变压器使用寿命研究与运维策略.docx

变压器使用寿命研究与运维策略 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〕，而兴旺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，能提高变压器平安运行水平，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］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θ关系式为：v=2θ-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〕。

θh=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上下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60K2.2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；器身枯燥紧固完成后应复测线圈高度偏差；保存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300pC2.4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那么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枯燥；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前方可使用，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、触头外表镀层及接触情况、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到达制造厂规定值时，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，并以此为根底改变电网运行方式，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，2021，49〔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，2021，14〔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，2021〔2〕：76-77.［4］AubinJ，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，杜大全，等.油浸式电力变压器老化状态评估方法［J］.河北电力技术，2021，30〔1〕：37-39.收稿日期：2021-08-14。