7月28日获悉，由新疆电力科学研究院研发的“油浸式变压器类设备绝缘状态的宽频域感知技术及工程应用”项目获得2024年度新疆维吾尔自治区科学技术奖一等奖。目前，该项目相关成果已在±1100千伏昌吉换流站等28座枢纽变电(换流)站实现规模化应用，为新疆电网安全运行提供了支撑。
新疆电网有多条电力外送大通道，可靠运行至关重要。油浸纸绝缘设备是以绝缘油和绝缘纸为核心绝缘介质的电力设备，包括变压器、电抗器、套管、互感器等核心设备。新疆地理环境特殊，昼夜温差、冬夏温差较大，叠加新能源发电“昼发夜歇”大负载波动的影响，油浸纸绝缘设备受潮、老化等问题愈发突出。数据显示，新疆电网的油浸纸绝缘设备受潮缺陷占比达20%。
昌吉换流站所在地冬季最低气温可达零下40摄氏度。低温环境下油浸纸绝缘设备的绝缘状态监测困难，易出现缺陷漏检情况。此外，变压器、电抗器在运输和安装过程中常处于未注油状态，传统的频域介电响应技术无法准确定位绝缘缺陷。在新疆750千伏变电站中，套管、互感器等少油设备的电容量仅是大型充油设备的2%，其响应电流极易被电晕掩盖，易导致测量失败。
对此，新疆电科院牵头西安交通大学、特变电工股份有限公司等高校、企业组建产学研用攻关团队，依托国家高技术研究发展计划、国家杰出青年科学基金等项目开展攻关，从机理研究到技术研发、从装备制造到工程应用，构建起全链条创新体系。
攻关团队首先瞄准设备绝缘劣化的机理难题，搭建起“材料-模型-实物”全方位实验平台，用于模拟真实设备的缺陷状态。他们在两年内对500多个油浸纸绝缘设备劣化样品在零下40摄氏度至150摄氏度的范围内开展热循环试验，获取了4000组涵盖频域介电、微观形貌、聚合度等指标的关键数据，为绝缘诊断提供了参考。
为提升设备状态感知能力，攻关团队创造性提出宽频域介电响应技术体系，实现了极寒环境下的设备绝缘检测;提出的1吉赫～6吉赫高频微带谐振介电谱技术可精准识别设备局部受潮缺陷;10太赫～38太赫近红外光谱分析技术可将设备老化状态诊断准确度提升至85%以上。这些技术能捕捉设备在不同劣化阶段的特征，与传统检测方法相比可提前2～3年发现潜伏性缺陷，为故障排查争取了宝贵时间。
攻关团队开发的“工频介质损耗-高频局部放电”在线监测系统(50赫兹～30兆赫)、特高频局部放电带电巡检系统(300兆赫～2吉赫)可快速定位设备中微弱的局部放电信号，识别准确率高，目前已成功预警多起设备内部放电缺陷。
从2018年启动研究到2024年取得阶段性成果，攻关团队的技术研发经历了3次重要迭代：2020年完成低温数据库信息补全，解决介电响应技术在极寒环境下的使用问题;2022年优化介电响应测试仪的抗干扰算法，使仪器适应强电晕环境;2024年推出高频微带谐振介电谱测试仪、近红外光谱分析仪等便携式装备，满足设备绝缘成型件的快速检测需求。
“油浸式变压器类设备绝缘状态的宽频域感知技术及工程应用”相关成果自2022年在昌吉、天山等变电(换流)站应用后，至今未发生变压器设备损伤。依托该项目，新疆电科院研制超低频介电谱测试仪、特高频巡检仪等国产化装备11套;制定宽频域介电响应测量领域的电气电子工程师协会国际标准1项及相关领域行业标准4项;获得国家发明专利授权12项。(李匀)
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