四川省地震活動(dòng)頻繁，可能給變壓器機(jī)械結(jié)構(gòu)造成損傷，且損傷具有累積效應(yīng)，進(jìn)而影響變壓器的性能。國(guó)網(wǎng)四川電力試點(diǎn)應(yīng)用以可靠性為中心的設(shè)備檢修策略開展地震帶變壓器檢修，實(shí)現(xiàn)——

國(guó)網(wǎng)四川省電力公司超高壓分公司在500千伏石棉變電站開展地震帶大型變壓器可靠性提升檢修策略實(shí)踐演練。運(yùn)檢人員在該變電站主控室內(nèi)操作監(jiān)控主機(jī)，獲取了變壓器的油色譜、短路阻抗、冷卻器工況等關(guān)鍵狀態(tài)信息，再通過評(píng)估設(shè)備健康狀態(tài)、可靠性等關(guān)鍵指數(shù)生成檢修策略，整個(gè)操作過程用時(shí)不到5分鐘。而此前，發(fā)生地震后要獲取變壓器的狀態(tài)信息，需要讓變壓器停止運(yùn)行，且至少花費(fèi)1天時(shí)間。

這樣的變化是由于國(guó)網(wǎng)四川超高壓公司試點(diǎn)應(yīng)用了以可靠性為中心的設(shè)備檢修（Reliability Centered Maintenance，即RCM）策略。22年10月，國(guó)網(wǎng)四川電力“地震帶大型變壓器可靠性提升的檢修策略研究”項(xiàng)目入選國(guó)家能源局RCM策略研究試點(diǎn)項(xiàng)目清單。國(guó)網(wǎng)四川電力組建研究小組，在國(guó)網(wǎng)四川超高壓公司、成都供電公司試點(diǎn)應(yīng)用RCM策略，實(shí)現(xiàn)及時(shí)發(fā)現(xiàn)、高效處理地震造成的變壓器缺陷隱患，進(jìn)一步提高了檢修效率和經(jīng)濟(jì)性。

一、概述（YDQSF6氣體高壓變壓器適用于各種電力設(shè)備）

YDQ系列高壓試驗(yàn)變壓器是根據(jù)《試驗(yàn)變壓器》標(biāo)準(zhǔn)，在油浸式試驗(yàn)變壓器的基礎(chǔ)上而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的。SF6氣體具有良好的電氣絕緣性能及優(yōu)異的滅弧性能，其耐壓強(qiáng)度為同一壓力下氮?dú)獾?/span>2.5倍，擊穿電壓的空氣的2.5倍。在0.25MPa下與油的擊穿電壓相等，在0.45MPa壓力下是油的擊穿電壓的2倍，是一種優(yōu)于油的新一代超高壓絕緣介質(zhì)材料。該產(chǎn)品技術(shù)要求完全符合《ZBK-41006-89》標(biāo)準(zhǔn)，它是油浸式輕型試驗(yàn)變壓器的換代產(chǎn)品。該產(chǎn)品具有體積小、重量輕、不受氣候變化影響、電暈小、現(xiàn)場(chǎng)搬運(yùn)無需靜止可使用，使用壽命長(zhǎng)、免維修等特點(diǎn)。適用于電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、科研部門等對(duì)各種高壓電氣設(shè)備、電氣元件、絕緣材料進(jìn)行工頻或直流高壓下的絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)。

二、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（YDQSF6氣體高壓變壓器適用于各種電力設(shè)備）

YDQ系列高壓試驗(yàn)變壓器采用單框芯式鐵芯結(jié)構(gòu)，初級(jí)繞組繞在鐵芯上，高壓繞組在外，這種同軸布置減少了漏磁通，因而增大了繞組間的耦合。產(chǎn)品的外殼為圓柱灌式容器結(jié)構(gòu)，能耐受0.8MPa以上壓力。其結(jié)構(gòu)見圖1：

三、工作原理（YDQSF6氣體高壓變壓器適用于各種電力設(shè)備）

YDQ系列高壓試驗(yàn)變壓器為單相變壓器，聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)Ⅰ.Ⅰ. 用工頻220V(10kVA以上為380V)電源接入 (為本公司生產(chǎn)的試驗(yàn)變壓器配套專用設(shè)備，詳細(xì)資料請(qǐng)見其具體使用說明書)系列操作箱(臺(tái))，經(jīng)操作箱內(nèi)自偶調(diào)壓器(50kVA以上調(diào)壓器外附)調(diào)節(jié)至0～200V(或0～400V)電壓輸出至YDQ試驗(yàn)變壓器的初級(jí)繞組，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在試驗(yàn)變壓器高壓繞組可獲得試驗(yàn)所需的高電壓。

單臺(tái)YDQ系列高壓試驗(yàn)變壓器的工作原理圖見圖2。

單臺(tái)YDQ系列交直流高壓試驗(yàn)變壓器的工作原理圖見圖3，圖中高壓套管中裝有高壓硅堆，串接在高壓回路中作半波整流，以獲得直流高電壓。當(dāng)用一短路桿將高壓硅堆短接時(shí)，可獲得工頻高電壓，作為交流輸出狀態(tài)；取消短路桿時(shí)，作為直流輸出狀態(tài)。

試驗(yàn)變壓器高壓套管中的高壓硅堆未畫出，其原理與上圖相同。

三臺(tái)試驗(yàn)變壓器串級(jí)獲得更高電壓的接線原理見圖4。串級(jí)高壓試驗(yàn)變壓器有很大的優(yōu)越性，因?yàn)檎麄€(gè)試驗(yàn)裝置由幾臺(tái)單臺(tái)試驗(yàn)變壓器組成，單臺(tái)試驗(yàn)變壓器容量小、電壓低、重量輕，便于運(yùn)輸和安裝。它既然可串接成高出幾倍的單臺(tái)試驗(yàn)變壓器輸出電壓組合使用，又可分開成幾套單臺(tái)試驗(yàn)變壓器單獨(dú)使用。整套裝置投資小，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。圖5中，在**級(jí)和第2級(jí)的每個(gè)單元試驗(yàn)變壓器中都有一個(gè)勵(lì)磁繞組A1、C1和A2、C2。在三臺(tái)串級(jí)試驗(yàn)變壓器基本原理中，低壓電源加在試驗(yàn)變壓器Ⅰ的初級(jí)繞組a1x1上，單臺(tái)試驗(yàn)變壓器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的輸出電壓都是V。勵(lì)磁繞組A1、C1給第2級(jí)試驗(yàn)變壓器Ⅱ的初級(jí)繞組供電；第2級(jí)試驗(yàn)變壓器Ⅱ的勵(lì)磁繞組A2、C2給第3級(jí)試驗(yàn)變壓器Ⅲ的初級(jí)繞組供電。第2級(jí)試驗(yàn)變壓器Ⅱ和第3級(jí)試驗(yàn)變壓器Ⅲ的箱體分別處在對(duì)地為1V和2V的高電位上，所以箱體對(duì)地是絕緣的，試驗(yàn)變壓器Ⅰ的箱體是接地的。這樣第1級(jí)、第2級(jí)、第3級(jí)試驗(yàn)變壓器對(duì)地的額定輸出電壓分別為1V、2V、3V；其額定容量分別為3P、2P、1P。

YDQ系列高壓試驗(yàn)變壓器做被試品的工頻耐壓試驗(yàn)使用接線原理圖見圖5。

圖中：R1—限流電阻       FRC—阻容分壓器     RF—球間隙保護(hù)電阻     G—球間隙          CX—被試品

注：高壓尾必須可靠接地

工頻耐壓試驗(yàn)中限流電阻R1應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)變壓器的額定容量來選擇。如高壓側(cè)額定輸出電流在100～300mA時(shí)，可取0.5～1Ω/V(試驗(yàn)電壓)；高壓側(cè)額定輸出電流為1A以上時(shí)，可取1Ω/V(試驗(yàn)電壓)。常用水電阻作為限流電阻，管子長(zhǎng)度可按150kV/m考慮，管子粗細(xì)應(yīng)具有足夠的熱容量(水阻液配制方法：用蒸餾水加入適量硫酸銅配制成各種不同的阻值)。

球間隙及保護(hù)電阻：當(dāng)電壓超過球間隙整定值時(shí)(一般取試驗(yàn)電壓的110%~120%)，球間隙放電，對(duì)被試品起到保護(hù)作用。球間隙保護(hù)電阻可按1Ω/V(試驗(yàn)電壓)選取。

在工頻耐壓試驗(yàn)中，低電壓側(cè)測(cè)量電壓(儀表電壓)不是非常準(zhǔn)確的，其原因是由于試驗(yàn)變壓器存在著漏抗，在這個(gè)漏抗上必然存在著壓降或容升，使試品上的電壓低于或高于低壓側(cè)測(cè)量電壓表上反映出來的電壓。工頻耐壓試驗(yàn)時(shí)，被試品上的電壓高于試驗(yàn)變壓器的輸出電壓，也就是所謂容升現(xiàn)象。感應(yīng)耐壓試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)變壓器的漏抗必然存在著壓降。為了準(zhǔn)確測(cè)量被試品上所施加的電壓，因此常在高壓側(cè)接入FRC阻容分壓器來測(cè)量電壓(見圖5)。

工頻耐壓試驗(yàn)操作注意事項(xiàng)

1）試驗(yàn)人員應(yīng)做好分工，明確相互間聯(lián)系方法。并有專門人監(jiān)護(hù)現(xiàn)場(chǎng)**及觀察試品狀態(tài)。

2）被試品應(yīng)先清掃干凈，并優(yōu)良干燥，以免損壞被試品和試驗(yàn)帶來的誤差。

3）對(duì)于大型試驗(yàn)，一般都應(yīng)先進(jìn)行空升試驗(yàn)。即不接試品時(shí)升壓至試驗(yàn)電壓，校對(duì)各種表計(jì)，調(diào)整球間隙。

4）升壓速度不能太快，并必須防止突然加壓。例如調(diào)壓器不在零位時(shí)突然合閘。也不能突然切斷電源，一般應(yīng)在調(diào)壓器降至零位時(shí)拉閘。

5）當(dāng)電壓升至試驗(yàn)電壓時(shí)，開始計(jì)時(shí)，到1min后，迅速降壓到1/3試驗(yàn)電壓以下時(shí)，才能拉開電源。

6）在升壓或耐壓試驗(yàn)過程中，如發(fā)現(xiàn)下列不正常情況時(shí)，應(yīng)立即降壓，切斷電源。停止試驗(yàn)并查明原因：①電壓表指針擺動(dòng)很大；②發(fā)現(xiàn)絕緣燒焦或冒煙；③被試品內(nèi)有不正常的聲音。

7）耐壓試驗(yàn)前后應(yīng)測(cè)量絕緣電阻，檢查絕緣情況。

試驗(yàn)變壓器在做被試品的直流耐壓或泄露試驗(yàn)時(shí)接線原理圖如圖6。

注：此試驗(yàn)應(yīng)先抽出短路桿“D”，圖6中所示。

圖中：VD—高壓硅堆     R1—限流電阻      C1—高壓濾波電容    FRC—阻容分壓器     CX—被試品    μA—帶保護(hù)微安表

泄露試驗(yàn)中限流電阻R1選擇在額定輸出電壓時(shí)，輸出端短路電流不超過高壓硅堆的*大整流。如電壓硅堆的*大整流電流為100mA時(shí)用于60kV的試驗(yàn)裝置中，限流電阻按R1=60/0.1=600kΩ選擇。限流電阻還應(yīng)具有足夠的容量和沿面放電距離。

高壓濾波電容C1一般選擇在0.01~0.1μF，當(dāng)被試品的電容量很大時(shí)，C1可省略不用。

泄露試驗(yàn)的操作及注意事項(xiàng)

1）試驗(yàn)前應(yīng)先檢查被試品是否停電，接地放電，一切對(duì)外連線是否擦干凈。要嚴(yán)防將試驗(yàn)電壓加到有人工作的部位上去。

2）接好試驗(yàn)裝置的接線后，應(yīng)復(fù)查無誤后才可加壓。應(yīng)特別注意檢查高壓設(shè)備及引線與地、與操作人員的**距離，被試品的外殼是否可靠接地，要按**規(guī)程中所規(guī)定的內(nèi)容進(jìn)行試驗(yàn)。

3）對(duì)于大電容量設(shè)備應(yīng)緩慢升壓，防止被試品的充電電流燒壞微安表。必要時(shí)應(yīng)分級(jí)加壓，分別讀取各級(jí)電壓下微安表的穩(wěn)定讀數(shù)。

4）試驗(yàn)過程中，應(yīng)密切監(jiān)視被試品、試驗(yàn)裝置、微安表，一旦發(fā)生擊穿、閃爍等異常現(xiàn)象應(yīng)立即降壓，切斷電源，并查明原因，詳細(xì)記錄。

5）試驗(yàn)完畢，降壓，切斷電源后應(yīng)將被試品及試驗(yàn)裝置本身充分放電。

四川電網(wǎng)位于地震帶上的變壓器數(shù)量達(dá)273臺(tái)。一般情況下，地震后對(duì)變壓器開展全方位檢查需要采取停電試驗(yàn)的方式。

RCM策略是根據(jù)設(shè)備的可靠性狀況及設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)，以很小的檢修資源消耗，制訂有針對(duì)性的檢修策略，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)、成本、效能綜合*優(yōu)。相較于采用傳統(tǒng)的周期檢修策略，采用RCM策略能更及時(shí)地發(fā)現(xiàn)地震帶來的設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)隱患，有助于高效處理缺陷故障。

“實(shí)行RCM策略首先要評(píng)估變壓器當(dāng)前狀態(tài)，而前提是搞清楚地震是如何損傷變壓器的。”國(guó)網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院輸變電技術(shù)中心專責(zé)介紹。從2月份起，研究小組全方位收集地震帶變壓器故障案例，梳理地震相關(guān)變壓器故障模式，發(fā)現(xiàn)地震易造成變壓器機(jī)械、絕緣性能等方面的問題，且對(duì)變壓器的影響具有累積效應(yīng)。

研究小組在掌握地震相關(guān)變壓器故障模式基礎(chǔ)上，通過統(tǒng)計(jì)分析、仿真計(jì)算等方式，提出變壓器位移加速度、油色譜、短路阻抗等與地震相關(guān)的關(guān)鍵狀態(tài)信息，構(gòu)建地震帶變壓器狀態(tài)評(píng)價(jià)體系，用于評(píng)估變壓器的狀態(tài)。針對(duì)地震相關(guān)的關(guān)鍵狀態(tài)信息監(jiān)測(cè)手段不足的問題，研究小組引入地震烈度監(jiān)測(cè)、短路阻抗在線監(jiān)測(cè)、冷卻系統(tǒng)工況感知等技術(shù)手段，建設(shè)了智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，提升了地震帶變壓器狀態(tài)感知能力。這些新技術(shù)手段的引入如同給變壓器裝上了健康監(jiān)測(cè)儀，實(shí)時(shí)反映變壓器是否發(fā)生“病變”。

地震發(fā)生后，需要根據(jù)變壓器的受損部位與受損程度制訂不同的檢修方案。為得到地震發(fā)生后變壓器很好的檢修策略，3月份開始，研究小組開展設(shè)備因地震造成的結(jié)構(gòu)損壞、部件失效規(guī)律分析和檢修成本分析等理論研究，基于設(shè)備故障模式分析，綜合考慮風(fēng)險(xiǎn)、成本等因素制訂了地震帶變壓器差異化檢修策略庫。檢修策略庫包含糾正性檢修、狀態(tài)檢修以及定期檢修三大類檢修策略213項(xiàng)檢修方案。檢修策略庫可輔助檢修人員精準(zhǔn)高效地執(zhí)行檢修任務(wù)。

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