不少電力運維企業和能源監管機構近期都在咨詢兩個核心問題:一是變壓器局部放電在線監測是否真的能提前識別絕緣劣化早期風險,避免突發設備故障;二是局放監測系統的部署和應用需要符合哪些合規要求,才能支撐狀態檢修策略落地。這兩個問題恰好覆蓋了當前電力設備運維領域的核心訴求,也是不同主體推廣在線監測技術的核心顧慮。不少工業企業的供配電部門負責人反饋,過去主變突發故障導致生產線停工,一次損失*能達到數百萬元,所以對變壓器局部放電在線監測的實際效果十分關注;而監管部門則更在意相關技術應用的規范性,能否滿足電力安全運維的監管要求。
變壓器內部的絕緣材料在生產、安裝、長期運行過程中,不可避免會存在氣隙、雜質、機械損傷等缺陷,在運行電場的作用下,缺陷位置會出現僅局部橋接的放電現象,也*是常說的局部放電。根據GB/T 7354-2018的定義,局部放電不會立刻導致絕緣完全失效,但每次放電都會對周邊絕緣材料產生腐蝕、裂解作用,長期發展*會逐步擴大缺陷范圍,*終引發絕緣劣化甚至完全擊穿【1】。變壓器局部放電的發展和絕緣劣化的進程高度匹配,監測局放信號的幅值、頻次、發展趨勢,*能精準掌握變壓器內部的絕緣狀態。大量運維統計數據顯示,超過七成的電力變壓器突發絕緣故障,前期都存在持續3個月以上的異常局部放電現象,如果能在這個階段發現隱患,*能避免九成以上的非計劃停電損失【2】。
過去檢測變壓器局部放電主要依賴停電預防性試驗,無法捕捉到運行狀態下的局放信號,而在線監測技術的出現,解決了傳統檢測方式的時間差問題,可以實時采集運行過程中的局放信號,真正實現絕緣劣化風險的早期預警。
當前市面的局放監測系統主要有超高頻、超聲波、暫態地電壓、高頻電流等技術路線,不同路線的適用場景和性能差異較大,選型時需要結合實際需求綜合判斷。變壓器局部放電的信號很容易被現場的電磁干擾掩蓋,所以局放監測系統的抗干擾能力是核心選型指標,其次要關注檢測靈敏度、采樣頻率、數據穩定性等參數,比如應用于110kV及以上主變的超高頻監測方案,靈敏度應優于1pC,才能捕捉到早期的微弱局放信號。
對于G端用戶關心的標準合規問題,當前局放監測系統需要符合GB/T 28567-2012《電力設備在線監測系統通用技術條件》的要求,同時需要通過第三方*檢測機構的型式試驗,接入省級電網運維平臺的設備還需要符合電網公司的相關入網規范。符合標準的局放監測系統才能提供可靠的監測數據,為狀態檢修提供支撐。對于B端用戶關心的成本問題,可以根據設備的電壓等級和重要性選擇適配的方案,110kV及以上的核心主變建議選擇超高頻+超聲波聯合監測的方案,多維度校驗信號,避免誤判;10kV配變可以選擇暫態地電壓的低成本方案,兼顧監測效果和投入成本,降低項目落地的資金壓力。
過去變壓器的運維主要采用定期檢修的模式,一般3-5年進行一次停電預防性試驗,這種模式容易出現檢修不足或者過度檢修的問題:一方面部分設備在兩次檢修之間出現絕緣劣化無法及時發現,容易引發突發故障;另一方面狀態良好的設備頻繁停電檢修反而會造成不必要的供電損失,增加運維成本。變壓器局部放電在線監測的實時性優勢,解決了定期檢修存在的狀態感知滯后的問題,為狀態檢修的落地提供了核心數據支撐。
具體落地可以分為三個步驟:首先是建立局放數據的基準閾值,結合設備的電壓等級、絕緣材質、運行年限,參考標準規定的注意值,設定不同層級的預警閾值,當局放量超過預警值時自動觸發告警;其次是多源數據聯合研判,結合油色譜檢測、紅外測溫、歷史運維記錄等數據,綜合判斷絕緣劣化的發展程度,如果局放信號長期穩定在注意值以下,*可以適當延長預防性試驗的周期,不需要一出現告警*安排停電檢修,減少不必要的停電;*后是制定差異化的檢修策略,對于局放增長緩慢、絕緣性能下降不明顯的設備,可以將檢修計劃安排在正常的供電低谷窗口期,對于局放增長快速、存在明顯放電通道的設備,及時安排停電檢修,排除隱患。如果局放信號持續增長,說明絕緣劣化的速度加快,需要提高巡檢頻次。某省級電網2022年的統計數據顯示,推廣變壓器局部放電在線監測之后,主變的非計劃停電時間下降了32%,狀態檢修的執行率從原來的57%提升到了89%,運維成本下降了21%【3】。
部署實施變壓器局部放電在線監測系統時,首先要注意安裝規范,傳感器的安裝位置要經過人員的勘測,超高頻傳感器一般安裝在變壓器的手孔門位置,超聲波傳感器安裝在油箱外壁,安裝過程不能破壞變壓器的密封結構,避免出現滲漏油的問題。對于運行年限超過15年的變壓器,絕緣劣化的概率更高,可以適當提高在線監測的采樣頻率,提升風險預警的靈敏度。
其次是驗收環節,G端用戶需要重點核查局放監測系統的型式試驗報告、安裝調試記錄、校準報告,相關資料至少留存3年,滿足電力安全監管的溯源要求,完整的驗收資料和監測數據記錄,是企業落實狀態檢修制度的重要合規依據;B端用戶需要重點核驗現場模擬局放信號的檢測效果,確認系統的靈敏度和抗干擾能力符合實際使用要求,避免后續使用過程中出現大量誤報。*后是日常運維,每個季度要對局放監測系統進行一次校準,每年進行一次全面的性能檢測,避免因為傳感器漂移導致的誤報或者漏報,監測數據要同步存儲在本地和云端,方便后續的數據分析和溯源。很多用戶關心的投入產出問題,從現有運維數據來看,一臺110kV主變的突發故障損失,包括搶修成本、停電損失、設備更換成本在內,平均在百萬元級別,而一套適配110kV主變的局放監測系統的部署成本僅占故障損失的十分之一左右,只要提前發現一次隱患*能收回全部投入。
很多用戶在應用變壓器局部放電在線監測的時候存在誤區,比如認為只要安裝了局放監測系統*可以完全替代預防性試驗,實際上在線監測是預防性試驗的補充,對于運行年限超過20年的老舊變壓器,還是需要定期開展停電預防性試驗,結合在線監測數據綜合判斷設備狀態。還有部分用戶為了降低成本選擇不符合標準要求的低價局放監測系統,這類系統的抗干擾能力差,誤報率高,反而會增加運維人員的工作負擔,長期的誤報會導致運維人員忽略真實的絕緣劣化告警信號,反而增加故障風險。
對于G端用戶來說,還要注意在線監測數據的存儲和上報要符合《電力安全事故應急處置和調查處理條例》的要求,監測數據至少留存3年,發生設備故障的時候要能夠提供完整的監測數據作為事故調查的依據【4】。對于B端用戶來說,要安排運維人員參加相關的技術培訓,能夠正確識別局放告警信號,掌握基本的研判方法,才能充分發揮在線監測的價值,真正實現從“定期檢修”到“狀態檢修”的運維模式升級。
參考文獻
【1】 GB/T 7354-2018 高電壓試驗技術 局部放電測量
【2】 電力變壓器運維檢修技術導則
【3】 2022年全國電網設備狀態檢修工作報告
【4】 電力安全事故應急處置和調查處理條例