输变电设备可靠性评估与设备退役后的再利用评估

输变电设备是电网的核心组成部分，其可靠性直接关系到电力系统的安全稳定运行；而设备退役后的再利用，则是推动电力行业资源循环、降低碳排放的重要路径。本文结合电力行业实践，系统阐述输变电设备可靠性评估的核心逻辑与实践流程，同时解析退役设备再利用评估的关键要点，为电力企业的设备管理提供可操作的参考框架。

输变电设备可靠性评估的核心指标体系

可靠性评估的基础是建立科学的指标体系，行业内常用指标主要围绕“可用度”“故障率”“维修效率”三个维度展开。其中，平均无故障时间（MTBF）是最直观的可靠性指标，指设备在两次故障之间的平均运行时间，反映设备的“健康稳定性”——比如某110kV断路器的MTBF达8000小时，说明其长期运行的可靠度较高。

故障停运率是另一个关键指标，计算公式为“故障停运时间/统计周期总时间”，用于衡量设备的“非计划停运概率”——例如某变压器一年中因故障停运24小时，统计周期为8760小时，则故障停运率约为0.27%。

平均修复时间（MTTR）则聚焦维修效率，指故障设备从停运到恢复运行的平均时间，反映运维团队的响应能力——若某线路开关的MTTR从原来的4小时降至2小时，说明维修流程优化效果显著。

这些指标需符合《输变电设备可靠性评价规程》（DL/T 837）的规范，确保评估结果的行业可比性。

输变电设备可靠性评估的常用方法

不同的评估场景需匹配不同的方法。统计分析法是最基础的手段，通过对设备5-10年的运维数据（缺陷、故障、检修记录）进行趋势分析，识别可靠性的变化规律——比如某地区近3年的10kV开关柜故障数据显示，雨季故障停运率是旱季的2.5倍，说明潮湿环境是主要诱因。

故障模式影响分析（FMEA）适用于潜在风险识别，通过梳理设备的“故障模式-影响后果-严重程度”，提前制定预防措施——例如变压器的“绕组变形”故障，可能导致局放增大、绝缘击穿，通过FMEA可将其优先级定为“高风险”，需增加在线局放监测。

故障树分析（FTA）则用于定位重大故障的根本原因，通过“顶事件（如线路跳闸）”倒推“中间事件（保护误动、线路接地）”和“底事件（绝缘子破裂、植被放电）”，帮助运维团队针对性整改——某变电站曾通过FTA发现，110kV线路跳闸的80%原因是树障，随后开展了线路通道清障专项行动，跳闸率下降70%。

输变电设备可靠性评估的实践流程

可靠性评估需遵循“数据-指标-模型-验证”的闭环流程。第一步是数据收集，需整合三类数据：运维记录（缺陷描述、检修时间、故障原因）、试验数据（耐压、局放、油色谱分析）、在线监测数据（温度、振动、 partial discharge）——例如评估变压器可靠性时，需收集近3年的油色谱数据（H₂、C₂H₂含量），判断内部是否存在过热或放电故障。

第二步是指标计算，按照DL/T 837的要求，计算可用系数、故障停运率、MTBF等核心指标——比如某断路器的可用系数=（运行时间+备用时间）/统计时间，若统计周期为1年（8760小时），运行时间8000小时，备用时间500小时，则可用系数约为97%。

第三步是模型构建，常用马尔可夫模型或神经网络模型。马尔可夫模型将设备状态分为“运行、备用、故障、检修”，通过历史数据计算状态转移概率——例如设备从“运行”到“故障”的概率为0.001/小时，从“故障”到“检修”的概率为1/小时。

第四步是结果验证，将评估结果与历史数据对比——若去年评估某变压器的MTBF为7500小时，今年实际运行中MTBF为7300小时，误差在3%以内，说明评估模型可靠。

退役输变电设备再利用的前提：状态与寿命评估

退役设备再利用的关键是“知根知底”，需先完成状态评估与寿命评估。状态评估包括外观检查、电气性能试验、机械性能测试——外观检查需查看外壳是否变形、绝缘子是否破裂、接线端子是否氧化；电气性能试验需做耐压试验（验证绝缘强度）、局放试验（检测内部缺陷）、油色谱分析（判断变压器内部故障）；机械性能测试需测开关的分合闸速度、触头压力——例如某退役断路器的分合闸速度若低于标准值（如110kV断路器分闸速度需≥2m/s），则不适合再利用。

寿命评估则聚焦核心部件的老化程度。变压器的寿命主要取决于绝缘纸的聚合度（DP值）：DP值＞1000为新纸，500-1000为轻度老化，250-500为中度老化，＜250为重度老化——若某变压器的DP值为300，说明绝缘纸中度老化，可降电压等级使用；若DP值＜250，则需报废。

此外，还需评估设备的“历史缺陷”：若某变压器曾发生过绕组变形故障，即使当前状态良好，也需谨慎再利用。

退役输变电设备的再利用场景与适用条件

退役设备的再利用需匹配不同场景，避免“一刀切”。第一种是同电压等级备用：若退役设备状态良好，可作为同电压等级变电站的备用设备——例如某110kV变电站的退役断路器，经状态评估合格后，作为另一座110kV变电站的备用，当运行断路器故障时，可在2小时内完成替换。

第二种是降电压等级使用：若设备容量有余量、绝缘性能良好，可降电压等级运行——例如某220kV变压器，容量为63MVA，降为110kV使用时，容量可保持63MVA（因110kV系统的短路电流更小），但需重新调整分接开关、做耐压试验。

第三种是拆件利用：若设备整体状态不佳，但核心部件（如操动机构、电流互感器）状态良好，可拆件用于其他设备的维修——例如某退役GIS设备的操动机构，状态良好，可拆下来修复另一台GIS设备的操动机构，节省采购成本约10万元。

第四种是材料回收：若设备无法再利用，可回收铜、铁、绝缘油等材料——例如退役变压器的铜绕组可回收熔炼，绝缘油经过滤、再生后，可用于其他变压器的补油。

退役输变电设备再利用的经济性分析框架

再利用需平衡“成本”与“收益”，需计算四类成本：改造费用（如调整分接开关、更换密封件）、运输费用（从退役变电站到新变电站的运费）、运行维护费用（退役设备的维护频率可能更高）、环保成本（减少报废带来的环境污染）。

收益则包括：新设备采购成本节省（例如某35kV变压器新设备需20万元，退役设备改造费用需8万元，节省12万元）、运维成本降低（若退役设备的维护费用与新设备相当，则收益更显著）、碳减排收益（例如回收1吨铜可减少约3吨CO₂排放，相当于节省1.2吨标准煤）。

例如某退役110kV变压器降为35kV使用，改造费用8万元，运输费用2万元，5年维护费用5万元，总费用15万元；新设备采购成本20万元，5年维护费用5万元，总费用25万元——再利用可节省10万元，同时减少约10吨CO₂排放，经济性显著。

退役输变电设备再利用的风险防控要点

再利用需规避三类风险：电气性能风险、兼容性风险、合规风险。电气性能风险：退役设备的绝缘电阻可能降低，导致局放增大，防控措施是重新进行耐压试验和局放试验——例如某退役变压器的绝缘电阻从原来的10000MΩ降至5000MΩ，需做耐压试验（施加1.3倍额定电压），若未击穿，则可使用。

兼容性风险：退役设备的参数（如变比、阻抗）与新系统不匹配，防控措施是进行参数校验——例如某220kV变压器降为110kV使用，需调整分接开关至合适变比（如220/110kV→110/35kV），并测试阻抗电压，确保与新系统匹配。

合规风险：再利用需符合《电力设备再利用导则》（DL/T 1406）的要求，防控措施是办理审批手续——例如退役设备再利用前，需向电网公司提交“状态评估报告”“改造方案”，经审核通过后方可投运。

此外，还需制定专项运维方案：增加巡检频率（如每周巡检1次）、储备易损件（如密封胶圈、触头），确保退役设备的运行稳定。