壓力特高的變壓器如何實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控？

　　在線監(jiān)測(cè)技術(shù)經(jīng)過數(shù)十年的研究和實(shí)踐，已經(jīng)呈現(xiàn)出快速發(fā)展的趨勢(shì)，部分的成熟產(chǎn)品正逐漸向電網(wǎng)設(shè)備推廣和應(yīng)用，并涵蓋了主要的電氣設(shè)備。其監(jiān)測(cè)狀態(tài)量以絕緣狀態(tài)量為重點(diǎn)，并發(fā)展到機(jī)械量、化學(xué)量等，有助于設(shè)備狀態(tài)全面監(jiān)測(cè)的狀態(tài)量。建立合理、可靠的特高壓主變壓器在線檢測(cè)系統(tǒng)，有利于運(yùn)行人員實(shí)時(shí)了解主變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)為狀態(tài)檢修提供依據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器故障，可大大加強(qiáng)變壓器運(yùn)行的可靠性，提高特高壓電網(wǎng)的安全運(yùn)行水平。

　　2　特高壓交流工程主變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　1000kV晉東南-南陽(yáng)-荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程主變壓器選用單相、自耦變壓器，冷卻方式為OFAF。晉東南、荊門變主變主要參數(shù)如下：額定容量：1000/1000/334MVA，額定電壓：1050//525±4x1.25%//110kV，連接組別標(biāo)號(hào)：YNa0，d11，接地方式：高壓側(cè)中性點(diǎn)直接接地。

　　特高壓主變壓器電壓等級(jí)高、調(diào)壓線圈的容量大，采用中性點(diǎn)調(diào)壓方式，但是中性點(diǎn)調(diào)壓導(dǎo)致低壓繞組電壓波動(dòng)大，而且調(diào)壓方向與低壓繞組運(yùn)行極性相反，需在低壓繞組增設(shè)補(bǔ)償變。故障發(fā)生概率增大，通過可靠的在線監(jiān)測(cè)裝置來初步判斷主變的運(yùn)行狀況顯得尤為重要。

　　3　特高壓變壓器的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的分析及配置建議

　　3.1　油中溶解氣體的在線監(jiān)測(cè)

　　（1）油中溶解氣體分析

　　主變壓器早期故障監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)的油中主要故障特征氣體是氫氣和一氧化碳。隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，電力變壓器內(nèi)的絕緣油和有機(jī)絕緣材料在熱和電的長(zhǎng)期作用下會(huì)逐漸老化和分解，并產(chǎn)生少量的氫氣、烴類氣體以及一氧化碳、二氧化碳。這些氣體大部分溶解在變壓器油中。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生潛伏性過熱或放電故障時(shí)，這些氣體的產(chǎn)氣速率就會(huì)增加。如圖1所示，氫氣在變壓器油溫比較低時(shí)已產(chǎn)生并隨著溫度的升高呈線性增長(zhǎng)。一氧化碳隨著固體絕緣物的溫度升高，也同樣呈線性增長(zhǎng)。因此，將氫氣、一氧化碳作為變壓器早期故障的特征氣體。

　　圖1　固體絕緣物質(zhì)熱擊穿時(shí)產(chǎn)生氣體與溫度的關(guān)系

　　油中溶解氣體的監(jiān)測(cè)根據(jù)測(cè)試對(duì)象分類如下：

　　1）測(cè)單組分氫氣

　　從絕緣油的分子結(jié)構(gòu)上可以看出，當(dāng)設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，油分子遭到破壞，無論是電的還是熱的故障，均會(huì)在油分子破壞的過程中產(chǎn)生大量氫氣，因此氫氣的增加是絕緣劣化的征兆，適于故障的初期監(jiān)測(cè)。

　　2）測(cè)可燃?xì)饪偭浚═GG）

　　在每臺(tái)變壓器里都會(huì)或多或少地含有一定量的可燃?xì)怏w，即使是新投入運(yùn)行的變壓器也不例外。但當(dāng)可燃?xì)饪偭砍霈F(xiàn)異常增長(zhǎng)時(shí)，則表明有產(chǎn)氣源即故障存在。總可燃?xì)夂吭黾雍蛦我唤M分氫氣增加一樣，不能明確故障的性質(zhì)，但選擇適當(dāng)?shù)?a target="_blank">檢測(cè)器作為故障的初期警報(bào)，也是簡(jiǎn)便易行的。

　　3）測(cè)各組分的單獨(dú)含量

　　有的儀器測(cè)量甲烷、乙烷、乙烯、乙炔四個(gè)組分的含量;有的儀器測(cè)量氫氣、甲烷和一氧化碳三個(gè)組分的含量。有的儀器測(cè)量包括氫氣、一氧化碳及四個(gè)烴類的六個(gè)組分含量，甚至包括二氧化碳在內(nèi)的七個(gè)組分的含量，因此稱為多組分監(jiān)測(cè)。

　　另外，變壓器油的水分含量（簡(jiǎn)稱微水）是影響變壓器的可靠性的一個(gè)非常重要的指標(biāo)。在線微水監(jiān)測(cè)以電容為敏感元件，利用變壓器油中油和水的介電常數(shù)不同，不同含水率對(duì)應(yīng)著不同的介電常數(shù)，通過檢測(cè)電容的變化量，可以推算出水的含量。

　　（2）油中氣體在線監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)方案

　　采用故障特征氣體在線監(jiān)測(cè)手段可以克服傳統(tǒng)離線油中在線氣體方法試驗(yàn)周期長(zhǎng)，從取樣、運(yùn)送到測(cè)量等環(huán)節(jié)多、操作繁瑣的缺點(diǎn)，能在線持續(xù)監(jiān)測(cè)油中溶解氣體組分，提供完整的趨勢(shì)信息，對(duì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障，進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修具有顯著的作用。

　　特高壓交流試驗(yàn)示范工程在主變本體附近加裝氫氣傳感器和多組油中氣體分析兩套裝置，來實(shí)現(xiàn)對(duì)油中氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

　　圖2　油中氣體的在線監(jiān)測(cè)方案

　　圖3　油中氣體的在線監(jiān)測(cè)模塊

　　3.2　鐵芯接地電流在線監(jiān)測(cè)

　　變壓器鐵芯擔(dān)負(fù)著電-磁-電轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)，是變壓器最重要的部件之一。變壓器在運(yùn)行中，鐵芯疊裝工藝欠佳、振動(dòng)摩擦、導(dǎo)電雜質(zhì)等原因，可造成鐵芯級(jí)間短路，而導(dǎo)致放電過熱和多點(diǎn)接地故障。如果鐵芯或夾件有兩點(diǎn)以上接地時(shí)，則接地點(diǎn)間會(huì)形成閉合回路，鏈接部分磁通，形成環(huán)流，產(chǎn)生局部過熱，甚至燒壞鐵芯。在極端的情況下，會(huì)破壞繞組絕緣，造成變壓器損壞。

　　由于變壓器鐵芯接地電流的大小隨鐵芯接地點(diǎn)多少和故障嚴(yán)重的程度而變化，因此，預(yù)防性維修中，國(guó)內(nèi)外都把鐵芯接地電流作為診斷大型變壓器鐵芯短路故障的特征量。

　　鐵芯或夾件接地電流數(shù)量級(jí)在幾十毫安到幾安培甚至更大，檢測(cè)量程比較寬，主要是電阻性電流，因此測(cè)量技術(shù)的實(shí)現(xiàn)相對(duì)比較容易，一般都作為變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)的常選項(xiàng)。對(duì)鐵芯接地電流的測(cè)量，被測(cè)的電流信號(hào)在變壓器鐵芯接地引線利用穿芯電流傳感器取樣測(cè)量。

　　3.3　局部放電在線監(jiān)測(cè)

　　變壓器局部放電是指變壓器絕緣內(nèi)部存在的氣泡、裂紋或雜質(zhì)等在外施電壓下發(fā)生的局部、重復(fù)的擊穿和熄滅現(xiàn)象。變壓器如果帶著一處或多處局部放電故障長(zhǎng)期運(yùn)行，這些微弱的放電及其引起的一些不良反映，將會(huì)導(dǎo)致變壓器絕緣的迅速老化，日積月累就有可能導(dǎo)致整個(gè)絕緣被擊穿。局部放電的過程，除伴隨著電荷的轉(zhuǎn)移和電能的損耗之外，還會(huì)產(chǎn)生聲波、發(fā)光、發(fā)熱以及出現(xiàn)新的生成物等，局部放電特性是衡量電力變壓器絕緣系統(tǒng)質(zhì)量的重要指標(biāo)，高壓變壓器在安裝后的交接試驗(yàn)中，也需要通過現(xiàn)場(chǎng)局部放電試驗(yàn)的考核;在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)油中含氣量等超標(biāo)時(shí)，一般也要做局部放電試驗(yàn)進(jìn)行檢查。

　　變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)就是在設(shè)備運(yùn)行時(shí)進(jìn)行局部放電的連續(xù)監(jiān)測(cè)，建議特高壓主變壓器局部放電采用UHF特高頻法。UHF特高頻法是近年來發(fā)展起來的測(cè)量技術(shù)，它采用測(cè)量?jī)?nèi)絕緣隱患在運(yùn)行電壓下輻射的電磁波來判斷內(nèi)部是否發(fā)生局部放電，UHF特高頻法的最大優(yōu)點(diǎn)是可有效地制背景噪聲，如電暈等產(chǎn)生的電磁干擾。UHF信號(hào)頻率高，具有很強(qiáng)的穿透性，在經(jīng)過絕緣子時(shí)，可以通過接縫到達(dá)外部，因此可在變壓器外部測(cè)量?jī)?nèi)部的UHF信號(hào)。

　　圖4 UHF傳感器的設(shè)置和輸出信號(hào)

　　3.4　套管的在線監(jiān)測(cè)

　　交流電壓作用下流過套管的電流I由電容電流分量IC和有功電流分量IR組成。介質(zhì)損耗角正切值（tanδ）即介質(zhì)損耗因數(shù)，是反映絕緣介質(zhì)損耗程度的特征量。tanδ僅取決于材料的特性而與材料尺寸、形狀無關(guān)，所以tanδ作為反映設(shè)備絕緣狀況的參數(shù)是非常合適的。此外，流過介質(zhì)的電流I及介質(zhì)電容量C也是反映設(shè)備絕緣狀況的重要特征參數(shù)，因此綜合監(jiān)測(cè)tanδ、I和C可以全面地了解設(shè)備的絕緣狀況。

　　監(jiān)測(cè)特高壓主變壓器套管的絕緣狀況，必須提取設(shè)備的末屏電流信號(hào)，可采用穿心式結(jié)構(gòu)的電流傳感器來測(cè)量。

　　圖5　套管在線監(jiān)測(cè)裝置設(shè)置示例

　　3.5　油溫、繞組溫度的在線監(jiān)測(cè)

　　通過在特高壓主變壓器本體內(nèi)裝設(shè)油溫、油位傳感器，在線圈里預(yù)埋溫度探測(cè)器，可實(shí)現(xiàn)油溫、繞組溫度的在線監(jiān)測(cè)。通過監(jiān)視油位實(shí)測(cè)值和平均油溫，可使漏油在初期階段發(fā)現(xiàn)。

　　（1）油溫監(jiān)視

　　以平均油溫（=（上部油溫+下部油溫）/2）為依據(jù)判定

　　（2）油位監(jiān)視

　　以油位值及油位差為依據(jù)判定

　　計(jì)算油位=a×平均油溫+b

　　油位差=實(shí)測(cè)油位-計(jì)算油位

　　4　特高壓主變壓器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

　　4.1　在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系

　　根據(jù)特高壓主變壓器監(jiān)測(cè)對(duì)象數(shù)量大、設(shè)備分散等特點(diǎn)，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般采用總線式的分層分布式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有良好的抗干擾性、可擴(kuò)展性和整體性能。主要由在線監(jiān)測(cè)終端、通訊控制單元和主站單元組成，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集、預(yù)處理、通訊、后處理及存儲(chǔ)管理功能。

　　圖6　在線監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)體系

　　（1）在線監(jiān)測(cè)終端

　　在線監(jiān)測(cè)終端主要實(shí)現(xiàn)被監(jiān)測(cè)參數(shù)的采集、信號(hào)調(diào)理、模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)的預(yù)處理功能，被安裝在被監(jiān)測(cè)主變壓器的本體上或附近，在線監(jiān)測(cè)終端的精度及穩(wěn)定性是保證整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有效性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

　　（2）通訊和控制單元

　　通訊和控制單元主要實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸，光纖傳輸不受電磁干擾的影響，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)有效的電氣隔離，因此是較優(yōu)的傳輸介質(zhì)。通信方式的核心部分是通信協(xié)議，對(duì)于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的過程數(shù)據(jù)的傳輸，宜采用滿足監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸所需要的、標(biāo)準(zhǔn)的、可靠的、兼容性好的、適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的通信協(xié)議，便于在變電站內(nèi)形成統(tǒng)一的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的管理平臺(tái)。這樣在選用不同狀態(tài)監(jiān)測(cè)參數(shù)、不同狀態(tài)監(jiān)測(cè)廠家的監(jiān)測(cè)終端時(shí)，仍可保持狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的連續(xù)性。另外，適應(yīng)于狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量相對(duì)比較大，以及傳輸?shù)膶?shí)時(shí)要求，對(duì)通信速率也有較高的要求。因此，對(duì)于在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，建議采用通用的61850協(xié)議通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與各終端的通訊，并完成終端數(shù)據(jù)的處理功能。

　　（3）主站單元

　　主站單元一般位于變電站主控室，通過通訊和控制單元及工業(yè)控制總線完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集和傳輸，并具備本站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)。主站單元硬件上一般包括一臺(tái)或多臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及外圍設(shè)備，與通訊和控制單元的接口，以及與其它數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的接口。主站系統(tǒng)是全系統(tǒng)的核心，它的安全性和可靠性直接影響全系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，因此，電源應(yīng)采用UPS獨(dú)立供電，通訊模板應(yīng)采用良好隔離措施，以防止由于異常干擾電壓損壞主機(jī)。還應(yīng)有防止主機(jī)死機(jī)的良好措施。

　　主站的核心部分在于其軟件系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行控制，接收監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、計(jì)算、分析、存儲(chǔ)、打印和顯示，以實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)到的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的綜合診斷分析和處理。主站還可實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備類型進(jìn)行權(quán)重分類，對(duì)不同監(jiān)測(cè)參量進(jìn)行權(quán)重分類。由此進(jìn)行綜合的狀態(tài)信息打分判斷，最終發(fā)出狀態(tài)信息提示（如正常、報(bào)警等）。

　　4.2　診斷系統(tǒng)

　　系統(tǒng)不僅在線監(jiān)測(cè)油中氣體、微水，同時(shí)也監(jiān)測(cè)電流電壓、油溫、分接開關(guān)狀態(tài)、套管、線圈過熱點(diǎn)和局放等，對(duì)變壓器進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè)和進(jìn)行故障診斷，同時(shí)與其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。診斷系統(tǒng)用已有的數(shù)學(xué)模型，主要針對(duì)變壓器和高壓電抗器建立繞組溫度、微水和氣泡模型、絕緣老化模型、冷卻系統(tǒng)控制模型、分接開關(guān)溫度模型等用于判斷設(shè)備絕緣的老化和劣化狀況，以判斷變壓器的故障類型并確定是否報(bào)警。

　　5　長(zhǎng)治站數(shù)據(jù)及案例分析

　　特高壓交流變壓器進(jìn)行ACLD試驗(yàn)預(yù)調(diào)試及正式試驗(yàn)時(shí)，申請(qǐng)了站內(nèi)500kV系統(tǒng)停電，正式試驗(yàn)時(shí)還停止全站用電施工工作，全力消除外界環(huán)境干擾對(duì)試驗(yàn)的不利影響。在局部放電試驗(yàn)后24 小時(shí)后進(jìn)行色譜分析發(fā)現(xiàn)本體變上部油樣有1.36μl/l 的乙炔含量增長(zhǎng)、中部油樣有2.29μl/l 的乙炔含量增長(zhǎng)、下部油樣未發(fā)現(xiàn)乙炔。對(duì)于1000kV充油設(shè)備，絕緣油中乙炔含量的注意值為1ppm。當(dāng)設(shè)備油中乙炔含量超過1ppm時(shí)，并不說明設(shè)備內(nèi)部一定出現(xiàn)故障，設(shè)備不需要立刻退出運(yùn)行，在系統(tǒng)調(diào)試和試運(yùn)行期間投入在線監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，隨時(shí)掌握設(shè)備狀況，并作為確定下一步?jīng)Q策的依據(jù)。

　　特高壓交流試驗(yàn)示范工程自2008年12月30日22時(shí)通電試運(yùn)行，2009年1月1日至2009年2月24日的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如圖7、8所示。

　　圖7　主變A相主體變H2、CO變化趨勢(shì)圖

　　圖8　主變A相主體變烴變類氣體化趨勢(shì)圖

　　從圖7、8可以看出，隨著系統(tǒng)調(diào)試和試運(yùn)行的進(jìn)行，乙炔含量穩(wěn)中有降，確保了系統(tǒng)調(diào)試和試運(yùn)行的正常進(jìn)行，目前該相變壓器已正常運(yùn)行1年7個(gè)月，沒有在發(fā)生乙炔含量超標(biāo)的現(xiàn)象。

　　2009年1月22日，南荊I線A相高抗的油在線監(jiān)測(cè)裝置出現(xiàn)故障報(bào)警，兩裝置“service”燈常亮，A相高抗油在線監(jiān)測(cè)裝置機(jī)構(gòu)箱內(nèi)積存大量絕緣油，原因?yàn)橛兔摎饽KManifold存在嚴(yán)重漏油，并且絕緣油已滲入氣路并在氣路中冷凝，致使氣路完全堵塞。將Manifold模塊整體更換后，裝置運(yùn)行正常。

　　2009年2月4日下午，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)監(jiān)控后臺(tái)的變壓器油在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中A、B兩相遙測(cè)數(shù)值不能自動(dòng)刷新，當(dāng)時(shí)油在線監(jiān)測(cè)就地裝置至保護(hù)小室高抗油在線監(jiān)測(cè)屏內(nèi)主機(jī)通訊正常。原因?yàn)檎居秒娗袚Q中，在線監(jiān)測(cè)裝置斷電后與后臺(tái)通訊會(huì)中斷，后臺(tái)再次與在線監(jiān)測(cè)裝置建立連接但裝置沒有及時(shí)回復(fù)報(bào)文。解決辦法為將配置詢問的時(shí)間與次數(shù)增加，使連接建立;同時(shí)為徹底解決掉電重啟問題，將在線監(jiān)測(cè)裝置電源改為不間斷電源。

　　2009年6月24日2點(diǎn)，變壓器B相在線監(jiān)測(cè)乙炔數(shù)據(jù)為2，6點(diǎn)恢復(fù)為0，為了進(jìn)一步確認(rèn)，當(dāng)天上午取油化驗(yàn)。數(shù)據(jù)顯示，變壓器B相乙炔穩(wěn)定在0.1ppm左右，沒有大的躍變，在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常增大原因可能為抗干擾能力不強(qiáng)。

　　6 結(jié)論

　　本文從安全可靠實(shí)用的角度出發(fā)對(duì)特高壓主變壓器的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了探討，并提出特高壓變電站主變壓器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的配置及其結(jié)構(gòu)體系的建議，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立，將對(duì)主變壓器的狀態(tài)進(jìn)行綜合的全面的分析，將為特高壓主變壓器的狀態(tài)評(píng)價(jià)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　變壓器的壽命預(yù)估該如何進(jìn)行？

　　變壓器壽命評(píng)估是以變壓器在各種負(fù)荷及周邊環(huán)境下多個(gè)生命體征為基礎(chǔ)量，進(jìn)行其壽命損耗或壽命損耗預(yù)期的計(jì)算與分析，為供電企業(yè)制定科學(xué)的運(yùn)行、檢修策略提供依據(jù)。從而統(tǒng)籌處理好安全、壽命和周期成本三者的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)變壓器資產(chǎn)的全過程、精益化管理［1-4］。將變壓器壽命評(píng)估納入狀態(tài)評(píng)價(jià)，結(jié)合其他狀態(tài)量，能夠?qū)υ撟儔浩鲗?shí)際的生命體征做出更加準(zhǔn)確的判斷，以此為基礎(chǔ)的狀態(tài)檢修策略能更有效提高變電設(shè)備的安全運(yùn)行可靠性。針對(duì)老舊變壓器，不同運(yùn)行工況及不同運(yùn)行環(huán)境將更大程度的影響其生命損失，這種情況下充分考慮變壓器的壽命評(píng)估，將更有利于直接掌握老舊變壓器的生命體征，從而制定出符合不同運(yùn)行壽命的變壓器的檢修策略，更好地解決電網(wǎng)內(nèi)老舊變壓器的運(yùn)行問題。

　　本文基于PTLoad軟件開展了變壓器壽命評(píng)估的研究，并進(jìn)行了實(shí)例分析。

　　1　變壓器壽命評(píng)估

　　對(duì)電力變壓器進(jìn)行壽命評(píng)估采用多種計(jì)算模式。首先是在得到某天24小時(shí)的環(huán)境溫度和負(fù)荷數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，計(jì)算電力變壓器對(duì)應(yīng)的油溫、熱點(diǎn)溫度以及是否產(chǎn)生氣泡;其次，在一段時(shí)間的數(shù)據(jù)，包括環(huán)境溫度，負(fù)荷情況等的基礎(chǔ)上，展開壽命損耗計(jì)算，計(jì)算結(jié)果是這臺(tái)變壓器剩余的使用壽命，這可為延長(zhǎng)變壓器使用壽命提供非常重要的依據(jù)。此外在線路或變壓器出現(xiàn)緊急故障負(fù)荷急劇增加時(shí)也可以通過計(jì)算來獲得重要結(jié)論，如變壓器出現(xiàn)的最高溫度以及氣泡是否形成，以上幾種模式所得到的分析計(jì)算結(jié)果納入壽命損失等級(jí)進(jìn)行考慮。

　　2　實(shí)例分析

　　110kV荔枝巷變電站是位于成都市中心區(qū)域的重要變電站，主要向春熙路的商業(yè)核心區(qū)供電，1、2號(hào)主變均為進(jìn)口主變，1987年投運(yùn)，運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，從2007年開始主變本體油逐漸出現(xiàn)劣化，油酸值增加、pH值大幅降低，油介質(zhì)損耗因數(shù)不合格，油色由淡黃變至棕紅色，后經(jīng)中試所對(duì)油中抗氧化劑T501含量及油中糠醛含量進(jìn)行了測(cè)定，測(cè)定結(jié)果為零。荔枝巷兩臺(tái)變壓器的制造廠質(zhì)量保證期為20年，由于出現(xiàn)本體油及絕緣密封件在運(yùn)行超過20年后出現(xiàn)的情況。利用PTload變壓器分析軟件，對(duì)荔枝巷兩臺(tái)主變的運(yùn)行狀況及運(yùn)行控制要求進(jìn)行分析計(jì)算，可以有效地防止及控制變壓器運(yùn)行超過常規(guī)絕緣壽命周期風(fēng)險(xiǎn)。

　　表1　110kV荔枝巷站主變參數(shù)

　　由于110kV荔枝巷變電站負(fù)荷比較典型的特征，單日負(fù)荷率僅為60%左右，且負(fù)荷高低取決于外部環(huán)境溫度。因此本次計(jì)算采用了3個(gè)較為典型的負(fù)荷日，分別是冬季典型負(fù)荷，春季典型負(fù)荷，夏季最高負(fù)荷。

　　2.1　冬季典型負(fù)荷計(jì)算情況

　　最高頂層油溫限制85度，熱點(diǎn)溫度限制110度，24小時(shí)累積壽命損失小于0.01%情況下計(jì)算變壓器的負(fù)荷能力：

　　經(jīng)過PTLoad計(jì)算后可知，變壓器最大負(fù)荷可以達(dá)到39.57MVA。此時(shí)變壓器最高熱點(diǎn)溫度為110度，頂層油溫最高為80.19，24小時(shí)累積壽命損失為0.00335%。變壓器24小時(shí)內(nèi)頂層油溫和熱點(diǎn)溫度曲線如下：

　　圖1　油溫和熱點(diǎn)溫度曲線（冬季負(fù)荷）

　　變壓器24小時(shí)內(nèi)累積壽命損失曲線如下：

　　圖2　24小時(shí)內(nèi)累積壽命損失（冬季負(fù)荷）

　　2.2　春季典型負(fù)荷計(jì)算情況

　　最高頂層油溫限制85℃，熱點(diǎn)溫度限制110℃，24小時(shí)累積壽命損失小于0.01%情況下計(jì)算變壓器的負(fù)荷能力：

　　經(jīng)過PTLoad計(jì)算后可知，變壓器最大負(fù)荷可以達(dá)到37.84MVA。此時(shí)變壓器最高熱點(diǎn)溫度為110℃，頂層油溫最高為78.59℃，24小時(shí)累積壽命損失為0.00447%。

　　變壓器24小時(shí)內(nèi)頂層油溫和熱點(diǎn)溫度曲線如下：

　　圖3　油溫和熱點(diǎn)溫度曲線（春季負(fù)荷）

　　變壓器24小時(shí)內(nèi)累積壽命損失曲線如下：

　　圖4　24小時(shí)內(nèi)累積壽命損失（春季負(fù)荷）

　　2.3　夏季典型負(fù)荷計(jì)算情況

　　最高頂層油溫限制85℃，熱點(diǎn)溫度限制110℃，24小時(shí)累積壽命損失小于0.01%情況下計(jì)算變壓器的負(fù)荷能力。

　　經(jīng)過PTLoad計(jì)算后可知，變壓器最大負(fù)荷可以達(dá)到31.81MVA。此時(shí)變壓器最高熱點(diǎn)溫度為107.7℃，頂層油溫最高為85℃，24小時(shí)累積壽命損失為0.00293%。

　　變壓器24小時(shí)內(nèi)頂層油溫和熱點(diǎn)溫度曲線如下：

　　圖5　油溫和熱點(diǎn)溫度曲線（夏季負(fù)荷）

　　變壓器24小時(shí)內(nèi)累積壽命損失曲線如下：

　　圖6　24小時(shí)內(nèi)累積壽命損失（夏季負(fù)荷）

　　2.4　計(jì)算結(jié)果分析

　　通過上述計(jì)算，可以看出荔枝巷主變?cè)谡＿\(yùn)行的情況下，如在春冬季溫度正常溫度負(fù)荷情況，即使是在急救性負(fù)載下，主變的壽命折損較低，累積壽命損失很小。但是在夏季高溫高負(fù)荷的情況下，如果出現(xiàn)超載的情況，變壓器的壽命損失將大大增加，極大地影響變壓器的壽命，而控制主變上層油溫不超過85℃，變壓器壽命損失基本是按照正常的折損計(jì)算。但如果在這種極端情況下，再出現(xiàn)主變承受急救性負(fù)載的情況，即使短短的10分鐘，也會(huì)使得主變壽命損失超過正常損失的近百倍，增加主變壓器運(yùn)行超過常規(guī)絕緣壽命周期風(fēng)險(xiǎn)。

　　通過計(jì)算可以看出，荔枝巷1、2號(hào)主變雖已經(jīng)運(yùn)行達(dá)到23年，但由于其負(fù)荷的特殊性，除在夏季會(huì)出現(xiàn)制冷負(fù)荷激增的情況，其他情況下變壓器的熱點(diǎn)溫度及壽命損失都不大，完全可以在嚴(yán)格控制超負(fù)荷的情況下繼續(xù)運(yùn)行。當(dāng)然在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于變壓器運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，必須要加強(qiáng)設(shè)備的技術(shù)監(jiān)督工作，開展各種有效的診斷，嚴(yán)格控制不良工況的發(fā)生，防止設(shè)備發(fā)生突發(fā)性故障。

　　3　存在的問題及改進(jìn)方向

　　3.1　存在的問題

　　由于基于壽命評(píng)估的變壓器狀態(tài)檢修策略的應(yīng)用是新興課題，尚沒有可借鑒和操作的具體標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程。四川省電力公司通過與美國(guó)電力科學(xué)研究院（EPRI）長(zhǎng)期的深入合作和研究，在四川電網(wǎng)內(nèi)多個(gè)電業(yè)局開展了試點(diǎn)的分析工作，但總體控制體系與標(biāo)準(zhǔn)尚待進(jìn)一步完善。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)變壓器設(shè)備全壽命周期管理還有很多的基礎(chǔ)工作有待深入繼續(xù)開展。

　　3.2　改進(jìn)的方向

　　為使基于壽命評(píng)估的變壓器狀態(tài)檢修成為分工明確、制度完整、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的體系，應(yīng)對(duì)電力變壓器的檢修和運(yùn)行情況做進(jìn)一步總結(jié)完善和推廣應(yīng)用，嚴(yán)格按照變壓器設(shè)備全壽命周期管理的要求進(jìn)行基礎(chǔ)建設(shè)。同時(shí)充分征求變壓器狀態(tài)檢修執(zhí)行體系中各個(gè)單位、部門的意見和建議，使基于壽命評(píng)估的變壓器狀態(tài)檢修策略成為今后變電檢修的基礎(chǔ)，提高在運(yùn)變壓器尤其是老舊變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行能力，降低變壓器運(yùn)行檢修成本，延長(zhǎng)變壓器使用壽命，積極有序地推動(dòng)變壓器設(shè)備全壽命周期管理工作的開展。在狀態(tài)檢修工作中，還可進(jìn)一步量化變壓器的實(shí)際運(yùn)行情況，可以有針對(duì)性的對(duì)變壓器開展檢修，避免出現(xiàn)過度維修的情況，真正做到“應(yīng)修必修、修必修好”。

　　4　結(jié)論

　　PTLoad能夠較準(zhǔn)確的記錄變壓器在給定負(fù)荷曲線和環(huán)境溫度條件下的熱點(diǎn)溫度、油溫以及壽命損失情況。由于主變的負(fù)荷每年在一定程度上具有周期性特點(diǎn)，因此，在每年高峰負(fù)荷來臨之前，可以比較有效的預(yù)測(cè)變壓器的頂層油溫情況以及壽命損失情況，有利于變壓器的安全運(yùn)行和負(fù)荷調(diào)度。PTLoad軟件還能夠較準(zhǔn)確的計(jì)算出變壓器在限定最高油溫和熱點(diǎn)溫度情況下的最大過負(fù)荷能力。對(duì)于在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，進(jìn)行短時(shí)急救負(fù)載具有一定的指導(dǎo)意義。