国家电网公司输变电设备风险评价导则

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目 录

1. 范围…………………………………………………………………………………

2. 引用标

准

4

………………………………………………………………………………4

3. 术语和定

义

……………………………………………………………………………4 4. 风险评价模型……………………………………………………………………5

5. 风险评价流

程

…………………………………………

………………………………5

6．设备风险的计算及处理原

…………………………………………

…………10

附录A 资产等级划分依据……………………………………………………………12 附录B 要素损失程度等级划分依据…………………………………………………14 附表C 故障引起要素损失概率的取值表……………………………………………15

则

2

19

附录E 特殊情况考虑…………………………………………………………………20 案例1 设备风险评价实例： 一台110kV变压器的风险评价………………………错

误！未定义书签。

案例2 设备风险评价实例：一台500kV变压器的风险评…………………………错

误！未定义书签。

附录D 部件故障发生概率统计算法…………………………………………………

3

输变电设备风险评价导则（框架）

1. 范围

本导则规定了输变电设备风险评价的模型、流程和方法。用量化的风险值判断输变电设备面临的和其可能导致的风险大小，为输变电设备的状态检修提供依据。本导则适用于国家电网公司电网电压为110(66)kV~800kV的输变电设备。 2. 引用标准

下列文件中的条款通过在本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励使用本标准的各方探讨使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

国家电网安监[2005]145号 《国家电网公司电力生产事故调查规程》 Q/GDW-11-106～115-2007 《输变电一次设备状态评价标准体系》 国家电网公司输变电设备技术管理规范[2005] 110（66）～500kV变压器（高抗）设备评估分析报告 3. 术语和定义

3.1 资产：任何有价值的东西。包括设备的有形资产和无形资产，如设备价值、用户等级、设备地位等。

3.2 风险：资产遭受损失及其发生的可能性。包括资产、资产损失程度和故障发生的概率三个因子。

3.3 风险评价：确定设备面临的和其可能导致的风险的流程。

4

4. 风险评价模型

设备的风险评价可利用定性评价或定量评价两种方法进行。本导则以量化的方法对输变电设备进行风险评价。 输变电设备的一个故障可能引起多种损失，资产的损失程度考虑设备损坏、人身安全、供电可靠性和社会影响四个要素。 风险评价以风险值作为指标，综合考虑设备资产、资产损失程度及设备故障发生的概率三者的作用。其风险模型如式(4-1)所示。

R(t)A(t)F(t)P(t) (4-1)

式中： t—某个时刻(Time)

A—资产(Assets)

F—资产损失程度(包括设备损坏、人身安全、供电可靠性和社会影响四

个要素的损失程度)(Failure)

P—设备故障发生的概率，平均故障率(Probability) R—设备风险值(Risk)

5. 风险评价流程

风险评价在设备状态评价基础上进行，对设备状态评价结果为非正常状态的设备进行评价，以确定设备面临的和其可能导致的风险，为设备的状态检修决策提供依据。

进行风险评价所需要的初始信息：

 设备状态评价结果；

 设备故障案例(设备故障、损失程度及可能性)；

 设备相关信息，包括设备台帐、电网结构及其他相关信息。 设备风险评价流程如图1所示。

5

图1 设备风险评价流程(虚框内)

5.1. 资产评价

风险评价前应确定资产，输变电设备风险评价要考虑的资产包括设备价值1A 、设备地位2A 和用户等级3A 三个因素，每个因素分成多个等级，取值范围为 0～10。随着用户的变化以及电网的发展，设备价值、设备地位和用户等级应进行相应的调整。资产A(t)取值由表5.1决定，划分依据见附录A。

表5.1 资产等级评价表

设备价值 取值范围A1 1～3(含) 电压等级○1 110（66）kV 1 3 4～7(含) 8～10(含) 220kV 500（330）kV及以上 4 6 8 10 取值范围A2 终端变电所 设备地位 设备地位○2 满足N－1 不满足N－1 满足N－1 不满足N－1 枢纽变电所 满足N－1 不满足N－1 10 特别重要用户 5 7.5 取值范围A3 2.5 三级用户 用户等级 用户等级 二级用户 中间变电所 一级用户 6

备注：○1变压器(电抗器)、无功补偿装置和输电线路考虑容量等因素对取值结果的影响；

○1GIS和断路器考虑额定电流、开断电流等因素对取值结果的影响； ○2线路按受端变电所的地位划分等级。 设备价值、设备地位和用户等级对设备资产影响的重要度有所不同，不同的资产因素具有不同的权重。 设备资产可以表示式(5-1)所示：

AWAiAi (5-1)

i13式中：

i=1~3 — 1－设备价值，2－设备地位，3－用户等级

WAi — 设备资产的归一化权重(见表5.2) Ai — 某个资产因素

A — 资产

归一化权重的参考建议值如表5.2所示。

表5.2 设备资产的归一化权重表

资产因素 权重WAi 设备价值 0.4 设备地位 0.3 用户等级 0.3 注：各地区可根据自己的实际情况进行归一化权重的取值，并在应用中不断加以修正调整，以达到最合理化。 5.2. 资产损失程度计算

资产损失程度由设备损坏、人身安全、供电可靠性和社会影响四个要素的损失程度确定，即每一个要素损失程度的加权之和。不同的地区对要素损失程度考虑的.

侧重有所不同，建议各地区根据自己的实际情况进行归一化权重的设定，归一化权重参考建议值见表5.3。资产损失程度可表示为式(5-2)所示。

FWFkFk (5-2)

k14

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式中：

k=1~4 — 1－设备损坏，2－人身安全，3－供电可靠性，4－社会影响

WFk — 要素损失程度的归一化权重(见表5.3) Fk 某一要素的损失程度

F — 资产损失程度

表5.3 要素损失程度的归一化权重

要素 权重WFk 设备损坏 0.2 人身安全 0.3 供电可靠性 0.2 社会影响 0.3 注：各地区可根据自己的实际情况进行归一化权重的取值，并在应用中不断加以修正调整，以达到最合理化。 5.3.1要素损失程度计算

某一要素的损失程度可表示为式(5-3)所示。

FkIOFjkPOFjk (5-3)

j1n式中：

j=1~3 — 要素损失程度等级划分

IOFjk 某一等级下的要素损失程度值(Index of Failure) POFjk — 某一等级下的要素损失概率(Probability of Failure)

Fk — 某一要素的损失程度

5.3.2要素损失程度值确定

要素损失程度值IOF由表5.3决定，要素损失程度等级划分依据见附录B。

表5.3 要素损失程度取值表

等 设备损坏 人身安全 供电可靠性 社会影响 8

级 取值范围IOF1 1 2 3 3 6 9 损失程度等级 一般设备 损坏事故 重大设备损坏事故 特大设备损坏事故 取值范围IOF2 7 9 10 损失程度等级 轻伤 重伤 死亡 取值范围IOF3 3 6 9 损失程度等级 <24小时 <一周 >一周 取值范围IOF4 3 6 9 损失程度等级 一般 重大 特大

5.3.3要素损失概率确定

设备故障以不同的概率引起要素在不同程度等级上的损失，其概率POF 需对大量历史数据统计分析而得到。变压器的参考建议值详见附表 C。各地区可根据自己的实际情况进行统计分析，并在应用中不断加以修正和调整，尽可能接近实际情况。 5.3. 设备平均故障率评价

《输变电一次设备状态评价标准体系》将设备分为几个部件分别进行状态评价。某一部件的故障发生概率与其状态评价结果密切相关，可表示为式(5-4)所示。

P(t)KeCISE (5-4)

式中：

ISE ISE — 部件的状态评价分值(Index of State Evaluation)

K— 比例系数

C— 曲率系数

P — 部件的故障发生概率(Probability)(当P值大于1时，按1计算) ISE来自于《输变电一次设备状态评价标准体系》的评价结果，其值就是对应部件的状态评价分值。

不同的地区因其运行方式、网架结构、自然环境(污秽等级，雷电等级)、运行检修人员素质不同，部件的故障发生概率也不同。应用式(5-4)时，需根据本地区的设备部件状态和其故障发生概率进行统计计算，以求得适合于本地区的K、C值，统计计算方法参见附录 D。当设备只有一个非正常状态部件时，其平均故障率取决于非正常状态部

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件的故障概率；如果非正常状态的部件多于一个时，其平均故障率的计算方法参考附录E。

K、C的参考建议值如表5.5所示(以变压器为例)。

表5.5 设备部件与其故障率常数关联表

部件 绕组 套管 铁芯 分接开关 冷却系统 绝缘油 油箱 非电量保护系统 K 12.30 15.91 15.91 15.91 15.91 15.91 15.91 15.91 C 0.042 0.051 0.051 0.051 0.051 0.051 0.051 0.051 6．设备风险的计算及处理原则

单一部件故障的设备风险的计算按式(6－1)进行

R(t)A(t)F(t)P(t) (6－1)

多个故障部件并存的设备总风险计算参考附录E。

确定一类设备风险值后，根据风险值大小进行排序，为输变电设备的状态检修决策提供依据。安排检修时间时应考虑设备继续运行对风险值改变的影响。资产、资产损失程度、平均故障率可以根据各自数值的大小进行排序，作为状态检修决策的参考依据。

设备风险程度主要决定于同一类设备风险值大小的次序，必要时可按照表6.1对设备的风险等级进行划分。按风险值由大到小风险等级划分为高风险、中等程度风险、低风险三级。

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表6.1 风险等级表

风险等级 设备风险 高风险 ﹥3 中等程度风险 0.6～3 ﹤0.6 低风险 高风险等级设备应该引起高度注意，优先安排检修，中等程度风险等级设备次之。不放松对低风险等级设备的关注。

如需对不同类设备(如，同一间隔的不同设备)风险值大小进行排序，则按照设备类型进行风险值加权。不同地区由于对不同设备的关注重点有所不同，因此不同类设备风险值权重也有所不同，权重建议值见表6.2。

表6.2 不同类设备风险值权重

设备类型 变压器、电抗器 断路器 GIS 电流互感器、电压互感器、电容器 避雷器、隔离开关 架空输电线路、电缆 权重Wg 0.9 0.7 0.5 0.3 0.8 注：变电设备需要考虑设备所在间隔在变电所内的重要度，重要设备权重加0.1则加权后的设备风险值如式(6-2)所示。

Rw(t)RtWg

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附录A 资产等级划分依据

1、设备价值(A1)评价

设备价值根据设备的电压等级划分，可直接反映设备出现损坏后的维修或更换成本。设备价值的取值分作三级。在每一等级的具体取值中，变压器(电抗器)、无功补偿装置和输电线路考虑容量等因素对取值结果的影响；GIS和断路器考虑额定电流、开断电流等因素对取值结果的影响。 2、设备地位(A2)评价

设备地位根据设备所在变电所在电网中的重要度划分等级，分为终端变电所、中间变电所、枢纽变电所。并根据变电所网架结构是否满足N－1细分。

1)

终端变电所

在输电线路的终端，接近负荷点，经降压后直接向用户供电的变电所，即为终端变电所，全所停电后，只有用户受到损失。 2)

中间变电所

高压侧以交换潮流为主，起到系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集2~3个电源，同时又降压供给当地用电，这样的变电所主要起中间环节的作用，所以叫做中间变电所，全所停电后，将引起区域电网解列。 3)

枢纽变电所

位于电力系统的枢纽点、连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源的变电所，称为枢纽变电所，全所停电后，将引起系统解列甚至出现瘫痪。 3、用户等级(3A )评价

用户等级根据设备所在变电所所供负荷对国民经济和社会发展的重要程度分级。共划分为四级。无直接用户的变电所的用户等级参见其直接降压供电的变电所的用户等级。

1)

一级用户：

存在如下性质负荷的用户：

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(1) 中断供电时将造成人身伤亡；

(2) 中断供电时将在经济上造成重大损失；例如：重大设备损坏、重大产品

报废；用重要原料生产的产品大量报废；国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱，需要长时间才能恢复等。

(3) 中断供电时将影响到有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。例

如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要负荷。

2)

特别重要用户：

在一级用户中，存在当中断供电将发生大面积中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，

以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的用户。

3)

二级用户

存在如下性质负荷的用户：

(1) 中断供电时将在经济上造成较大损失。例如：主要设备损坏、大量产品报废；连续生产过程被打乱，需较长时间才能恢复；重点企业大量减产等。

(2) 中断供电将影响重要单位的正常工作。例如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱等。

4)

三级用户

不属于一级和二级的用户。

13

附录B 要素损失程度等级划分依据

1、

设备损坏

根据《国家电网公司电力生产事故调查规程》，可将设备损坏的损失程度等级分为：一般设备损坏事故、重大设备损坏事故、特大设备损坏事故。 2、

人身安全

根据《国家电网公司电力生产事故调查规程》，可将人身安全损失程度等级分为：轻伤、重伤、死亡。 3、

供电可靠性

是指导致输变电设备被迫停运，影响供电可靠性及使电网不稳定运行的故障，按设备停运时间划分等级。 4、

社会影响

设备影响是指停电、污染、火灾等恶性事件给电力企业带来的不良社会影响，引起社会的不满。可将社会影响的损失程度等级分为一般、重大和特大社会影响。

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附表C 故障引起要素损失概率的取值表

序 故障 要素损失程度等级 1 设备损坏 2 3 1 人身安全 2 3 1 <24小备损坏备损坏备损坏轻伤 重伤 死亡 时 事故 事故 事故 0.250 0.500 0.000 0.000 0.000 0.000 0.250 0.667 0.083 0.333 0.167 0.000 0.185 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.852 0.148 0.000 0.074 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 <一周 >一周 一般 重大 特大 概 率 POF 供电可靠性 2 3 1 社会影响 2 3 一般设重大设特大设号 部件 1 2 3 绕组 套管 铁芯 4 分接开关 0.125 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.750 0.250 0.000 0.000 0.000 0.000 5 冷却系统 6 绝缘油 7 油箱 8 非电量保0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.955 0.045 0.000 0.000 0.000 0.000 护系统 变压器故障引起要素损失概率的计算方法 一、 统计原则：

样本数量越多越能够逼近故障损失发生概率的真实值。 样本涉及范围越广越能涵盖所有故障部件四个要素的损失概率。 样本数据要真实可靠。 二、 样本的统计步骤：

第一步，统计样本，按照故障部件，设备损坏、人身安全、供电可靠性和社会影响

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四个要素的损失程度组织，用简短的语句描述。

第二步，统计每一个样本，确定样本是属于七个部件中的哪一个故障部件，并在对应的部件上加 1，确定样本的设备损坏、人身安全、供电可靠性、社会影响等级，在对应位置加1。例如： 样本01

××变#×主变是××变压器厂××年××月生产，电压等级为 110kV，在元月 1 日风冷改自冷主变吊罩检查中，发现 A、B、C三相高压线圈端部第一线饼导线扭曲，B 相上部压环破碎，经返厂解体检查发现 b 相低压线圈中部已严重变形，要求××压器厂重绕三相高低线圈。非计划停运事件为768小时。

1) 故障部件属于绕组。 2) 四个要素的损失程度等级

(1) 设备损坏：

因为重绕三相高低线圈，且电压等级为110kV，直接经济损失大于500万人民币，因此属于重大设备损坏事故。 (2) 人身安全： 无人身伤亡事故。 (3) 供电可靠性：

非计划停运事件为768小时>一周。 (4) 社会影响：

因为设备停电时转移了负荷，没有造成用户停电，没有发生火灾灯恶性事件，因此无社会影响。 即：

次数 故障故障一般设重大设特大设部件 次数 <24小备损坏备损坏备损坏轻伤 重伤 死亡 <一周 >一周 一般 重大 特大 时 事故 事故 事故 绕组 ＋1 16

设备损坏 人身安全 供电可靠性 社会影响 ＋1 ＋1

第三步，将所有样本统计后，按照下式计算部件的损失概率。

POFjknjkn100%

式中

njk － 要素在某一损失等级下的故障次数

ni － 故障发生总次数

POFjk－ 要素在某一损失等级下的概率

j － 损失要素

k － 要素的损失等级

第四步，按照统计原则，不断加入新的样本，以逼近部件损失概率的真实值。 三、 统计范例

1、统计时间尺度：2004～2007年第一季度。

2、统计范围：某省范围内110（66）kV及以上变压器。

3、统计内容：发生在某省范围内的变压器非计划停运、故障、返厂解体事件，剔除统计范围内样本的重复部分。 则总共统计的样本数如下表所示：

故障部件 绕组 套管 铁芯 分接开关 冷却系统 绝缘油 邮箱 非电量保护

统计样本(次) 12 27 2 8 1 0 0 22 17

样本总数 72

绝缘油和邮箱案例为0次，统计无意义。

冷却系统样本量为1次，样本量太少，统计无意义。

统计范围内样本皆没有发生人身伤亡事故，因此，人身安全要素的损失概率为0。 统计结果如附表D所示。

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附录D 部件故障发生概率统计算法

一、 统计原则：

1、样本数量越多越能够逼近部件故障发生概率的真实值； 2、各种状态的样本尽可能包含； 3、保证样本数据真实可靠； 二、 统计步骤：

1、划定统计范围； 2、确定统计时间； 3、确定统计设备；

4、对统计区域内的设备进行状态评价；

5、对评价结果进行分析，确定各个分值段设备的台次，如表所示；

6、对统计区域内故障发生的设备台次进行统计，并将其按照故障部件，以及发生故障前的状态分值进行归类(对于故障部件多于一个的可以重复统计)； 7、计算故障发生概率；

8、按照公式(5-1)进行基于最小二乘法的曲线拟合，求取K、C值。其中CI值按照上下限分值的平均值代入。

三、 统计案例：

统计范围：××省电网； 统计设备：变压器绕组部件； 统计时间：××年×月～××年×月 统计结果：

CI值 绕组部件 统计台次（台） 发生故障台次(台) 故障率 95～100 良好状态 100 20 20.5% 85～95（含） 75～85（含） 60～75（含） 正常状态 80 22 28.1% 注意状态 70 30 42.7% 异常状态 30 22 72.2% 60（含）以下 重大异常状态 则K、C计算值为：K＝12.30，C＝0.042。

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附录E 特殊情况考虑

1、多个非正常状态部件引发同一故障的平均故障率计算

对于多个非正常状态部件共存的情况，由于多个非正常状态部件可能导致同一故障，因此由式(5-1)获得的P(t)需要进一步计算。假设每一部件导致该故障的概率分别为P1、P2、…、PN,当这些概率彼此时，通过式(附E-1)来进行计算。

P(t)1(1Pi)

i1N2、多个故障并存的风险计算

对于多个故障并存的极端情况，故障发生概率彼此且故障引起四类要素损失也时可将式(4-1)变化为式(附E-2)。

R(t)A(t)×Fj(t)×Pj (t)

j1n式中：

t — 某个时刻 j — 故障数量

A — 资产

F — 某一故障的资产损失程度 P — 某一故障发生的概率 R — 设备风险值

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