變壓器套管故障可能會引發(fā)變電站、換流站事故。陜西電科院開展變壓器套管監(jiān)測、診斷技術(shù)攻關(guān)，自主研發(fā)了變壓器套管多參量狀態(tài)在線監(jiān)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(yīng)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(yīng)用設(shè)備資產(chǎn)精益管理系統(tǒng)輸變電在線監(jiān)測模塊，查看該站1號、3號主變壓器套管介質(zhì)損耗、電容等狀態(tài)數(shù)據(jù)，保障設(shè)備正常運行。相關(guān)數(shù)據(jù)由國網(wǎng)陜西省電力有限公司電力科學研究院自主研發(fā)的變壓器套管多參量狀態(tài)在線監(jiān)測裝置采集。
變壓器套管故障可能會引發(fā)變電站、換流站事故。陜西電科院在變壓器套管狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷等方面開展研究，研制出國內(nèi)首套變壓器套管多參量狀態(tài)在線監(jiān)測裝置及故障診斷系統(tǒng)。目前，該裝置已經(jīng)在陜西電網(wǎng)330千伏、750千伏變壓器安裝應(yīng)用，破解了變壓器套管狀態(tài)實時監(jiān)測和異常診斷的技術(shù)難題，提高了設(shè)備運維智能化水平。
破解變壓器套管狀態(tài)監(jiān)測難題
變壓器套管作為變壓器的關(guān)鍵組件之一，是將變壓器內(nèi)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(nèi)部過熱、異常產(chǎn)氣等情況下可能出現(xiàn)故障。以前，針對變壓器套管缺乏有效、可靠的在線監(jiān)測手段，無法及時發(fā)現(xiàn)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(zhì)損耗、電容量測試，很難實時監(jiān)測變壓器套管狀態(tài)，也無法給出精準的檢測結(jié)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(jù)這項需求，組織科研團隊開展調(diào)研和技術(shù)攻關(guān)。科研團隊探索了變壓器套管油溫、油壓、介質(zhì)損耗等運行參量與潛伏性缺陷之間的關(guān)系，研究了物理、化學、電氣多參量精準在線監(jiān)測方法，研制了集成鈀鎳合金氫氣傳感技術(shù)、壓力感知技術(shù)、寬溫域溫度傳感技術(shù)的多參量融合微型傳感器，實現(xiàn)變壓器套管多參量精準在線監(jiān)測。他們還建立了數(shù)字化故障案例庫，提出了變壓器套管故障診斷方法，實現(xiàn)了對變壓器套管絕緣狀態(tài)的不停電智能診斷。
2018年8月，陜西電科院自主研發(fā)的變壓器套管多參量狀態(tài)在線監(jiān)測裝置在330千伏雍城變電站1號主變壓器掛網(wǎng)運行，至今運行狀態(tài)良好，實現(xiàn)了對變壓器套管狀態(tài)的實時監(jiān)測，保障了變壓器安全運行。成果得到相關(guān)電力系統(tǒng)專家的高度認可，還獲得了國家電網(wǎng)有限公司第四屆青創(chuàng)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(huán)境的影響，僅根據(jù)個別參量變化診斷設(shè)備狀態(tài)易“誤診”“漏診”。因此，需要綜合分析多個參量來實現(xiàn)套管狀態(tài)的精確研判。變壓器套管內(nèi)部油紙絕緣結(jié)構(gòu)極為緊湊，如何在有限的空間和強電磁干擾的環(huán)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(jīng)過反復仿真計算、現(xiàn)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(jiān)測技術(shù)、向量法泄漏電流監(jiān)測技術(shù)和強電磁干擾抑制技術(shù)，有效解決了上述問題。
變壓器套管多參量狀態(tài)在線監(jiān)測裝置通過實時監(jiān)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(tài)參量，可發(fā)現(xiàn)設(shè)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(jiān)測變壓器套管的實時參數(shù)，通過對多方面數(shù)據(jù)的智能感知、智能應(yīng)用和大數(shù)據(jù)分析決策，線上診斷變壓器套管健康狀態(tài)。”項目負責人之一、陜西電科院設(shè)備狀態(tài)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(tài)在線監(jiān)測裝置進行監(jiān)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(chǎn)設(shè)計和現(xiàn)場運行全環(huán)節(jié)。
變壓器套管狀態(tài)監(jiān)測診斷技術(shù)解決了套管監(jiān)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(jiān)測的少油設(shè)備絕緣狀態(tài)不停電檢測技術(shù)”獲2021年度陜西省科學技術(shù)進步獎三等獎和公司科學技術(shù)進步獎三等獎。
產(chǎn)學研用合作推動成果轉(zhuǎn)化
陜西電科院與西安交通大學聯(lián)合成立的中國西部科技創(chuàng)新港能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實驗平臺，以產(chǎn)學研用合作的方式推動變壓器套管監(jiān)測診斷技術(shù)應(yīng)用于大型變壓器狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷。經(jīng)過樣機研制、全工況模擬測試、型式試驗檢測、現(xiàn)場掛網(wǎng)應(yīng)用等系列流程，2021年年底，應(yīng)用多維參量實時感知與智能診斷技術(shù)的超高壓、特高壓套管監(jiān)測裝置實現(xiàn)定型與量產(chǎn)。
今年6月，科研團隊推出了第三代產(chǎn)品，還針對不同型號的變壓器套管開發(fā)了相應(yīng)的產(chǎn)品。相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)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(yīng)用，效果良好。
“陜西電科院依托成果轉(zhuǎn)化企業(yè)推進項目成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用。今年年初以來，國網(wǎng)（西安）環(huán)保技術(shù)中心有限公司作為成果轉(zhuǎn)化企業(yè)已經(jīng)推廣了13套產(chǎn)品，明年計劃推廣20余套。” 國網(wǎng)陜西電力科技數(shù)字化部副主任吳健說。 2月24日，產(chǎn)品經(jīng)過多輪評審答辯入選公司運檢業(yè)務(wù)職工創(chuàng)新成果推廣應(yīng)用清單。目前，國網(wǎng)（西安）環(huán)保技術(shù)中心有限公司已與公司電商平臺簽訂成果轉(zhuǎn)化協(xié)議，產(chǎn)品將通過公司電商平臺銷售，這為產(chǎn)品大面積推廣應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。 “我們將針對各種型號的變壓器套管提供個性化的產(chǎn)品和服務(wù)，包括在特高壓站中應(yīng)用變壓器套管多參量狀態(tài)在線監(jiān)測裝置，提升產(chǎn)品應(yīng)用范圍和成效，用科技支撐電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。”國網(wǎng)陜西電力總經(jīng)理孫強說。
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