變壓器套管故障可能會引發變電站、換流站事故。陜西電科院開展變壓器套管監測、診斷技術攻關，自主研發了變壓器套管多參量狀態在線監測裝置。目前，該裝置已在多個電壓等級的20余臺變壓器上應用——
8月28日，陜西西安供電公司330千伏上苑變電站運維人員應用設備資產精益管理系統輸變電在線監測模塊，查看該站1號、3號主變壓器套管介質損耗、電容等狀態數據，保障設備正常運行。相關數據由國網陜西省電力有限公司電力科學研究院自主研發的變壓器套管多參量狀態在線監測裝置采集。
變壓器套管故障可能會引發變電站、換流站事故。陜西電科院在變壓器套管狀態監測、故障診斷等方面開展研究，研制出國內首套變壓器套管多參量狀態在線監測裝置及故障診斷系統。目前，該裝置已經在陜西電網330千伏、750千伏變壓器安裝應用，破解了變壓器套管狀態實時監測和異常診斷的技術難題，提高了設備運維智能化水平。
破解變壓器套管狀態監測難題
變壓器套管作為變壓器的關鍵組件之一，是將變壓器內部高低壓引線引到油箱外部的出線裝置，起到對地絕緣和固定引線的作用。由于變壓器套管絕緣裕度小，在內部過熱、異常產氣等情況下可能出現故障。以前，針對變壓器套管缺乏有效、可靠的在線監測手段，無法及時發現缺陷。“我們一般采用紅外線測溫儀開展帶電檢測，或者在停電后開展介質損耗、電容量測試，很難實時監測變壓器套管狀態，也無法給出精準的檢測結論。”西安供電公司一名運檢人員說。
自2017年9月起，陜西電科院根據這項需求，組織科研團隊開展調研和技術攻關。科研團隊探索了變壓器套管油溫、油壓、介質損耗等運行參量與潛伏性缺陷之間的關系，研究了物理、化學、電氣多參量精準在線監測方法，研制了集成鈀鎳合金氫氣傳感技術、壓力感知技術、寬溫域溫度傳感技術的多參量融合微型傳感器，實現變壓器套管多參量精準在線監測。他們還建立了數字化故障案例庫，提出了變壓器套管故障診斷方法，實現了對變壓器套管絕緣狀態的不停電智能診斷。
2018年8月，陜西電科院自主研發的變壓器套管多參量狀態在線監測裝置在330千伏雍城變電站1號主變壓器掛網運行，至今運行狀態良好，實現了對變壓器套管狀態的實時監測，保障了變壓器安全運行。成果得到相關電力系統專家的高度認可，還獲得了國家電網有限公司第四屆青創賽金獎。
多參量綜合分析讓研判更精準
變壓器套管運行參量會受到溫度、濕度、電磁干擾等外界環境的影響，僅根據個別參量變化診斷設備狀態易“誤診”“漏診”。因此，需要綜合分析多個參量來實現套管狀態的精確研判。變壓器套管內部油紙絕緣結構極為緊湊，如何在有限的空間和強電磁干擾的環境中安裝使用多參量傳感器困擾著科研團隊。
科研團隊查閱大量資料，經過反復仿真計算、現場實測和驗證，研制了多參量融合微型傳感器，攻克了免油氣分離的油色譜監測技術、向量法泄漏電流監測技術和強電磁干擾抑制技術，有效解決了上述問題。
變壓器套管多參量狀態在線監測裝置通過實時監測油中溶解氫氣、油溫、油壓、微水、相對介損、相對電容、絕對介損、絕對電容、局部放電等9大狀態參量，可發現設備潛伏性缺陷，具有測量參量多、精度高、集成度高、抗干擾能力強、全壽命周期免維護等特點。
“這個裝置可以全天候監測變壓器套管的實時參數，通過對多方面數據的智能感知、智能應用和大數據分析決策，線上診斷變壓器套管健康狀態。”項目負責人之一、陜西電科院設備狀態評價中心主任蒲路說。
以往，每臺主變壓器每月開展一次套管紅外測溫及分析，大約用2小時。而采用變壓器套管多參量狀態在線監測裝置進行監測分析，每次僅需10分鐘，效率大大提高。如今，該裝置已成為眾多在運變壓器的標準配置，廣泛用于變壓器套管的生產設計和現場運行全環節。
變壓器套管狀態監測診斷技術解決了套管監測手段單一、帶電檢測有效性差、故障診斷可靠性低等問題。“基于多參量綜合監測的少油設備絕緣狀態不停電檢測技術”獲2021年度陜西省科學技術進步獎三等獎和公司科學技術進步獎三等獎。
產學研用合作推動成果轉化
陜西電科院與西安交通大學聯合成立的中國西部科技創新港能源互聯網創新實驗平臺，以產學研用合作的方式推動變壓器套管監測診斷技術應用于大型變壓器狀態監測與故障診斷。經過樣機研制、全工況模擬測試、型式試驗檢測、現場掛網應用等系列流程，2021年年底，應用多維參量實時感知與智能診斷技術的超高壓、特高壓套管監測裝置實現定型與量產。
今年6月，科研團隊推出了第三代產品，還針對不同型號的變壓器套管開發了相應的產品。相關產品已經在750千伏朔方、乾縣和330千伏奧體、黃陵等變電站的20余臺主變壓器上安裝應用，效果良好。
“陜西電科院依托成果轉化企業推進項目成果轉化應用。今年年初以來，國網（西安）環保技術中心有限公司作為成果轉化企業已經推廣了13套產品，明年計劃推廣20余套。” 國網陜西電力科技數字化部副主任吳健說。 2月24日，產品經過多輪評審答辯入選公司運檢業務職工創新成果推廣應用清單。目前，國網（西安）環保技術中心有限公司已與公司電商平臺簽訂成果轉化協議，產品將通過公司電商平臺銷售，這為產品大面積推廣應用打下了基礎。 “我們將針對各種型號的變壓器套管提供個性化的產品和服務，包括在特高壓站中應用變壓器套管多參量狀態在線監測裝置，提升產品應用范圍和成效，用科技支撐電網安全穩定運行。”國網陜西電力總經理孫強說。
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