CN111898288A - 一种电力变压器绕组损坏风险评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于变压器运维检修技术领域，尤其涉及一种电力变压器绕组损坏风险评估方法，适用于变压器绕组运行状态的新型评估方法。本发明是收集变压器台帐信息，量化变压器绕组损坏风险因数；再将计算得到的变压器绕组损坏风险概率进行分级。本发明解决了目前仅利用抗短路能力校核结果判断变压器绕组损坏风险带来的评价不全面，造成过度技改大修的问题，可以为变压器技改大修工程提供技术依据，可实时动态评估变压器绕组损坏风险。本发明适用范围广，适用于不同运行年限、不同电压等级、不同绕组形式的电力变压器绕组损坏风险评估。

Description

一种电力变压器绕组损坏风险评估方法

技术领域

本发明属于变压器运维检修技术领域，尤其涉及一种电力变压器绕组损坏风险评估方法，适用于变压器绕组运行状态的新型评估方法。

背景技术

大型电力变压器是电力系统中重要的设备，运行的安全可靠性直接影响电力系统运行的稳定性和可靠性。近年来，电网规模不断扩大，系统短路电流逐年提高，电力变压器运行过程中由于线路跳闸、近区短路等不良工况发生多起绕组损坏事故。据统计，每年发生的变压器损坏事故中，有30％以上是由于变压器受短路冲击造成的。一旦发生变压器绕组损坏情况，变压器将很难修复，甚至引起严重的停电事故，造成重大的社会经济损失。因此对变压器绕组损坏风险进行评估对保证变压器的安全稳定运行及电网的供电可靠性有重大意义。

目前，国家电网有限公司及各网省公司已经开展220kV及以上变压器抗短路能力校核工作，获得了变压器抗短路能力方面的技术数据，针对变压器结构设计方面进行了考核，仅考核变压器设计参数是远远不够的。变压器绕组损坏涉及到变压器结构设计、原材料选用、制造工艺、系统最大短路电流、是否加装限流电抗器、历史试验数据等多方面因素。

发明内容

针对目前变压器绕组损坏事故多发的问题，本发明提出了一种电力变压器绕组损坏风险评估方法，其目的是为了提供一种快速、准确、适应性强，具有较高实际应用价值的变压器运维检修策略。

为了实现上述发明目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种电力变压器绕组损坏风险评估方法，包括以下步骤：

步骤1.收集变压器台帐信息，量化变压器绕组损坏风险因数；

步骤2.利用有限元方法计算得出变压器抗短路能力；

步骤3.收集近三年故障信息，通过近年来发生的变压器异常统计分析方式得到变压器制造厂能力；

步骤4.计算变压器投运年限，通过当前年-投运年方式得出变压器运行年限；

步骤5.通过统计分析与诊断性试验相结合的方式得出变压器运行状况评价数据；

步骤6.调研变压器低压侧配置情况，通过变压器运行方式调研得出低压侧绕组配置情况；

步骤7.计算得出变压器绕组损坏风险概率；

步骤8.将计算得到的变压器绕组损坏风险概率进行分级。

所述变压器台帐信息包括：变压器型号、出厂时间、投运时间、厂家、短路阻抗、承受短路冲击情况、诊断性试验数据及近三年的负荷情况。

所述承受短路冲击情况包括：冲击发生时间及短路电流。

所述诊断性试验数据包括：绕组变形测试及油色谱数据。

所述变压器绕组损坏风险评估影响因素与得分权重如下：

将抗短路校核结果、变压器制造厂能力、变压器运行年限、变压器运行情况、低压侧绕组配置情况计算得分，设置权重，建立变压器绕组损坏风险概率F的计算公式；

F＝100-A1×0.4-B1×0.1-C1×0.1-(D1+D2+D3+D4+D5)×0.3-E1×0.1

上式中：抗短路校核结果A1，变压器制造厂能力B1，变压器运行年限C1，变压器负荷情况D1，变压器受短路冲击情况D2，变压器频响法绕组变形D3，变压器绕组电容量测试D4，变压器低电压短路阻抗测试D5，低压侧绕组配置情况E1。

所述通过统计分析与诊断性试验相结合的方式得出变压器运行状况评价数据，包括：

通过统计分析的方式收集汇总各运维单位上报变压器负荷情况和承受短路冲击情况；

通过诊断性试验方式得到变压器投运以来绕组变形试验和电容量测量的试验数据。

所述将计算得到的变压器绕组损坏风险概率进行分级，包括：

一级：80≤F≤100；二级：50≤F<80；三级：F<50。

所述一级为状态良好，变压器绕组损坏风险较低；二级为状态一般，变压器绕组存在一定损坏风险；三级为状态较差，变压器绕组损坏风险较大。

所述利用有限元方法计算得出变压器抗短路能力，应力为35MPa,应力计算值为-73.5，负值为向内的压应力，应力裕度≤0.7，抗短路能力校核结果A1＝100；

(1)近3年发生设备异常次数3次，≤5次，变压器制造厂能力评分B1＝0；

(2)运行年限21年，变压器运行年限评分C1＝100；

(3)年均负荷为变压器满容量的50％-80％，变压器负荷情况评分D1＝10；变压器投运以来，受到过5次超过最大可承受短路电流冲击，变压器受短路冲击情评分D2＝40；结合预防性试验和年度检修试验的结果，频响法重合度较差，变压器频响法绕组变形评分D3＝10；绕组电容量变化<3％，变压器绕组电容量测试评分D4＝0,低电压短路阻抗测试偏差≥2％，变压器低电压短路阻抗测试评分D5＝10；

(4)该变压器三个绕组的容量为180MVA/180MVA/90MVA，低压侧为三绕组1/2容量，低压侧绕组配置情况评分E1＝50；

(6)代入公式中：得出变压器绕组损坏风险概率评分F＝24，分级为三级，风险较大。

本发明具有如下优点及有益效果：

本发明在变压器抗短路能力校核的基础上，对造成变压器绕组损坏的多个因素进行深入调研，利用科学的方法进行绕组损坏风险的定量评估，对绕组损坏风险较高的变压器优先安排技改大修工程，对提升电网运行可靠性具有重大意义。

本发明结合变压器运行位置的短路电流情况、运行年限、历史经受短路冲击情况、频响，即低电压短路阻抗法，绕组变形诊断结果、低压侧配置情况等因素，对变压器可能导致变压器绕组损坏的风险综合评估，解决了目前仅利用抗短路能力校核结果判断变压器绕组损坏风险带来的评价不全面，造成过度技改大修的问题。得出的结论可以为变压器技改大修工程提供技术依据。

本发明将运行环境、短路次数、运行年限等因素进行综合考虑，可实时动态评估变压器绕组损坏风险。

本发明适用范围广，适用于不同运行年限、不同电压等级、不同绕组形式的电力变压器绕组损坏风险评估。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。

图1是本发明变压器绕组损坏风险评估流程图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明是一种电力变压器绕组损坏风险评估方法，具体是将变压器抗短路能力计算结果、变压器制造厂能力、变压器运行年限、变压器运行情况、低压侧绕组配置情况设置得分、赋予权重、对变压器绕组损坏风险F进行量化分级。如图1所示，包括以下步骤：

步骤1.收集变压器台帐信息，量化变压器绕组损坏风险因数；

所述变压器台帐信息包括：变压器型号、出厂时间、投运时间、厂家、短路阻抗、承受短路冲击情况、诊断性试验数据、近三年的负荷情况。

所述承受短路冲击情况包括：冲击发生时间、短路电流。

所述诊断性试验数据包括：绕组变形测试、油色谱数据等。

如表1所示，表1是本发明变压器绕组损坏风险评估影响因素与得分权重。

根据表1将抗短路校核结果、变压器制造厂能力、变压器运行年限、变压器运行情况、低压侧绕组配置情况计算得分，设置权重，建立变压器绕组损坏风险概率F的计算公式；

所述变压器绕组损坏风险概率F的计算公式如下：

F＝100-A1×0.4-B1×0.1-C1×0.1-(D1+D2+D3+D4+D5)×0.3-E1×0.1

上式中：抗短路校核结果A1，变压器制造厂能力B1，变压器运行年限C1，变压器负荷情况D1，变压器受短路冲击情况D2，变压器频响法绕组变形D3，变压器绕组电容量测试D4，变压器低电压短路阻抗测试D5，低压侧绕组配置情况E1。

步骤2.利用有限元方法计算得出变压器抗短路能力；

步骤3.收集近三年故障信息，通过近年来发生的变压器异常统计分析方式得变压器制造厂能力；

步骤4.计算变压器投运年限，通过当前年-投运年方式得出变压器运行年限；

步骤5.通过统计分析与诊断性试验相结合的方式得出变压器运行状况评价数据。

通过统计分析的方式，收集汇总各运维单位上报变压器负荷情况和承受短路冲击情况；

通过诊断性试验方式得到变压器投运以来绕组变形试验和电容量测量的试验数据。

步骤6.调研变压器低压侧配置情况，通过变压器运行方式调研得出低压侧绕组配置情况；

步骤7.计算得出变压器绕组损坏风险概率。

步骤8.将计算得到的变压器绕组损坏风险概率进行分级，包括：

一级：80≤F≤100；二级：50≤F<80；三级：F<50。

一级为状态良好，变压器绕组损坏风险较低；二级为状态一般，变压器绕组存在一定损坏风险；三级为状态较差，变压器绕组损坏风险较大。

本发明上述步骤的顺序可适当颠倒。

实施例2

以某主变为例对本发明做详细说明如下：

(5)原大连青云1号主变，型号SFPSZ9-180000/220，1996年投运，厂家为沈阳变压器厂。

根据现有有限元方法对变压器抗短路能力进行计算，按照GB1094.5-2008《电力变压器第五部分：承受短路的能力》中压绕组辐向许用应力为35MPa,应力计算值为-73.5，负值为向内的压应力，应力裕度≤0.7，抗短路能力校核结果A1＝100。如表2所示，表2.变压器线圈参数。

(6)沈阳变压器厂为国内知名变压器厂，近3年发生设备异常次数3次，≤5次，变压器制造厂能力评分B1＝0。

(7)运行年限21年，变压器运行年限评分C1＝100。

(8)大连青云变为城市中心变，年均负荷为变压器满容量的50％-80％，变压器负荷情况评分D1＝10；变压器投运以来，受到过5次超过最大可承受短路电流冲击，变压器受短路冲击情评分D2＝40；结合预防性试验和年度检修试验的结果可见，频响法重合度较差，变压器频响法绕组变形评分D3＝10；绕组电容量变化<3％，变压器绕组电容量测试评分D4＝0,低电压短路阻抗测试偏差≥2％，变压器低电压短路阻抗测试评分D5＝10。

(9)该变压器三个绕组的容量为180MVA/180MVA/90MVA，低压侧为三绕组1/2容量，低压侧绕组配置情况评分E1＝50。

(6)代入公式中：得出变压器绕组损坏风险概率评分F＝24，分级为三级，风险较大，在2017年受短路冲击后发生绕组损坏事故。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围，包括权利要求，被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

表1 变压器绕组损坏风险评估明细表

表2.变压器线圈参数

线圈名称	高压线圈	中压线圈	低压线圈
				导线种类	普通线	普通线	普通线
导线Rp0.2(MPa)	100	100	100
				垫块数	28	28	28
垫块宽度	50	40	40

Claims (9)

1.一种电力变压器绕组损坏风险评估方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤1.收集变压器台帐信息，量化变压器绕组损坏风险因数；

步骤2.利用有限元方法计算得出变压器抗短路能力；

步骤3.收集近三年故障信息，通过近年来发生的变压器异常统计分析方式得到变压器制造厂能力；

步骤4.计算变压器投运年限，通过当前年-投运年方式得出变压器运行年限；

步骤5.通过统计分析与诊断性试验相结合的方式得出变压器运行状况评价数据；

步骤6.调研变压器低压侧配置情况，通过变压器运行方式调研得出低压侧绕组配置情况；

步骤7.计算得出变压器绕组损坏风险概率；

步骤8.将计算得到的变压器绕组损坏风险概率进行分级。

2.根据权利要求1所述的一种电力变压器绕组损坏风险评估方法，其特征是：所述变压器台帐信息包括：变压器型号、出厂时间、投运时间、厂家、短路阻抗、承受短路冲击情况、诊断性试验数据及近三年的负荷情况。

3.根据权利要求2所述的一种电力变压器绕组损坏风险评估方法，其特征是：所述承受短路冲击情况包括：冲击发生时间及短路电流。

4.根据权利要求2所述的一种电力变压器绕组损坏风险评估方法，其特征是：所述诊断性试验数据包括：绕组变形测试及油色谱数据。

5.根据权利要求1所述的一种电力变压器绕组损坏风险评估方法，其特征是：所述变压器绕组损坏风险评估影响因素与得分权重如下：

将抗短路校核结果、变压器制造厂能力、变压器运行年限、变压器运行情况、低压侧绕组配置情况计算得分，设置权重，建立变压器绕组损坏风险概率F的计算公式；

F＝100-A1×0.4-B1×0.1-C1×0.1-(D1+D2+D3+D4+D5)×0.3-E1×0.1

上式中：抗短路校核结果A1，变压器制造厂能力B1，变压器运行年限C1，变压器负荷情况D1，变压器受短路冲击情况D2，变压器频响法绕组变形D3，变压器绕组电容量测试D4，变压器低电压短路阻抗测试D5，低压侧绕组配置情况E1。

6.根据权利要求1所述的一种电力变压器绕组损坏风险评估方法，其特征是：所述通过统计分析与诊断性试验相结合的方式得出变压器运行状况评价数据，包括：

通过统计分析的方式收集汇总各运维单位上报变压器负荷情况和承受短路冲击情况；

通过诊断性试验方式得到变压器投运以来绕组变形试验和电容量测量的试验数据。

7.根据权利要求1所述的一种电力变压器绕组损坏风险评估方法，其特征是：所述将计算得到的变压器绕组损坏风险概率进行分级，包括：

一级：80≤F≤100；二级：50≤F<80；三级：F<50。

8.根据权利要求7所述的一种电力变压器绕组损坏风险评估方法，其特征是：所述一级为状态良好，变压器绕组损坏风险较低；二级为状态一般，变压器绕组存在一定损坏风险；三级为状态较差，变压器绕组损坏风险较大。

9.根据权利要求1所述的一种电力变压器绕组损坏风险评估方法，其特征是：所述利用有限元方法计算得出变压器抗短路能力，应力为35MPa,应力计算值为-73.5，负值为向内的压应力，应力裕度≤0.7，抗短路能力校核结果A1＝100；

(1)近3年发生设备异常次数3次，≤5次，变压器制造厂能力评分B1＝0；

(2)运行年限21年，变压器运行年限评分C1＝100；

(3)年均负荷为变压器满容量的50％-80％，变压器负荷情况评分D1＝10；变压器投运以来，受到过5次超过最大可承受短路电流冲击，变压器受短路冲击情评分D2＝40；结合预防性试验和年度检修试验的结果，频响法重合度较差，变压器频响法绕组变形评分D3＝10；绕组电容量变化<3％，变压器绕组电容量测试评分D4＝0,低电压短路阻抗测试偏差≥2％，变压器低电压短路阻抗测试评分D5＝10；

(4)该变压器三个绕组的容量为180MVA/180MVA/90MVA，低压侧为三绕组1/2容量，低压侧绕组配置情况评分E1＝50；

(6)代入公式中：得出变压器绕组损坏风险概率评分F＝24，分级为三级，风险较大。

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