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摘要：本文针对旧500kV壳式变压器,从其存在的问题分析检修处理的必要性,提出技改更换、返厂大修、现场诊断性检修3种方案,通过技术分析与资产全生命周期成本分析确定实施现场诊断性检修,提升设备性能。通过该项工作,总结了老旧主变压器(大型电力设备)缺陷与隐患处理方法,力求达到效能、风险、成本最优,提升设备利用率、节约运维成本。
关键词：500kV；变压器；检修处理
一、设备概况
某站一组500kV主变1992年7月投入运行，壳式结构，三相分体布置，容量750MVA。1992年7月在500kV增城站投产运行，负载率超过60%，近几年超过80%，最高负荷率达到99.24%。
1.1 设备本体
该主变投运超过20年，密封系统及部分组件老化较为明显，如低压套管密封件等部件已出现老化现象；还发生过多次油泵同时启动造成轻瓦斯发信、温度表试验不合格等缺陷。
1.2 变压器油
三相本体绝缘油总烃含量自2006年以来超注意值，且呈缓慢增长趋势，最高值达到260μL／L，按三比值法判断存在低温过热缺陷。三相本体绝缘油中含气量从2005年2月开始超注意值，其值略有浮动但总体较为平稳，最高时分别为4.2%、4.1%、4.4%。三相油流带电倾向性最高为173.7pC／mL，虽满足厂家控制标准且趋势稳定，但要高于广东省内绝大多数500kV变压器。检测抗氧化剂含量为0.05%，远低于运行中油抗氧化剂含量规定值下限0.15%；采用旋转氧弹法测试主变绝缘油氧化安定性，结果显示存在快速老化的风险。
1.3设备隐患
主变未承受超过主变承受短路能力的短路电流冲击，但运行期间曾发生37次出口短路故障，高、中、低压侧最大穿越电流分别为4.9kA、6.2kA、15.59kA，主变绕组承受短路能力三侧分别为6.93kA、8.82kA、18.14kA，考虑到冲击的累积效应，绕组可能会有一定程度损伤。该类型主变曾发生油隙击穿故障，高压套管均压球可能存在设计缺陷或相关隐患。另外，该主变所处500kV变电站非常重要，如出现单相短路可能会导致上级直流输电线路换相失败，如单相短路且开关拒动，可能引起系统稳定破坏。
因此，为确保区域输电线路及系统安全稳定运行，降低设备故障率，需采取措施提升该设备性能。
二、处理方案及分析
2.1 处理方案
方案1：更换为一台全新同容量三相变压器，设计寿命为30年，投资约3700万元。
方案2：将现有变压器返厂大修后继续使用。该设备设计寿命为30年，已运年22年，设备大修后检修后性能有一定提升但主要组件未变，考虑设备运行的可靠性，估计大修后可再投入运行10年，投资约2400万元。
方案3：对现有三相变压器进行诊断性检修，一方面进行开盖检查与试验检查，确认设备性能；另一方面，根据检查结果对损坏部分进行修复、对存在隐患的易损件进行更换，提升设备性能。本方案实施后，估计可再投入运行5年，投资约370万元。
2.2 方案比较
3种方案从技术上分析，均可以保证在一定时期内设备风险处在可控范围之内，达到安全稳定运行的条件。但3种方案投资差异巨大，拟对其进行资产全生命周期成本技术分析，选择性价比最高的方案实施。
资产全生命周期成本（LCC）包括投资成本、运行成本、检修维护成本、故障损失成本和退役处置成本，均以现值计算。投资成本包括设备购置费、安装调试费、建筑工程费、拆除工程费等；运行成本即日常巡检费用，包括人工、机具、仪器、车辆等；检修维护成本即大修及返厂修理费用；故障成本包括故障检修费用与故障损失费用；退役处置成本包括设备退役处理费与设备残值。
计算过程中，项目费用、设备寿命及检修后剩余寿命均按给定值进行计算；设备以平均年限法进行折旧，设备寿命平均分配在整个设计寿命周期内，设备的一次投入按年限分摊并折算为现值（简称为下文中的“年值”），设备残值统一以原值的5%计算；运行成本与检修维护成本均按实际情况进行核算；故障成本仅考虑设备自身原因引起的故障，排除人为因素引起的异常故障率。
根据以上分析，方案3的年值远小于方案1、2的年值，在保证设备安全的前提下具有很强的经济性。因此，综合技术、经济分析结果，对本台变压器的维护检修选择方案3。
三、诊断性检修实施处理
试验方面，完成绕组变形试验、局放试验、空载电流及空载电流测量、变压器油全项目分析检验等项目，试验结果基本合格，修后油化试验表明油品合格且部分指标明显改善。
检修方面，完成正压试漏、更换瓦斯继电器、更换低压套管、更换油枕胶囊、改善变压器油品、变压器内部检查，消除设备缺陷和隐患，检查结果表明，验证高压套管均压球已进行绝缘化，未发现放电痕迹和过热现象，器身各部件紧固无明显松散现象，器身表面清洁干净，绝缘件较新且富有弹性。
诊断性检修工作内容涵盖现有现场施工技术手段，对变压器器身可视部分进行检查，通过试验、检修基本全面掌握了设备状态，同时消除已有缺陷，提升设备性能，设备状态由注意变为正常。
四、旧变压器处理策略
随着时间的推移，电网设备将会越来越多处于寿命中后期，部分元件会老化，各种缺陷相继出现。此时，设备主要性能劣化不大且具有较长的剩余寿命，但持续运行可能存在安全隐患。
此时，一般难以通过常规试验手段掌握变压器及其关键部件的状态，很难制定针对性的运维策略。对变压器等关键设备，应制定合理的运维策略，在保证设备运行可靠性的前提下，提升设备利用率、控制运维成本，实现效能、风险、成本最优。处理方法如图1所示。
①对存在缺陷或者隐患的设备进行技术与安全评估，确认是否需要进行处理。处在该环节的设备一般情况比较复杂，无固定的技术标准可依，因此需借助专家的经验、参考相关标准确定。②方案选择。一般来说，设备性能的提升主要有更换、返厂大修、现场诊断性检修3种方案。如果三种方案均能达到提升设备性能的目的，则可通过资产全生命周期成本分析，选择成本较低的方案。③制定技术方案。确定项目的实施内容，完成人员、机具、材料等的准备工作。该部分工作确定时难度较大，必要时需经验丰富的专家参与指导。如本台主变的技术方案确定曾征求了南方电网、广东电网、国内部分变压器厂家的意见。④现场实施。诊断性检修与更换、返厂大修相比，施工环境复杂且施工条件苛刻，需重点做好现场施工的安全与质量管控。后的主变，投运初期不宜过负荷运行，应做好油色谱、温度等监控工作，以检验检修后的设备状况。
结语
通过对旧500kV壳式变压器的诊断性检修工作，探索了该类型设备的处理方法，为旧大型电力变压器状态检修提供借鉴经验。
参考文献
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论文作者:高大鹏,史册,袁绍鹏
论文发表刊物:《电力设备》2016年第5期
论文发表时间:2016/6/15
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