隨時作出判斷和對剩余壽命作出預測，從而能及早發現潛伏的故障，必要時可提供預警或規定的操作。在線監測技術的特點是可以對電力設備在運行狀態下進行連續或隨時監測與判斷。變壓器在線監測技術主要有以下幾方面內容。

　　3.1變壓器油氣體監測油氣體監測是對運行油中的特征氣體進行在線的定量分析。油中溶解氣體分析（DGA）對于發現油浸式變壓器內部潛伏性故障相當有效。DGA已作為檢測潛伏性故障的主要試驗項目列于DL/T596生速率。一個簡單的油在線監測系統通過在變壓器的冷卻器出口處安裝氣體檢測器，將氣體含量轉換成數字信號送至通訊機，通訊機負責全站所有檢測器的信號收集，比較后上傳至主控室的監控計算機，由專業分析軟件對數據進行分析，并得出相應結論，給管理人員提供相關的報警信息。該計算機還可與局域網相聯，實現數據共享。

　　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而產。生的固體絕緣的空間局部放電（PD）是導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，能夠指示變壓器內部正在發生的變化。變壓器的PD源反映了絕表1SF6與變壓器油的性質比較性質變壓器油SF6密度/kg°m38956. 16（標準狀態下）酸值/agDg1<30<0.3熱傳導系數金屬粒子和氣泡。

　　變壓器的剩余壽命與PD指標間的相關性不存在一般的規則。PD檢測高于規定值時只起警示作用而一般不能作為設備失效的依據。考慮到干擾信號的頻率范圍，目前電力變壓器PD的超高頻法（PD的超高頻特征、PD值定標、PD定位和超高頻傳感器）的應用研究得到廣泛的開展，對解決PD在線監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防性試驗中常采用交流10kV作為試驗電壓來檢測介損和電容量；而在實際的運行電壓（220kV或500kV）下，設備介損值的測量對設備來講更有意義。通過監測運行電壓和泄漏電流可以計算出相應設備的介損。

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

　　4新型SF6氣體絕緣變壓器的使用由于用戶對變壓器運行環境的特殊要求，出現了氣體絕緣（SF6）變壓器。該產品的優點是沒有燃燒的危險，防爆性好，可靠率高，符合環保要求，同時對附屬設備的要求也相應減少，如充氮滅火裝置、油池、防火墻等設施。目前在我國只有少數地區在使用。

　　以SF6代替傳統變壓器油，變壓器省去了儲油柜、消防和報警系統，結構更加緊湊，占地面積更小，布置更靈活。SF6和變壓器油兩種絕緣介質的物理和化學特性比較如表1所示。

　　SF6作為絕緣介質，其介電常數比絕緣油要小，但介損也比絕緣油小；從冷卻效果看，其熱傳導系數在標準狀態下比絕緣油要高，所以是替代變壓器油的良好的介質。但從變壓器運行角度來看，在使用中應考慮以下2方面問題。aSF6絕緣變壓器不存在滲漏油，但是需要對其進行泄漏檢測，要配備專門的檢測設備。如果變壓器安裝在室內，必須有良好的通風。

　　b.作為檢測項目之一的變壓器油試驗，可以發現變壓器的潛伏性故障，如熱、局部放電等。而SF6由于性質較穩定，對于變壓器的類似缺陷還不能通過檢測SF6的性質來發現。目前電力預防性試驗規程中只對SF6檢測規定了濕度、密度、毒性、酸度、四氟化碳、空氣、可水解氟化物、礦物油等項目。

　　對SF6色譜（純度）的檢測則要靠專業的檢測部門。而且SF6在過熱和放電環境下的性質目前還沒有相關的標準。如何通過檢測SF6氣體來分析變壓器的運行狀況仍需作進一步研究。

　　5結束語變壓器的安全經濟運行問題涉及到從變壓器訂貨、設計、生產、運行到檢修的全過程管理，應全面考慮。而絕緣在線監測是實現變壓器狀態檢修、節約成本的前提。目前SF6絕緣變壓器的使用要結合環境條件慎重選用。