5月6日,在吉林电力科学研究院油色谱实验室内,技术人员林海丹操作该公司自主研发的变压器潜伏性缺陷联合诊断仪,检测一份来自通榆鲁能风电场的变压器绝缘油样。不到1小时,诊断仪屏幕便出现检测结果:铁离子赋存形态与乙炔气体含量异常,铁芯部位存在潜伏性缺陷。林海丹立即通知运维单位,经返厂检修确认铁芯与底座间存在异物。由于处理及时,设备故障得以避免。
变压器绝缘油是设备安全运行的“生命液”,具有绝缘保护、散热降温等功能。传统检测方法主要检测绝缘油中溶解气体的浓度,虽能识别已发生的故障,但不能对油中其他分解物进行综合研判,不仅存在检测精准度较低的问题,也难以发现设备潜在隐患,导致错过最佳干预时期。这种“只治已病,难防未病”的检测方法存在一定的技术局限。
2023年年初,吉林电科院依托赵春明劳模创新工作室,组建由电气、材料、化学等多学科专家构成的柔性技术团队,着手研发一款能多指标分析变压器绝缘油的诊断仪。成员们通过反复试验和数据分析,发现绝缘油中不仅包含溶解气体,还存在不同赋存形态的金属类产物,二者与变压器故障都密切相关。据此,他们制订了“气体+金属”联合检测变压器绝缘油的技术方案。
针对绝缘油中金属赋存形态混杂的情况,团队成员研发金属赋存形态分离检测技术。该技术将金属分为水溶态、酸溶态和有机萃取态,采用离子交换树脂吸附不同赋存形态的金属,实现铜、铁、锌等金属逐级分离,提取精度超97%。在提升气体检测效率方面,团队研发金属纳米修饰及量子点传感器快速响应检测技术,可在30秒内快速识别绝缘油中气体的种类和浓度。
2023年8月,团队在诊断仪中集成两种检测技术,并在诊断仪控制系统里加入智能诊断算法,变压器潜伏性缺陷联合诊断仪研制成功。经过300余次试验验证,该诊断仪对变压器绕组局部放电、铁芯多点接地等6类典型故障定位准确率达92%。
2024年11月,变压器潜伏性缺陷联合诊断仪检测500千伏布苏变电站的1号主变压器绝缘油样时,通过监测铁离子价态比的异常数据,发现主变压器铁芯硅钢片存在绝缘劣化隐患,比传统方法提前30天检测出主变压器隐患。
截至目前,变压器潜伏性缺陷联合诊断仪已在国网吉林省电力有限公司供区内17座500千伏变电站、99座220千伏变电站以及长春三鼎变压器厂应用,累计检测变压器油样300余份,发现潜伏性缺陷5项。该诊断仪已获国家发明专利授权10项,获国家电网有限公司职工技术创新二等奖、国网吉林省电力有限公司技术发明一等奖等。下一步,团队计划研制便携式现场快速检测设备,构建“实验室精准诊断+现场快速筛查”相结合的全场景变压器绝缘油诊断体系。
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