变压器及类似设备检测：保障电力系统安全稳定运行的核心技术

电力变压器、电抗器、互感器等设备是电力系统能量转换与传输的核心枢纽，其运行状态直接关系到电网安全与供电可靠性。对这些设备进行科学、系统的检测与监测，是预防设备故障、延长使用寿命、保障电力系统稳定运行的关键环节。

一、 检测的核心价值

  1. 预防重大事故： 及早发现绝缘劣化、过热、机械变形等潜在缺陷，避免设备爆炸、起火等恶性事故，保障人身和设备安全。
  2. 提升运行可靠性： 通过状态评估，合理安排检修计划，减少非计划停运，提高设备可用率和供电连续性。
  3. 优化维护策略： 从传统的定期检修向状态检修转变，减少不必要的设备解体，降低维护成本，延长设备使用寿命。
  4. 保障电能质量： 及时发现影响设备性能的问题（如局部放电、过热），确保电能传输效率和电能质量符合要求。
  5. 支撑资产管理： 为设备状态评估、寿命预测、更新改造决策提供科学依据。
 

二、 主要检测设备类型

  • 电力变压器： 包括油浸式变压器（配电变、电力变）、干式变压器等。
  • 电抗器： 限流电抗器、并联电抗器、消弧线圈等。
  • 互感器： 电流互感器（CT）、电压互感器（PT）、电容式电压互感器（CVT）。
  • 高压套管： 设备进出线的关键绝缘部件。
  • 高压开关设备： 虽常单独分类，但其绝缘特性检测（如回路电阻、耐压、局放）与变压器类设备有共通之处。
 

三、 核心检测技术与方法

检测技术可分为在线监测（运行状态下）和离线检测（停电状态下）两大类：

  • 在线监测技术：

    • 油中溶解气体分析（DGA）： 持续监测变压器油中特征气体（H₂, CH₄, C₂H₂, C₂H₄, C₂H₆, CO, CO₂）的含量及增长趋势，是诊断变压器内部过热、放电等故障最有效的手段之一。
    • 局部放电（PD）在线监测： 通过高频电流互感器、特高频传感器或超声波传感器捕捉设备内部绝缘局部放电信号，评估绝缘劣化程度。
    • 铁芯接地电流监测： 监测变压器铁芯（夹件）接地电流，判断是否存在多点接地故障。
    • 绕组热点温度监测： 通过光纤测温或热模型计算，监测绕组最热点温度，防止绝缘过热老化。
    • 套管介质损耗因数（tanδ）及电容量在线监测： 评估套管绝缘状况。
    • 红外热成像检测： 定期或实时扫描设备外部，发现连接部位过热、内部热故障导致的表面温度异常。
    • 振动与噪声监测： 监测设备本体及冷却装置的异常振动和噪声，辅助判断机械状态。

  • 离线检测技术（常规预防性试验）：

    • 绝缘电阻与极化指数（PI）测量： 评估绝缘整体受潮和脏污情况。
    • 绕组直流电阻测量： 检查绕组焊接质量、分接开关接触状况、是否存在匝间短路或断线。
    • 变比与联结组别测量： 验证变压器设计参数和绕组连接正确性。
    • 介质损耗因数（tanδ）及电容量测量： 评估变压器绕组、套管、互感器等主绝缘的整体劣化、受潮情况。通常配合测量电容量的变化。
    • 交流耐压试验： 考核设备主绝缘耐受工作电压和过电压的能力。试验电压远高于额定电压。
    • 直流耐压与泄漏电流测量： 主要用于考核长距离电缆等，对变压器类设备应用较少，有时用于套管试验。
    • 局部放电（PD）离线检测： 在施加高压下，使用专用仪器精确测量设备内部的局部放电量及模式，灵敏度通常高于在线监测。
    • 绕组变形测试： 采用频响法（FRA）或短路阻抗法，检测绕组在短路电流冲击或运输后可能发生的机械位移、变形或匝间短路。
    • 绝缘油试验： 包括击穿电压、水分含量、酸值、介质损耗因数、色谱分析（与在线DGA互补）等，全面评估油的绝缘性能和老化状态。
    • 空载损耗与空载电流测量： 检查铁芯材质、工艺及是否存在局部短路故障。
    • 短路阻抗与负载损耗测量： 检查绕组结构、是否存在匝间短路或变形。
 

四、 检测标准与规范依据

检测工作严格遵循国家及行业标准，例如：

  • GB 50150 《电气装置安装工程 电气设备交接试验标准》
  • DL/T 393 《输变电设备状态检修试验规程》
  • DL/T 596 《电力设备预防性试验规程》
  • GB/T 7252 《变压器油中溶解气体分析和判断导则》
  • GB/T 1094 电力变压器系列标准
  • GB/T 20840 互感器系列标准
  • 相关设备的技术协议和运行规程
 

五、 检测实施流程

  1. 计划制定： 根据设备重要性、运行年限、历史数据、在线监测信息等制定检测计划（周期、项目）。
  2. 停电准备： 履行停电申请手续，做好安全隔离措施（验电、接地），办理工作票。
  3. 现场检查： 检测前进行外观检查（渗漏油、部件损伤、清洁度等）。
  4. 试验接线： 严格按照安全规程和试验方法要求接线，确保人身设备安全。
  5. 逐项检测： 按计划项目顺序执行检测操作，详细记录原始数据、环境条件（温度、湿度）、设备铭牌参数等。
  6. 数据分析与判断： 将实测数据与标准值、历史数据、同类型设备数据进行比较，结合设备结构、运行工况进行综合分析判断。
  7. 报告编制： 出具详细检测报告，包括设备信息、试验项目、试验数据、结果判断、结论及建议（如：合格、继续运行、缩短检测周期、跟踪监测、停电检修等）。
  8. 跟踪处理： 对存在缺陷或异常的设备，制定并执行相应的处理措施（如复测、检修、更换），并进行闭环管理。
 

六、 实施要点与注意事项

  1. 安全第一： 严格遵守电力安全工作规程，高压试验区域设置围栏和警示标志，专人监护，严防触电。
  2. 人员资质： 检测人员需具备相应资质，熟悉设备结构、试验原理、方法及标准。
  3. 仪器校准： 确保使用的检测仪器仪表在校准有效期内，保证数据准确性。
  4. 环境条件： 注意环境温度、湿度对某些试验（如绝缘电阻、泄漏电流）结果的影响，必要时进行换算或记录。
  5. 数据综合： 单一试验项目结果往往具有局限性，必须结合历史数据、运行工况、在线监测信息及其他项目的检测结果进行综合诊断。
  6. 状态评估： 检测是手段，最终目的是对设备整体健康状态进行评估和分级（如：正常状态、注意状态、异常状态、严重状态）。
  7. 新技术应用： 关注并适时引入新型传感技术（如光纤传感）、更先进的诊断算法（如人工智能辅助诊断）等，提升检测效率和准确性。
 

结论：

变压器及类似设备的检测是一项技术性强、涉及面广的系统性工作，是电力设备全寿命周期管理的重要环节。通过科学规划、规范实施、精确分析、闭环管理，不断提升检测技术水平和管理水平，能够有效揭示设备隐患，指导精准运维，为构建坚强智能电网、保障能源安全提供坚实的技术支撑。持续推动检测技术的智能化、数字化、标准化发展，是实现电力设备状态检修、保障电力系统长期安全、稳定、经济运行的关键路径。