近日，国网华北分部在山东达驰电气有限公司开展±400千伏真型换流变压器典型绝缘故障放电实验，主动防御装置均正确报出报警和保护跳闸信号。
从实验的反复推演到电网中的稳定运行，从单点技术突破到全链条体系构建，国网华北分部科研团队以坚守诠释担当，用创新驱动发展，为我国能源安全筑牢了一道坚实屏障。随着主动防御技术的广泛应用，更多变压器将摆脱爆燃风险威胁，为能源供给安全和清洁能源消纳注入强劲动能。
4年攻关破局寻径
近年来，变压器爆燃事故频发，不仅造成严重社会经济影响，更严重威胁我国能源安全与清洁能源消纳。然而现有变压器主保护多为绝缘击穿后的“响应式”事后保护，仅能保障大电网安全，无法防范爆燃；油色谱在线监测受限于气体扩散慢，难以应对快速发展的故障，传统技术手段均存在明显短板。
“变压器防爆防燃问题一直是企业设备管理工作中的痛点，传统技术手段很难及时准确发现和及时处理内部故障。我们要在变压器故障主动防御上破难题、搞创新，下狠功夫解决痛点问题。”国网华北分部副主任李庆海表示。为了破解这一难题，国网华北分部创新提出基于变压器放电信号、在绝缘击穿前主动防御跳闸的技术思路，并牵头组建了一支涵盖31家单位、数百人的“产学研用”一体化项目攻关团队，历时4年完成技术攻关和应用。
该团队跳出传统变压器放电聚焦小能量放电的思维定式，在放电信号明显、放电能量高时精准跳闸，实现了变压器故障的主动防御和设备本体的有效保护，完成了从“事后补救”到“事前预防”的根本性转变。
真型实验淬炼硬核实力
在变压器放电发展规律研究方面，以往多依托实验室小模型开展，所得数据与真实设备放电特征偏差较大。真型变压器放电实验虽能还原真实故障状态，但因成功率低、实验难度大，让诸多研究团队望而却步。为获取精准的故障数据，该项目团队在国内首次在5台500千伏真型变压器上开展与实际故障一致的破坏性放电实验，累计完成64次实验，涵盖套管、出线装置、匝间、沿面放电等易引发爆燃的故障类型。
“变压器放电随机性高，实验成功率低，而且同样的实验条件下放电发展也有差异，所以规律很难捕捉。我们要反复多次开展各类放电实验，精准记录从微小能量到高能量放电的全过程数据，才能更准确地分析掌握放电发展规律。”该项目负责人、国网华北分部生产技术部高级工程师唐云鹏说，“通过这些实验，我们充分掌握了变压器油纸绝缘放电发展特性，揭示了真实工况下放电全过程演化机理。”
在放电信号采集方面，传统外置式监测手段抗干扰能力弱，对微弱放电信号的捕捉率不足。该项目团队创新研发了新型传感采集技术。“我们首次发现了套管CT具备良好的高频电流传感特性，设计研发了基于套管CT的高频局放传感器，并创新提出了内置和外置高频、超声、特高频局放传感器的一体化布局方案，大幅提升了放电信号采集有效性和抗干扰能力。”该项目技术骨干、国网冀北电科院高电压与电力电子研究所副所长郝震说。
在故障识别策略方面，团队创新性构建“三信号、三参数、七模块”主动防御策略的联合判断机制，建立起包含放电严重性、增长性、连续性、声电联动性的多维分析体系，在放电发展至微小能量、低能量、高能量阶段时对应发出一般报警、严重报警、保护跳闸信号。此外，将主动防御策略与专项抗干扰算法融合，能够准确排除倒闸操作、外部电晕等16种典型干扰，实现了“防拒动+防误动”的目标。
智能装置守护电网安全
历经上千个日夜的攻坚克难，主动防御装置终于成功问世。“我们是参照保护装置的标准设计的主动防御装置，可靠性和稳定性与现有局放监测装置相比有大幅升级。”唐云鹏说。
目前，该装置已在1000千伏锡盟—山东、±800千伏扎鲁特—青州、华能北方胜利电厂等重点工程成功应用，覆盖110千伏、220千伏、500千伏、750千伏、1000千伏、±800千伏等多电压等级。装置功能在3年挂网运行中得到充分验证，能够正确报出报警和保护跳闸信号，在160余万次现场各类干扰下无一次误动。
主动防御技术通过专利许可模式完成成果转化，未来可广泛应用于电网企业、发电企业及各类用电单位，并具备向海外市场推广的潜力，市场规模预计达百亿元级。
由院士刘吉臻、邱爱慈领衔的鉴定委员会一致认为“项目成果整体技术达到国际领先水平”，为变压器绝缘故障防护提供了开创性解决方案。
“做科研，就要啃最硬的骨头，做难且正确的事。守护电网安全，是我们义不容辞的责任。”国网华北分部生产技术部主任邓立表示，未来，企业将继续深耕变压器安全防护领域，推动技术持续迭代升级，让更多创新成果服务于新型电力系统建设，用科技之光点亮万家灯火。
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