变压器使用寿命研究与运维策略.doc

变压器使用寿命研究与运维策略 王植 （广东电网有限责任公司东莞供电局，广东东莞523000） 摘要：介绍国内变压器寿命现状，分析影响变压器使用寿命的主要因素，据此提出延长变压器使用寿命的技术要求及运维措施，并为未来变压器使用寿命的研究指明方向。 关键词：变压器；使用寿命；影响因素；运维措施 0引言 变压器是电网中的必要设备之一，也是变电站内重要的设备，其使用寿命倍受关注1。据不完全统计，国内电力变压器的平均使用寿命为20年左右（表1），而发达国家变压器使用寿命一般都超过40年。可以说，在变压器使用寿命上，国内的变压器还存在很大的提升空间。因此，分析影响变压器使用寿命的主要因素，据此科学进行变压器运行监督，能提高变压器安全运行水平，这对延长变压器的寿命周期、提高经济运行效益有着十分重要的意义2。 1变压器使用寿命的主要影响因素 影响变压器使用寿命的主要因素有：热因素、机械因素、电气因素和运行维护水平因素。 1.1热因素 油纸绝缘无法更换，温度升高，油纸绝缘老化速度加快，绝缘纸聚合度下降、脆化，在振动和外部短路冲击下可能造成匝间短路；对于非热改性纸，温度每升高6，老化速度就加倍，其绝缘相对老化率v与温度关系式为： v=2-986（1） 根据式（1）可知，当变压器温度超过98时，即变压器过负荷运行后，其寿命损失增长很快（图1）。 按照GB1094.7，其热点温升78K与平均温升65K相对应，热点温度h的定义为3： h=98K=20K+65K+13K （2） 1.2机械因素 变压器运行过程中出口或近区发生突发短路，大电流产生的电动力将导致绝缘位移、绕组变形，损坏变压器。 1.3电气因素 变压器绝缘内部的缺陷处存在局部放电，长期局部放电可慢慢损坏绝缘，最终导致整个绝缘击穿。 1.4运行维护水平因素 运行维护水平的高低也会影响变压器寿命。在变压器实际运行中，主要包括变压器定期维护、状态监测、负荷调整等因素。 2延长使用寿命的技术要求 2.1温升 结合近几年110kV以上变压器温升型式试验的统计，变压器温升型式试验中必须测量绕组的热点温升4，且热点温升值必须小于75K；建议顶层油温升小于50K，绕组平均温升小于60K。 2.2抗短路能力 提高变压器抗短路能力主要可以通过以下几种方式：变压器抗短路能力校验；器身干燥紧固完成后应复测线圈高度偏差；保留变压器出厂和投产前频响法和低电压短路阻抗测试的原始数据；在运行过程中采取措施减小近区或出口短路。 2.3局部放电 在局放试验电压下变压器局部放电要求：220kV、500kV三绕组变压器高、中压绕组不大于100pC；220kV双绕组变压器高压绕组不大于100pC；110kV变压器不大于300pC。 2.4分接开关 因为无励磁分接开关操作不频繁，主要针对有载分接开关。参照国内外分接开关电气寿命和机械寿命以及目前的设计制造水平，油中灭弧式分接开关电气寿命和机械寿命相对较长，而真空式有载分接开关则因其真空度寿命无法保证。 2.5套管 影响套管寿命的主要因素有热老化、密封不良、绝缘缺陷和末屏接地不良，由于温升不是制约套管寿命的主要因素，合理采用密封结构和高质量的密封材料是关键；另外考虑将介质损耗不大于0.4%、局放量不大于5pC作为出厂控制值。 2.6变压器油 在变压器整个寿命周期内，一般无需更换变压器油，只需适时对变压器油进行处理，就可使变压器油的各项性能指标满足运行要求。当某些指标不合格时须采取相应的处理措施，如真空滤油、脱气、油再生、吸附处理等。 3变压器运维措施要求 3.1防止变压器绝缘事故 新安装和大修应严格按照有关要求进行抽真空、真空注油和热油循环；对于分体运输、现场组装的变压器有条件时宜进行真空煤油气相干燥；110kV及以上变压器安装后应进行现场局放试验并抽样进行空载、负载损耗试验；220kV及以上电压等级变压器吊罩后，应进行现场局部放电试验。 套管将军帽、升高座及其连管等处，储油柜顶部应检查密封性，运行巡视时应特别注意变压器冷却器潜油泵负压区出现的渗漏油。 3.2防止变压器出口短路事故 首先应加强变压器选型、定货、验收及投运的全过程管理；其次，变压器在制造阶段的质量抽检工作中，应进行电磁线抽检以及抽样进行突发短路试验的验证；采取防止近区或出口短路的措施，如低压母线绝缘化，变电站出口2km内的10kV线路可考虑采用绝缘导线；全电缆线路不应采用重合闸，对于含电缆的混合线路应有防止变压器连续遭受短路冲击的措施。 3.3防止变压器保护事故 有以下几个方面：新安装的气体继电器必须经校验合格后方可使用，瓦斯保护投运前必须对信号跳闸回路进行保护试验；变压器本体保护宜采用就地跳闸方式；变压器本体、有载分接开关的重瓦斯保护应投跳闸；气体继电器要定期校验；压力释放阀在交接和大修时应进行校验。 3.4防止分接开关事故 （1）无励磁分接开关：改变分接后必须测量使用分接的直流电阻和变比；安装和检修时应检查分接开关的弹簧状况、触头表面镀层及接触情况、分接引线是否断裂及紧固件是否松动。 （2）有载分接开关：安装时进行调试检查，对切换程序与时间进行测试，特别注意分接引线距离和固定状况、动静触头间的接触情况和操作机构指示位置的正确性。当其动作次数或运行时间达到制造厂规定值时，应进行检修、试验。 3.5防止变压器套管事故 检修时当套管水平存放、安装就位后，带电前必须进行静放，500kV套管静放时间应大于36h，110kV、220kV套管应大于24h；对于110kV及以上套管备品，应竖直放置。如套管的伞裙间距低于规定标准，应采取加硅橡胶伞裙套等措施，防止污秽闪络。 正常巡视应检查记录套管油位情况，并加强套管末屏接地运行维护管理。 4未来变压器使用寿命的研究课题 对于延长变压器使用寿命，未来研究的技术方向主要有： （1）变压器状态参量的检测。主要包括聚合度、糠醛的测量准确性以及基于油纸绝缘系统的介电响应特性5，结合变压器负荷率来评估变压器油纸绝缘老化情况的方法。 （2）变压器寿命评估技术。主要通过多种参量的综合，各参量乘以相应权重，得到综合老化指数，以此评估变压器的老化状况。 （3）变压器负荷优化分配技术。分析电网内重要变压器的老化状态，并以此为基础改变电网运行方式，合理分配变压器负荷，延长运行寿命。 参考文献 1张雷，王秀春.油浸式电力变压器寿命问题的研究J.变压器，xx，49（11）：40-41. 2谢文景.变压器绝缘老化分析及其寿命管理J.广东电力，xx，14（4）：15-17. 3李金辉，李洁.影响变压器本体寿命的因素J.电气制造，xx（2）：76-77. 4AubinJ，Baehr，etal.变压器寿命评估J.电力建设，1996，17（5）：55-58. 5武坤，刘宏亮，杜