CN106501641A - 一种变压器质量状态评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器质量状态评估方法,包括：获取变压器的质量基数B；判断变压器运行至当前状态，是否存在现场检修记录，如果存在，则先根据所述现场检修记录评估经过现场检修后的质量状态,再评估变压器的当前质量状态；如果不存在，则获取所述当前状态的老化度参数F，根据所述老化度参数F，评估变压器的当前质量状态；根据所述当前质量状态，确定变压器的质量风险等级。相比现有的计划检修方式，上述评估方法，能在每次变压器经过现场检修后做出质量状态评估，运行一段时间后，再评估每个变压器的质量，据此制定各自的检修计划，使每个变压器得到及时检修，而且以每次检修后的质量状态作为基准状态，提高了运行的安全性。

Description

一种变压器质量状态评估方法

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，特别是涉及一种变压器质量状态评估方法。

背景技术

变压器是电力系统中最重要和最关键的电器设备之一，其运行的安全可靠性直接关系到电力系统的安全性与稳定性。由于制造、运输、安装和检修质量等因素造成的变压器故障严重地威胁着整个电力系统的安全运行，因此如何提高变压器运行的可靠性，一直都是变压器运行检测中的重要课题。

要使变压器安全运行，提高供电可靠性，除了选用技术过硬、产品质量好的变压器以外，关键是要不断提高变压器的维护、检修水平。然而，传统的对变压器的检修是计划检修方式，即按预定的检修周期对变压器进行检修，但是，由于变压器的初始状态有好有坏，工作条件互有差别，有的变压器到期并不需要检修，而有的变压器虽未到期，却很有可能需要检修，那么，都按统一的预定检修周期进行检修，会导致对变压器的过修或欠修，即检修后的变压器的质量状态是不统一的。

因此，按照计划检修方式维护变压器，不仅造成人力、物力的浪费，而且把每次定期检修后的每个变压器的质量评估为相同的，不能针对性的对各个变压器的状态做出评估，评估结果存在偏差，长期经过计划检修——运行——计划检修的过程后，有可能导致某些欠修的变压器存在很高的安全隐患。

发明内容

本发明实施例中提供了一种变压器质量状态评估方法，以解决现有技术中的变压器检修较为盲目，没有针对性、不及时、不到位的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

一种变压器质量状态评估方法,包括以下步骤：

获取变压器的质量基数B；

判断变压器运行至当前状态，是否存在现场检修记录，如果存在，则先根据所述现场检修记录评估经过现场检修后的质量状态,再评估变压器的当前质量状态；

如果不存在，则获取所述当前状态的老化度参数F，根据所述老化度参数F，评估变压器的当前质量状态；

根据所述当前质量状态C，确定变压器的质量风险等级。

优选的，在上述变压器质量状态评估方法中,所述如果存在，则先根据所述现场检修记录评估经过现场检修后的质量状态，再评估变压器的当前质量状态包括：

获取变压器的各个组件的重要度权重G，其中，组件分为四个级别，依级别增加，所述重要度权重递减；第一级别组件包括铁芯夹件和绕组，第二级别组件包括绝缘组件、出线装置及引线和绝缘套管，第三级别组件包括保护装置和调压开关，第四级别组件包括冷却装置和油箱；

获取变压器各个组件的现场检修影响因素e，根据所述现场检修影响因素e的值分别确定各个组件的影响因素值E，其中，所述现场检修影响因素e均包括工艺、环境、场地、工器具和人员因素，影响因素值E为影响因素e的均值；

先评估经过现场检修后的变压器的质量状态：

Q＝B-(G₁×E₁+G₂×E₂...+G_n×E_n)×0.98，其中Q为经过现场检修后的质量耗损；

再评估变压器的当前质量状态:

C＝(B-Q)×(1-F)，其中，C为运行质量老化。

优选的，在上述变压器质量状态评估方法中,判断各个组件的现场检修影响因素e的值是否存在小于0.9的情况，如果存在，则先改善所述现场检修因素e后，再确定所述组件的影响因素值E。

优选的，在上述变压器质量状态评估方法中,所述如果不存在，则获取所述当前状态的老化度参数F，根据所述老化度参数F，评估变压器的当前质量状态，C＝B×(1-F)。

优选的，在上述变压器质量状态评估方法中,所述老化度参数F＝F₁×F₂×F₃，其中，F₁为年限老化度、F₂为环境老化度、F₃为工况老化度。

优选的，在上述变压器质量状态评估方法中,所述环境老化度F₂包括环境温度、环境湿度和海拔高温。

优选的，在上述变压器质量状态评估方法中,所述工况老化度F₃＝M₁×M₂×T，其中，M₁为有载调压次数、M₂为雷击短路次数与线路短路次数、T为满负荷运行时长。

由以上技术方案可见，本发明实施例提供的变压器质量状态评估方法，关注的是变压器经过现场检修后，当下的质量状态以及经过一段时间运行后的质量状态。这是因为相比与原厂检修的标准，经过现场检修会造成变压器的质量耗损，评估这个耗损的程度，第一，可以为现场检修后的整体安全性提供依据，还能及时针对现场检修后某一组件的局部质量风险作出评价，避免了变压器整体安装完成后发现组件出现问题而进行二次拆卸修复等情况。第二，还能不断改善工艺、环境、场地、工器具、人员等影响条件，提高变压器现场检修的修复质量，使变压器现场检修条件更接近于原厂检修条件。第三，以此质量耗损判断该变压器是否还能适应于以后的运行条件以及更加客观的评估经过一段时间运行后的质量状态。

总之，相比现有的计划检修方式，本发明提供的变压器质量状态评估方法，能够在每次变压器经过现场检修后就做出针对性的质量状态评估，运行一段时间后，再评估，根据每个变压器的每次质量评估结果，指定各自的检修计划，使得每个变压器在需要检修的时候得到及时检修，而且以每次检修后的质量状态作为基准状态，提高了运行的安全性。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，将结合具体的实时例对本方案进行说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例

以云南电网天生桥换流站408316变压器(型号：EFPH8554；额定容量：354/177/177MVA(line/wye/delta)；额定电压：相数：单相)为例，对本发明提供的变压器质量状态评估方法进行说明。

2004年7月18日，例行变压器绝缘油色谱分析时，发现总烃(8390.32×10-6μL/L)、氢气(2546.19×10-6μL/L)、乙炔(28.23×10-6μL/L)含量均远大于规程规定的注意值。后进行了多次取样试验，发现色谱数据有进一步增加的趋势。对色谱数据进行综合分析后认为，如果继续运行，会引发重大事故，因此决定立即退出运行进行修复。考虑到该设备为德国原厂生产，如返厂检修，仅往返运输就需要8个月时间，无法满足公司正常生产要求，而且修复成本预计超过1亿5千万元，严重影响正常生产。通过调研，现场场地有足够空间满足修复要求，可以通过搭建临时检修间满足检修要求，因此决定在现场采用搭建临时检修间的方式进行检修。

经过现场检修后，根据本发明提供的变压器质量状态评估方法，对此变压器的质量状态做出评估,包括以下步骤：

第一步，获取变压器的质量基数B，在评估中，质量基数B取值为100。

第二步，在判断变压器运行至当前状态，存在现场检修记录，先根据所述现场检修记录评估经过现场检修后的质量状态,具体的做法是：

获取变压器的各个组件的重要度权重G，全部组件的重要度权重总和等于质量基数。其中，组件分为四个级别，依级别增加，所述重要度权重递减；第一级别组件包括铁芯夹件和绕组，重要度权重为20，第二级别组件包括绝缘组件、出线装置及引线和绝缘套管，，重要度权重为12，第三级别组件包括保护装置和调压开关，，重要度权重为8，第四级别组件包括冷却装置和油箱，重要度权重为4。

获取变压器各个组件的现场检修影响因素e，影响因素(e)的量化以同种工艺原厂制造的各部件质量为基准(基准值为1)，从风险评估人员(厂家或监理公司)处获取，详见表1。根据所述现场检修影响因素e的值分别确定各个组件的影响因素值E，其中，所述现场检修影响因素e均包括工艺、环境、场地、工器具和人员因素，影响因素值E为影响因素e的均值。

表1天生桥换流站408316变压器各组件的现场检修影响因素e统计表

然后，最终计算出各个组件的影响因数值E。根据各组件所受各因素影响的严重度划分为优中差三个等级，各等级对应了各部件在质量上所受影响的严重程度，体现出各部件现场检修与安装后与原厂制造安装的质量对比。优中差三等级划分的边界值分别为：优(e≥0.96)，中(0.96＞e≥0.90)，差(e＜0.90)。因此，为了避免了变压器经过现场检修且整体安装完成后发现某一组件出现问题而进行二次拆卸修复等情况。分析表1中的每个现场检修影响因素e是否存在小于0.9的情况，如果存在，则先改善所述现场维修因素e后，再确定所述组件的影响因素值E。

第三步，评估经过现场检修后的变压器的质量状态：

Q＝B-(G₁×E₁+G₂×E₂...+G_n×E_n)×0.98

其中Q为经过现场检修后的质量耗损。

Q＝100-(20×0.996+20×0.98+12×0.982+12×0.992+12×1.0+8×1.0+8×1.0+4×1.0+4×0.992)×0.98＝6.336。质量损耗越大说明变压器现场检修安装的效果越差。

表2现场检修和安装的变压器质量状态评估表

若风险值较高，则应采取措施尽量降低其风险值，降低变压器投运后由于受到满负荷运行年限、环境和运行工况等因素的影响而老化的程度。根据表2，天生桥换流站408316变压器现场检修后质量评估等级为“可接受的”风险等级。

经过现场检修会造成变压器的质量耗损，评估这个耗损的程度，第一，可以为现场检修后的整体安全性提供依据，还能及时针对现场检修后某一组件的局部质量风险作出评价，避免了变压器整体安装完成后发现组件出现问题而进行二次拆卸修复等情况。第二，还能不断改善工艺、环境、场地、工器具、人员等影响条件，提高变压器现场检修的修复质量，使变压器现场检修条件更接近于原厂检修条件。第三，以此质量耗损判断该变压器是否还能适应于以后的运行条件以及更加客观的评估经过一段时间运行后的质量状态。降低变压器投运后由于受到满负荷运行年限、环境和运行工况等因素的影响而老化的程度。

第四步，评估变压器的当前质量状态，如果变压器是经过上述现场检修后没有再投入运行的，那么当前质量状态，可以用上述经过现场检修后的质量耗损Q来表示。如果是原厂检修后再投入运行的，那么应该直接跳过上述第一至第三步，获取所述当前状态的老化度参数F，根据所述老化度参数F，评估变压器的当前质量状态；

经了解，天生桥换流站408316变压器经过现场检修后是投入运行的。具体过程如下：

由于是对经现场检修后的变压器进行评估，因此计算运行质量老化时以现场检修后变压器的质量为基数，该基数应为B-Q。再次基础上运行老化质量为C,C＝(B-Q)×(1-F),其中F＝F₁×F₂×F₃，其中，F₁为年限老化度、F₂为环境老化度、F₃为工况老化度。运行年限越久、环境越恶劣、雷击短路和线路短路次数越多、有载调压次数越多、满负荷运行时间越长，变压器的老化速度越快，老化度越严重。

年限老化度即为现场检修和安装后的变压器随着投运时间的增长，各组件老化造成的整体老化程度，为老化度3个因素中最为重要的因素。按照南方电网相关设备技术规范一次主设备使用寿命上限为30年，故以30年为变压器使用寿命的上限，并根据实际设备运行经验以及故障发生率，得出年限老化度取值范围及评估如下表3。

表3年限老化度评估表

天生桥换流站于2001年双极投产，至今运行了14年，按照南方电网相关设备技术规范，变压器的使用寿命为30年。参照年限老化度评估表格5，可取408316变压器的年限老化度F₁＝0.91。

设备运行后其质量会受到环境的影响，包括环境温度、湿度和海拔高度等，但考虑南方地区无极端恶劣气候，故影响较小。

环境温度过热或过冷均会对变压器的使用寿命造成一定的影响。如过热会影响到绕组的温升，也会使变压器内部绝缘介质极化加剧，电导增强，导致内部绝缘强度降低。故在进行环境温度评估时，以变压器出厂制造时所处环境温度为最佳温度(20℃左右)，统计该台变压器所处地区年平均温度后与最佳温度进行对比，得出环境温度的评估。由于南方地区年平均温度不会出现极低的情况，故过冷不在考虑范围内。环境温度评价如下表4。

表4环境温度评价表

地区年平均气温(℃)	0＜T≤25	25＜T＜35	T≥35
				温度评估	优	中	差

湿度过高会加快变压器外部油箱的腐蚀进度，也会使变压器套管外绝缘强度降低，减小套管爬电距离，增加泄漏电流等，影响绝缘水平。故在进行环境湿度评估时，以变压器出厂制造时所处环境湿度为最佳湿度(70％左右)，统计该台变压器所处地区年平均湿度后与最佳湿度进行对比，得出环境湿度的评估。环境湿度评价如下表5

表5环境湿度评价表

地区年平均湿度(％)	H≤70	70＜H＜80	T≥80
				湿度评估	优	中	差

变压器的设计时会根据当地海拔高度增加其绝缘间隙，确保变压器内部绝缘强度以及散热强度，故而不考虑海拔高度对变压器的影响，均定为优。

评估环境对设备运行质量影响的级别，是综合评估环境温度、湿度和海拔高度而定。现规定环境老化度的定级如下表6示。

表6环境老化度定级

在进行一台变压器的环境温度、湿度评价后，将结果代入表6行环境老化度的定级，对应的得出该台变压器的环境老化度级别，再代入下表7得出环境老化度评估。

表7环境老化度评估表

天生桥换流站位于贵州黔西南与广西隆林交界处，该地理位置四季分明气候温润，温湿度适中，海拔高度适中，空气质量优良。参照环境老化度定级和评估表格8、9，确定408316变压器所处环境为优，取环境老化度F₂＝1.0。

工况老化度包括现场检修和安装后的变压器受到有载调压次数、负荷情况、雷击短路和线路短路次数等运行工况的影响而导致的内部各组件的老化程度。考虑到变压器生产厂家本身技术能力以及制造工艺、使用材料的优劣，在计算工况老化度时应了解该变压器制造厂家情况后进行评估。变压器工况老化度F3的计算方法按式(5)计算：

F₃＝M₁×M₂×T

式中：F₃为工况老化度，M₁为有载调压次数，M₂为雷击短路次数与线路短路次数，T为满负荷运行时长。根据超高压公司各换流站变压器出厂说明书以及使用情况来看，变压器有载调开关压次数的上限为30万次左右，30万次之后必须检修。现规定有载调

压次数的上限为30万次，有载调压次数对变压器工况老化度影响如下表8：

表8调压次数对变压器工况老化度影响因素评估表

调压次数(N)	20万次＜N≤30万次	10万次＜N≤20万次	N≤10万次
				影响因素(M1)	0.97	0.98	0.99
描述	检修或更换有载调压开关	加强巡视	正常巡视

变压器在设计和制造过程中均会考虑绕组的抗短路能力，并规定其各相绕组的最大短路电流。但过多的雷击短路和操作短路将会降低变压器整体的抗短路能力，最终导致其使用寿命下降。通过对超高压公司发生的几起绕组短路故障的统计，以60次为任一变压器其承受雷击和操作短路次数之和的上限值，超过60次短路次数的变压器其抗短路能力将大大下降。雷击短路和线路短路次数对变压器工况老化度的影响评估如下表9。

表9雷击短路和线路短路次数对变压器工况老化度的影响评估表

变压器满负荷运行时间越长，其内部受大电流以及交直流复合电场的影响越复杂，对内部绝缘件的损耗越严重，对变压器寿命存在一定的影响，其对变压器工况老化度的影响评估如下表12。

表10满负荷运行时长对变压器工况老化度的影响因素评估表

通过收集和分析资料，408316变压器的有载调压次数、雷击短路和线路短路次数、满负荷运行时长如下表11所示,可评估出408316变压器的工况影响因素M1＝0.99，M2＝0.995，T＝0.995，将影响因素对应的填入表11中。可评估出408316变压器的工况老化度F₃

F₃＝M₁×M₂×T＝0.99×0.995×0.995＝0.98,表11天生桥换流站408316工况统计表

变压器编号：408316	统计数据	影响因素(E)
			有载调压次数(E1)	66966	0.99
雷击短路和线路短路次数(E2)	N＜20	0.995
			满负荷运行时长(E3)	h＜Y×40％	0.995

计算出老化度参数F,F＝F₁×F₂×F₃＝0.91×1.0×0.98＝0.892后，再评估变压器的当前质量状态:

C＝(B-Q)×(1-F)

其中，C为运行质量老化，(100－6.336)×(1－0.892)＝10.116

第五步，根据当前质量状态，确定变压器的质量风险等级。由上述内容可以确定，如果变压器是经过上述现场检修后没有再投入运行的，那么当前质量状态，可以用上述经过现场检修后的质量耗损Q来表示。如果是原厂检修后再投入运行的，那么应该直接跳过上述第一至第三步，直接从第四步开始，可以用运行质量老化评估变压器的当前质量状态。而天生桥换流站408316变压器的当前质量状态应该经现场检修后运行的质量状态综合评估，即为将现场检修的变压器质量损耗Q和经过运行后导致的质量老化C两者相加，进而评估现场运行后变压器的风险大小和确定运行后的变压器质量等级，即：

R＝Q+C，其中，R为现场检修后变压器的质量风险综合值。质量风险综合值评估同样分为高、中、低和可接受4个风险等级，通过表12运行质量老化风险评估定级表，可得到质量风险综合值(R)定级如下表13，再将现场检修和安装的变压器质量损耗(Q)的评估结果代入表13中，即可得出该台变压器的质量风险综合值，该值确定了现场检修和安装后的变压器投运若干时间后产品质量的损失。评估质量风险综合值后，可确定经过现场检修的变压器在投运后由于质量损失可能导致的风险，为现场检修后的变压器运行、维护、检修、试验、技改等生产工作的决策提供依据。将本节408316变压器现场检修后质量风险值Q＝6.336代入质量风险综合值评估表格13后，可得到408316变压器运行质量风险值评估表14。

表12运行质量老化风险评估定级表

表13质量风险综合值评估表

表14天生桥换流站408316变压器质量风险综合值评估表

通过上表以及408316变压器运行质量风险值(R)可评定：天生桥换流站408316变压器的运行质量风险评估结果为“可接受的”风险等级。

相比现有的计划检修方式，本发明提供的变压器质量状态评估方法，能够在每次变压器经过现场检修后就做出针对性的质量状态评估，运行一段时间后，再评估，根据每个变压器的每次质量评估风险等级，指定各自的检修计划，使得每个变压器在需要检修的时候得到及时检修，而且以每次检修后的质量状态作为基准状态，提高了运行的安全性。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种变压器质量状态评估方法,其特征在于，包括以下步骤：

获取变压器的质量基数B；

判断变压器运行至当前状态，是否存在现场检修记录，如果存在，则先根据所述现场检修记录评估经过现场检修后的质量状态,再评估变压器的当前质量状态；

如果不存在，则获取所述当前状态的老化度参数F，根据所述老化度参数F，评估变压器的当前质量状态；

根据所述当前质量状态，确定变压器的质量风险等级。

2.根据权利要求1所述的变压器质量状态评估方法,其特征在于，所述如果存在，则先根据所述现场检修记录评估经过现场检修后的质量状态，再评估变压器的当前质量状态包括：

获取变压器的各个组件的重要度权重G，其中，组件分为四个级别，依级别增加，所述重要度权重递减；第一级别组件包括铁芯夹件和绕组，第二级别组件包括绝缘组件、出线装置及引线和绝缘套管，第三级别组件包括保护装置和调压开关，第四级别组件包括冷却装置和油箱；

获取变压器各个组件的现场检修影响因素e，根据所述现场检修影响因素e的值分别确定各个组件的影响因素值E，其中，所述现场检修影响因素e均包括工艺、环境、场地、工器具和人员因素，影响因素值E为影响因素e的均值；

先评估经过现场检修后的变压器的质量状态：

Q＝B-(G₁×E₁+G₂×E₂...+G_n×E_n)×0.98

其中Q为经过现场检修后的质量耗损；

再评估变压器的当前质量状态:

C＝(B-Q)×(1-F)

其中，C为运行质量老化。

3.根据权利要求2所述的变压器质量状态评估方法，其特征在于，判断各个组件的现场检修影响因素e的值是否存在小于0.9的情况，如果存在，则先改善所述现场检修因素e后，再确定所述组件的影响因素值E。

4.根据权利要求1所述的变压器质量状态评估方法，其特征在于，所述如果不存在，则获取所述当前状态的老化度参数F，根据所述老化度参数F，评估变压器的当前质量状态，C＝B×(1-F)。

5.根据权利要求1所述的变压器质量状态评估方法，其特征在于，所述老化度参数F＝F₁×F₂×F₃，其中，F₁为年限老化度、F₂为环境老化度、F₃为工况老化度。

6.根据权利要求5所述的变压器质量状态评估方法，其特征在于，所述环境老化度F₂包括环境温度、环境湿度和海拔高温。

7.根据权利要求5所述的变压器质量状态评估方法，其特征在于，所述工况老化度F₃＝M₁×M₂×T，其中，M₁为有载调压次数、M₂为雷击短路次数与线路短路次数、T为满负荷运行时长。