变压器可靠性分析及其寿命评估

陈劲

（广东电网有限责任公司茂名高州供电局525200）

摘要：电力是人们日常生活和生产中必不可少的能源之一，而变压器是维持电力系统正常运行不可缺少的重要设备之一，如果因为变压器的故障导致非计划的停电事故发生，不仅会使电力系统的运行受到影响，也可能会导致电力系统其他设备发生故障，甚至报废，还可能会给其他企业或生产部门带来损失。因此，电力企业或部门应当定期对变压器进行检测、保养、维修或更换，以保证电力系统的正常运行。

关键词：电力系统；变压器；可靠性；寿命评估

随着科技的不断进步和社会的快速发展，各种新型电器、机械设备等不断出现，在给人们的生活和生产带来更多便利的同时，也增加了用电需求量。变压器是电力运行系统非常重要的设备，在整个系统中承担着分配电能、传输电能以及变化电压等三方面的重任，可以说，变压器对电力系统的运行产生着直接而重要的影响，倘若变压器发生故障，电能将无法正常传输，甚至会产生非计划的大规模停电现象，不仅会影响人们的生活和生产，也会给社会带来经济损失。因此，加强对电力系统变压器的可靠性分析，较为准确地评估其使用寿命是非常有必要的。

1变压器的可靠性分析

根据变压器故障模式和影响分析结果，对所涉及的故障检测方法进行归纳、整理，将各检测方法获得的特征参量作为故障特征参量(如油色谱分析结果、吸收比等)，并对各特征参量依次编码形成特征参量表，同时根据变压器各故障模式与故障特征参量之间的对应关系建立故障模式与特征参量的对应表。根据我国现行的变压器相关试验、运行规程和导则，对于有明确规定上限和下限或是注意值的特征参量，当特征参量等于限定值时，根据模糊理论可以认为该参量合格和不合格的概率均为50%，从而可以构造模糊概率函数。概率函数建立后，可根据状态检测设备测得的变压器当前状态及相关统计数据求出底事件的当前故障率。此外，对于具有缺陷及频发性故障的部件，应根据缺陷等级、故障频发次数相应调整故障率，调节系数可由专家给出，以使调整后得到的变压器可靠度更加合理。

1.1变压器的铁芯

检查铁芯的接地点是分析变压器可靠性的一个重要方面。铁芯是变压器中主要的磁路部分，正常情况下，变压器的铁芯只有一个部位接地，这是因为铁芯是由硅钢片组成的，为了减小涡流，在硅钢片之间都会设置一定的绝缘电阻，虽然有绝缘电阻，但是硅钢片之间的电容很大，因此，在交变电场中可以视为通路，有一个接地点就能保证通过铁芯的电流是正常的。如果铁芯没有接地点，就会产生充放电现象，破坏变压器中绝缘体的绝缘强度;如果铁芯有多个接地点，各接地点之间就会形成闭合回路，可能烧坏硅钢片之间的绝缘漆膜，甚至可能会烧毁铁芯。

1.2变压器的焊接头

变压器内有多个接头，这些接头的焊接是否良好也是影响变压器可靠性的因素之一，倘若焊接头的接触不充分，就相当于缩小了电路的横截面面积，进而增大了局部的电阻，电能损耗也会相应增加。功率损耗的计算方法为电流的平方乘截面电阻。因此，当通过线路的电流是正常值时，如果截面的面积增大，那么功率耗损就会增多，这样就会导致变压器的焊接头温度过高，而温度过高就会导致焊接头的变形和氧化腐蚀，使得接头处的焊接更不好，其电阻也将不断增大。长期这样恶性循环，就会烧坏变压器的绝缘层，影响电力系统的正常运行。

1.3变压器的散热条件

变压器在运行过程中会产生热量，为了保证变压器的正常运行，必须要有良好的散热条件，因此，如果变压器长期在高温环境中工作，或者变压器的通风散热条件不佳，又或者变压器附近有其他发热源，都会使变压器在工作中产生的热量不能及时散发，进而导致变压器设备的温度逐渐升高，而设备温度的升高又会造成变压器内的绕组电阻变大，进而使变压器产生更多的热量，如此循环，将会影响变压器的正常运行，因此，散热条件也是分析变压器可靠性的一方面。

1.4变压器的冷却系统

上文已经提到，变压器在正常工作过程中会产生一定的热量，而这些热量必须要扩散出去，变压器通常会通过冷却油或者散热器将工作中产生的热量散放到周围的环境中去，因此，变压器自身的散热设备正常运行是保证其可靠性的重要方面。如果出现变压器的冷却油循环路产生堵塞、散热器油泵损坏、散热管上附着尘土、散热器风扇不工作等情况，都会导致变压器运行中产生的热量不能很好地散发，进而使变压器本身的温度升高，严重的还有可能烧坏变压器，进而产生不可估量的影响或损失。

2变压器的寿命评估

任何机械设备，只要处于正常的工作或运行状态，必然会有损耗，其使用寿命也将逐渐减少，对变压器来说，当工作人员判定它不适合在当前的安装点继续工作或运行时，就代表着它的使用寿命结束了。那么如何评估变压器的寿命呢?通常情况下，我们会从政策因素、经济因素、技术因素等方面来评估变压器的寿命。

2.1变压器的政策寿命

当变压器容量在目前运行地点显得过小时，该台变压器应当更换，说明它的政策寿命到期。需考虑的原因有负载能力、短路容量、运行电压和风险评估。

2.2变压器的经济寿命

影响变压器寿命的经济因素有:损耗、维护费用和备用价值。

2.3变压器的技术寿命

单纯技术原因使变压器不适用或不能用时，该变压器的技术寿命宣告终结。这是我们所熟悉的，也是现行导则要计算的寿命。影响变压器技术寿命有如下原因。实际故障:当变压器发生重大事故时，且事故后的变压器无法修复，其技术寿命即告终结。预防性报废:当变压器需转移至另一地点运行时，或它的安全运行成为人们关注的焦点时，通常应考虑预防性报废，此时，评估它的残余寿命最具意义。

结论

变压器是电力系统非常重要的设备之一，在电力系统的运行过程中有着重要的功能和作用，从某种程度上说，变压器的工作情况直接影响着电力系统的运行状况，因此，我们要根据实际情况及时对变压器的运行状态进行检测和监督，并对其使用寿命进行合理的评估，以增强变压器的可靠性，保证电力系统的稳定安全运行。

参考文献

[1]梁博渊，刘伟，杨欣桐变压器健康状况评估与剩余寿命预[J].电网与清洁能源,2010}11>.

[2]孟繁津基于健康状态的电力变压器可靠性和经济性寿命评估研究[D].重庆:重庆大学，2014.