摘要
本文介紹了南寧電網變電站設備概況及變電設備檢修的現狀，分析電氣設備定期檢修和狀態檢修的利弊。變壓器作為電力系統最主要的供電設備，其可靠運行程度直接關系到電力系統電網的安全運行。油中溶解氣體氣相色譜分析是變壓器內部故障的重要檢測手段。隨著電網的發展和運行電壓的提高，油中溶解氣體氣相色譜分析技術也不斷改進，由常規的色譜分析方法到目前采用的在線監測，從根本上發生了質的飛躍。
針對國內外現有幾種油色譜檢測裝置的現狀，在變電站主變壓器實施以滲透氣體膜為特征的變壓器油中六種溶解氣體在線監測，能正確反映變壓器的實際運行情況，可信度較高，可以作為主變壓器狀態維修的主要依據。
本文以建設服務于狀態檢修的變壓器油色譜在線監測系統為中心，結合目前在線監測試點220kV沙田變、500kV邕州變的主變油中氣體在線監測技術的應用和實施情況，總結了通過在線監測數據評估變壓器絕緣狀態的經驗，就試點變壓器現場運行工況及故障診斷和實測數據進行了分析，對安裝在試點變電站的主變油中氣體在線監測系統檢測到的數據與常規檢測法得到的數據進行比較，經過一年多的運行考驗表明，MGA2000-6系列在線監測系統運行較為可靠、測量數據較準確，能較正確地反映變壓器的絕緣和運行狀況，據此可合理制訂主變停電計劃，同時，也發現了存在的一些不足和可改進之處。
關鍵詞：變電站，變電設備，狀態檢修，定期檢修，在線監測
1概述
1.1變電站實施變壓器油色譜故障診斷的現實意義
電力變壓器不僅屬于電力系統中最重要的和最昂貴的設備之列，而且也是導致電力系統事故最多的設備之一，因此，國內外不僅要定期作以預防性試驗為基礎的預防性檢修，而且相繼都在研究以在線監測為基礎的預知性維護策略，以便實時或定時在線監測與診斷潛伏性故障或缺陷。變壓器在發生突發性事故之前，絕緣的劣化及潛伏性故障在運行電壓下將產生光、電、聲、熱、化學變化等一系列效應及信息。
大型電力變壓器中的變壓器油與油中的固體有機絕緣材料在運行電壓下因放電、過熱、氧化和電弧等多種因素作用會逐漸變質，裂解成低分子的故障特征氣體；變壓器內部存在的潛伏性過熱或放電故障又會加快產氣的速率。隨著故障的緩慢發展，裂解出來的氣體形成氣泡在油中經過對流、擴散作用，就會不斷地溶解在油中。同一類性質的故障，其產生的氣體的成分、含量及增長速率量與故障的與變壓器內部故障的類型及故障的嚴重程度有密切關系，而與絕緣油的種類和牌號無關。油中溶解氣體的組分和含量在一定程度上反映出變壓器絕緣老化或故障的程度，可以作為反映電氣設備電氣異常的特征量，通過監測變壓器油中溶解的故障特征氣體，可以實現對變壓器內部故障的在線監測[1,3]。
油色譜分析法是將變壓器油取回到實驗中用色譜儀進行分析，不僅不受現場復雜電磁場的干擾，而且可以發現油設備中一些用介損tg和局部放電法所不能發現的局部性過熱等缺陷。因此，維護、運行部門普遍認為用色譜法分析變壓器故障是一種重要的有實際意義的方法，其有效率可達85%以上，從預防性檢修制形成以來，得到了廣泛的使用[4]。
對于變壓器油中溶解氣體色譜分析的在線監測方法，雖然仍以油中溶解氣體為反映故障的特征量，但它是直接在變壓器現場實現油色譜的定時在線智能化監測與故障診斷。這樣，不僅可以及時掌握變壓器的運行狀況，發現和跟蹤存在的潛伏性故障，并且可以及時根據專家系統對故障自動進行診斷，以便運行人員迅速作出處理；同時，可以降低常規油色譜分析法的誤差，提高故障診斷的可靠性；可以在主控室對變電站每臺主變的油色譜分析進行巡回在線監測；根據需要，還可以實現反映變壓器電氣異常的多特征量的在線智能化監測和對故障綜合評判診斷，以及與變電站其它在線監測與診斷裝置聯機，實現整個變電站運行工況的在線智能化監測與診斷；采用在線監測裝置在技術經濟上都有顯著的優勢，既提高了變電站運行的管理水平，又可為從預防性檢修體系過渡到預知性檢修體系奠定基礎[2]。因此，變壓器油中溶解氣體在線監測項目的實施對我們變電站維護、運行部門具有重要的實用價值。
圖1.1狀態檢修與定期計劃檢修間的關系
1.2主要研究內容
建立以設備為中心，以常規變壓器油色譜試驗項目、標準、歷史為對比依據，建立現場變壓器油色譜在線監測系統，初步找到實現主變壓器狀態檢修的途徑，提出初步實現主變壓器狀態檢修的方法。對南寧電網沙田、邕州和安城試點變電站的主變壓器現場運行工況及故障診斷和實測數據進行分析，并通過技術監督管理信息系統，對收錄的2007-2009年變電設備油氣常規離線檢測數據進行對比分析，驗證在線監測系統得出主變壓器是否存在故障的結論的正確性。分析常規離線檢測、在線監測數據間數值偏差產生的原因，各項監測數據離散性是否如何，總烴及各組份含量變化趨勢是否一致，在線監測結果誤差是否達到工程應用和規程的要求，主變油色譜在線監測是否有取代常規離線檢測的可能性。
1.3國內外油色譜在線監測研究現狀
雖然電氣設備定期停電試驗的預防性檢修制對電力系統安全運行起了重要作用，但因不能實時反映絕緣運行狀態，常有潛伏性故障在試驗周期內引發事故，不能滿足國計民生對供電高可靠性的要求，并且停電試驗還間接造成巨大經濟損失。變壓器油中溶解氣體在線監測可以克服常規油色譜分析的不足，實現油中溶解氣體定時在線智能化監測與故障診斷，可及時掌握變壓器的運行狀況，發現和跟蹤潛伏性故障，及時掌握變壓器的健康狀況，為變壓器的可靠運行提供保障。以在線監測為基礎的狀態檢修策略逐步取代預防性檢修制已是必然趨勢。
目前大型電氣設備在線監測及故障診斷技術原理及方法的系統研究，解決了現場強電磁干擾下弱小信號的采集、多種特征量提取、故障分類及模式識別、綜合智能化診斷、以電力地理信息系統構建電氣設備在線監測系統和遠程診斷等關鍵技術。美國、日本等一些發達國家在六、七十年代就開始使用可燃性氣體檢測裝置來測定變壓器油中的氣體以判斷變壓器的絕緣狀態，并且開始使用氣相色譜儀分析油中溶解氣體。后來，隨著能使油中氣體分離的高分子塑料滲透膜的發明和應用，研制成功了油中氣體分析的在線監測裝置。形成變壓器的早期故障監測器。
寶雞供電局早在70年代初期，就針對開關提出了當時稱之為彈性檢修的檢修模式。80年代以來我國在線監測技術得到了迅速發展，電科院、西交大結合油中氣體分析開展了用于絕緣診斷的專家系統的研究工作。自1985年以來由電力部主持先后三次召開了“全國電力設備絕緣帶電測試設計技術交流會”，進行了廣泛的學術交流和討論。寶雞供電局從89年開始，先后在開關、變壓器、送電線路、繼電保護、自動化、通訊等六個專業開展了狀態檢修工作的探索，他們90年就將預試周期由一年調整到兩年，2000年又調整到3年。開展狀態檢修后，開關正確動作率100％，開關狀態檢修的整體效果是好的，依靠大修發現開關重大缺陷的幾率為0，開關定期檢修事倍功半。變壓器大修缺陷檢出率較低，所發現缺陷均為廠家質量問題，如果廠家質量得到控制，則定期大修工作完全不必要。兩年一次的預試發現缺陷的幾率也較低，說明頻繁預試付出的無用功比例太多，預試周期還可以延長。考慮到停電副作用因素，延長周期后設備的可靠性增加了大連供電局從90年代初就大膽提出并開展了狀態檢修，他們提出從10kV系統全面鋪開，66kV系統大膽試行，220kV系統慎重對待。94年就大連電業局制定了《供電設備狀態檢修規定》，廣州供電局、鄭州電業局、宜昌供電局等許多供電局也開展了多年的狀態檢修工作，積累了許多成功的經驗，2003年中電聯制定《供電設備狀態檢修導則》，南方電網公司2004年制訂了《輸變電設備狀態評價標準》。
隨著在線監測技術研究的深入、在線監測設備的普遍運用，開發的單一或多參量多功能在線監測及故障診斷系統的系列成果已由企業實現了產業化，在全國電力及工礦企業的100多個35-500kV變電站投入使用，成功預警多起絕緣故障，延長了預防性試驗周期，社會經濟產效益顯著。
1.4南寧電網的電網特點
1.4.1南寧電網特點分析與狀態檢修要求
至2008年6月，南寧電網變電站有：500kV變電站1座，主變3臺（含500kV平果變＃2主變），容量為500MVA；220kV變電站8座，主變16臺，容量2310MVA；110kV變電站32座，主變59臺，容量2280MVA；35kV變電站3座，變壓器4臺，容量23.6MVA。我局斷路器總數為1285臺，隔離開關2890臺（其中，10kV隔離開關829臺），其中，500kV斷路器11臺，220kV斷路器67臺，110kV斷路器172臺，GIS斷路器間隔37臺，35kV斷路器197臺，10kV斷路器823臺，6kV斷路器15臺；其中，六氟化硫數量達414臺，真空斷路器數量達799臺，無油化率由2004年底的66%提高無油化率提高到08年6月的94.40%。
南寧電網變電設備的運行主要由變電運行管理所負責運行，檢修主要由變電維護管理所進行，基本按規程規定進行定期檢修為主，至2009年4月，已在220kV試點沙田變（#1、#2、#3）、林村變（#1、#2、#3）、瑯東變（#1、#2）、五一變（#1、#2）、500kV試點邕州變（#2變、5043防邕線高抗）、110kV試點數字化楊丁變（#1）的17套主變油色譜在線監測系統，在110kV橫縣變、明陽變、蘇琴變的避雷器等少<
