7月28日獲悉，由新疆電力科學研究院研發的“油浸式變壓器類設備絕緣狀態的寬頻域感知技術及工程應用”項目獲得2024年度新疆維吾爾自治區科學技術獎一等獎。目前，該項目相關成果已在±1100千伏昌吉換流站等28座樞紐變電(換流)站實現規模化應用，為新疆電網安全運行提供了支撐。
新疆電網有多條電力外送大通道，可靠運行至關重要。油浸紙絕緣設備是以絕緣油和絕緣紙為核心絕緣介質的電力設備，包括變壓器、電抗器、套管、互感器等核心設備。新疆地理環境特殊，晝夜溫差、冬夏溫差較大，疊加新能源發電“晝發夜歇”大負載波動的影響，油浸紙絕緣設備受潮、老化等問題愈發突出。數據顯示，新疆電網的油浸紙絕緣設備受潮缺陷占比達20%。
昌吉換流站所在地冬季最低氣溫可達零下40攝氏度。低溫環境下油浸紙絕緣設備的絕緣狀態監測困難，易出現缺陷漏檢情況。此外，變壓器、電抗器在運輸和安裝過程中常處于未注油狀態，傳統的頻域介電響應技術無法準確定位絕緣缺陷。在新疆750千伏變電站中，套管、互感器等少油設備的電容量僅是大型充油設備的2%，其響應電流極易被電暈掩蓋，易導致測量失敗。
對此，新疆電科院牽頭西安交通大學、特變電工股份有限公司等高校、企業組建產學研用攻關團隊，依托國家高技術研究發展計劃、國家杰出青年科學基金等項目開展攻關，從機理研究到技術研發、從裝備制造到工程應用，構建起全鏈條創新體系。
攻關團隊首先瞄準設備絕緣劣化的機理難題，搭建起“材料-模型-實物”全方位實驗平臺，用于模擬真實設備的缺陷狀態。他們在兩年內對500多個油浸紙絕緣設備劣化樣品在零下40攝氏度至150攝氏度的范圍內開展熱循環試驗，獲取了4000組涵蓋頻域介電、微觀形貌、聚合度等指標的關鍵數據，為絕緣診斷提供了參考。
為提升設備狀態感知能力，攻關團隊創造性提出寬頻域介電響應技術體系，實現了極寒環境下的設備絕緣檢測;提出的1吉赫～6吉赫高頻微帶諧振介電譜技術可精準識別設備局部受潮缺陷;10太赫～38太赫近紅外光譜分析技術可將設備老化狀態診斷準確度提升至85%以上。這些技術能捕捉設備在不同劣化階段的特征，與傳統檢測方法相比可提前2～3年發現潛伏性缺陷，為故障排查爭取了寶貴時間。
攻關團隊開發的“工頻介質損耗-高頻局部放電”在線監測系統(50赫茲～30兆赫)、特高頻局部放電帶電巡檢系統(300兆赫～2吉赫)可快速定位設備中微弱的局部放電信號，識別準確率高，目前已成功預警多起設備內部放電缺陷。
從2018年啟動研究到2024年取得階段性成果，攻關團隊的技術研發經歷了3次重要迭代：2020年完成低溫數據庫信息補全，解決介電響應技術在極寒環境下的使用問題;2022年優化介電響應測試儀的抗干擾算法，使儀器適應強電暈環境;2024年推出高頻微帶諧振介電譜測試儀、近紅外光譜分析儀等便攜式裝備，滿足設備絕緣成型件的快速檢測需求。
“油浸式變壓器類設備絕緣狀態的寬頻域感知技術及工程應用”相關成果自2022年在昌吉、天山等變電(換流)站應用后，至今未發生變壓器設備損傷。依托該項目，新疆電科院研制超低頻介電譜測試儀、特高頻巡檢儀等國產化裝備11套;制定寬頻域介電響應測量領域的電氣電子工程師協會國際標準1項及相關領域行業標準4項;獲得國家發明專利授權12項。(李勻)
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