变压器套管故障可能会引发变电站、换流站事故。陕西电科院开展变压器套管监测、诊断技术攻关，自主研发了变压器套管多参量状态在线监测装置。目前，该装置已在多个电压等级的20余台变压器上应用——
8月28日，陕西西安供电公司330千伏上苑变电站运维人员应用设备资产精益管理系统输变电在线监测模块，查看该站1号、3号主变压器套管介质损耗、电容等状态数据，保障设备正常运行。相关数据由国网陕西省电力有限公司电力科学研究院自主研发的变压器套管多参量状态在线监测装置采集。
变压器套管故障可能会引发变电站、换流站事故。陕西电科院在变压器套管状态监测、故障诊断等方面开展研究，研制出国内首套变压器套管多参量状态在线监测装置及故障诊断系统。目前，该装置已经在陕西电网330千伏、750千伏变压器安装应用，破解了变压器套管状态实时监测和异常诊断的技术难题，提高了设备运维智能化水平。
破解变压器套管状态监测难题
变压器套管作为变压器的关键组件之一，是将变压器内部高低压引线引到油箱外部的出线装置，起到对地绝缘和固定引线的作用。由于变压器套管绝缘裕度小，在内部过热、异常产气等情况下可能出现故障。以前，针对变压器套管缺乏有效、可靠的在线监测手段，无法及时发现缺陷。“我们一般采用红外线测温仪开展带电检测，或者在停电后开展介质损耗、电容量测试，很难实时监测变压器套管状态，也无法给出精准的检测结论。”西安供电公司一名运检人员说。
自2017年9月起，陕西电科院根据这项需求，组织科研团队开展调研和技术攻关。科研团队探索了变压器套管油温、油压、介质损耗等运行参量与潜伏性缺陷之间的关系，研究了物理、化学、电气多参量精准在线监测方法，研制了集成钯镍合金氢气传感技术、压力感知技术、宽温域温度传感技术的多参量融合微型传感器，实现变压器套管多参量精准在线监测。他们还建立了数字化故障案例库，提出了变压器套管故障诊断方法，实现了对变压器套管绝缘状态的不停电智能诊断。
2018年8月，陕西电科院自主研发的变压器套管多参量状态在线监测装置在330千伏雍城变电站1号主变压器挂网运行，至今运行状态良好，实现了对变压器套管状态的实时监测，保障了变压器安全运行。成果得到相关电力系统专家的高度认可，还获得了国家电网有限公司第四届青创赛金奖。
多参量综合分析让研判更精准
变压器套管运行参量会受到温度、湿度、电磁干扰等外界环境的影响，仅根据个别参量变化诊断设备状态易“误诊”“漏诊”。因此，需要综合分析多个参量来实现套管状态的精确研判。变压器套管内部油纸绝缘结构极为紧凑，如何在有限的空间和强电磁干扰的环境中安装使用多参量传感器困扰着科研团队。
科研团队查阅大量资料，经过反复仿真计算、现场实测和验证，研制了多参量融合微型传感器，攻克了免油气分离的油色谱监测技术、向量法泄漏电流监测技术和强电磁干扰抑制技术，有效解决了上述问题。
变压器套管多参量状态在线监测装置通过实时监测油中溶解氢气、油温、油压、微水、相对介损、相对电容、绝对介损、绝对电容、局部放电等9大状态参量，可发现设备潜伏性缺陷，具有测量参量多、精度高、集成度高、抗干扰能力强、全寿命周期免维护等特点。
“这个装置可以全天候监测变压器套管的实时参数，通过对多方面数据的智能感知、智能应用和大数据分析决策，线上诊断变压器套管健康状态。”项目负责人之一、陕西电科院设备状态评价中心主任蒲路说。
以往，每台主变压器每月开展一次套管红外测温及分析，大约用2小时。而采用变压器套管多参量状态在线监测装置进行监测分析，每次仅需10分钟，效率大大提高。如今，该装置已成为众多在运变压器的标准配置，广泛用于变压器套管的生产设计和现场运行全环节。
变压器套管状态监测诊断技术解决了套管监测手段单一、带电检测有效性差、故障诊断可靠性低等问题。“基于多参量综合监测的少油设备绝缘状态不停电检测技术”获2021年度陕西省科学技术进步奖三等奖和公司科学技术进步奖三等奖。
产学研用合作推动成果转化
陕西电科院与西安交通大学联合成立的中国西部科技创新港能源互联网创新实验平台，以产学研用合作的方式推动变压器套管监测诊断技术应用于大型变压器状态监测与故障诊断。经过样机研制、全工况模拟测试、型式试验检测、现场挂网应用等系列流程，2021年年底，应用多维参量实时感知与智能诊断技术的超高压、特高压套管监测装置实现定型与量产。
今年6月，科研团队推出了第三代产品，还针对不同型号的变压器套管开发了相应的产品。相关产品已经在750千伏朔方、乾县和330千伏奥体、黄陵等变电站的20余台主变压器上安装应用，效果良好。
“陕西电科院依托成果转化企业推进项目成果转化应用。今年年初以来，国网（西安）环保技术中心有限公司作为成果转化企业已经推广了13套产品，明年计划推广20余套。” 国网陕西电力科技数字化部副主任吴健说。 2月24日，产品经过多轮评审答辩入选公司运检业务职工创新成果推广应用清单。目前，国网（西安）环保技术中心有限公司已与公司电商平台签订成果转化协议，产品将通过公司电商平台销售，这为产品大面积推广应用打下了基础。 “我们将针对各种型号的变压器套管提供个性化的产品和服务，包括在特高压站中应用变压器套管多参量状态在线监测装置，提升产品应用范围和成效，用科技支撑电网安全稳定运行。”国网陕西电力总经理孙强说。
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