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      變壓器有了“核磁共振儀”

      發(fā)布時(shí)間:2023-8-30    本文被閱讀 :306 次

             8月12日,國網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院技術(shù)人員利用變壓器聲學(xué)成像非侵入測量系統,完成特高壓南陽(yáng)變電站2號變壓器內部結構成像檢測,助力運維人員

             8月12日,國網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院技術(shù)人員利用變壓器聲學(xué)成像非侵入測量系統,完成特高壓南陽(yáng)變電站2號變壓器內部結構成像檢測,助力運維人員快速、準確排除了出線(xiàn)裝置下沉等隱患,為變壓器在迎峰度夏期間安全運行提供了保障。

             河南電科院依托變電站主設備材料聲學(xué)成像檢測新技術(shù)自主研發(fā)了變壓器聲學(xué)成像非侵入測量系統。應用該系統可以替代傳統的變壓器停運、人工排油等內部檢查,助力運維人員準確、高能效開(kāi)展設備內部隱患排查、診斷等工作,提升了變電設備精益運維水平,如同變壓器有了專(zhuān)屬的“核磁共振儀”。

             探索變壓器聲學(xué)成像非侵入測量技術(shù)

             變壓器屬于充油設備,內部結構復雜,長(cháng)期處于高溫、高負荷等運行環(huán)境。據統計,近年來(lái),全國變壓器故障數量占各類(lèi)變電設備故障的80%左右。變壓器有一層金屬殼體。監測絕緣油在變壓器殼體內部的通流情況,評估變壓器關(guān)鍵部件狀態(tài),及時(shí)發(fā)現并消除缺陷,確保設備安全運行,是運維人員的重要工作。

             變壓器的運行狀態(tài)以聲、光、電、磁等物理信號呈現。電、磁信號遇到金屬外殼會(huì )被屏蔽掉,難以利用常規檢測設備探測?!奥暡▽儆跈C械能,可以穿透金屬外壁。因而聲學(xué)檢測在電氣設備狀態(tài)評估中具有較大的優(yōu)勢?!焙幽想娍圃荷a(chǎn)技能類(lèi)一級專(zhuān)家、變電站主設備材料聲學(xué)成像檢測新技術(shù)研發(fā)負責人王朝華說(shuō)。

             自2020年1月開(kāi)始,王朝華帶領(lǐng)研發(fā)團隊多次前往國內超高壓、特高壓變電站和換流站實(shí)地調研,深入研究適用于變壓器內外部物理特性、安全高能效的探測方法,提出了陣列聲學(xué)瞬態(tài)信號逆向解調技術(shù),利用聲學(xué)原理實(shí)現在非侵入狀態(tài)下對變壓器內部結構和狀態(tài)的安全、高能效、準確掃描和探測。2020年9月,團隊成員在中國電力科學(xué)研究院有限公司高電壓研究所變壓器實(shí)驗室開(kāi)展了技術(shù)路線(xiàn)論證,同年10月在國內某換流站變壓器設備上進(jìn)行了實(shí)際檢測驗證。

             2020年年底,研發(fā)團隊研制出變壓器聲學(xué)成像非侵入測量系統,可有效檢測110千伏及以上變壓器出線(xiàn)裝置外層絕緣紙10毫米以上的偏移等異常情況。系統突破了變壓器檢測技術(shù)瓶頸,讓運維人員不再依賴(lài)停運變壓器、排空絕緣油等操作來(lái)排查設備隱患。

             破解變壓器內部不均勻聲場(chǎng)校正難題

             變壓器內部包含絕緣紙、銅導體、絕緣油等多種固體和液體成分,是一個(gè)不均勻的聲場(chǎng)。油屬于流體介質(zhì),只能傳播縱波,無(wú)法傳播橫波,因此變壓器內部結構橫截面的缺陷不易通過(guò)聲波探測出來(lái)。且當多種介質(zhì)組成多層界面時(shí),界面間的波形轉換會(huì )影響探測能量和范圍。

             為解決不均勻聲場(chǎng)的校正問(wèn)題,研發(fā)團隊在研究陣列聲學(xué)瞬態(tài)信號逆向解調技術(shù)時(shí),融合應用陣列聲學(xué)成像和水浸聲學(xué)成像技術(shù),提出在變壓器內建立坐標系,控制傳感器不同感應晶片的信號發(fā)射時(shí)間。他們利用固定探頭測量變壓器內部組件表面特定點(diǎn)到傳感器的距離和角度,依托設置在外部探測軌道上的移動(dòng)探頭進(jìn)行整體掃描,將探測內容疊加形成變壓器內部圖像。

          “我們稱(chēng)這種變壓器內部聲學(xué)成像的方法為原位檢測法?!蓖醭A說(shuō),他們依托陣列聲學(xué)瞬態(tài)信號逆向解調技術(shù)和相關(guān)原理研發(fā)的變壓器聲學(xué)成像非侵入測量系統,包含便攜式聲學(xué)相控陣檢測儀、32通道以上相控陣超聲探頭、控制分析軟件等多種裝置。

             如今,運維人員利用變壓器聲學(xué)成像非侵入測量系統,可將變壓器內要檢測的部分分割成一塊一塊的區域,通過(guò)反復提取同一位置不同聲學(xué)路徑上的聲學(xué)參量,實(shí)現變壓器內部結構高精度成像?!拔覀冞€將探頭替換成128通道超聲波噴水耦合探頭,實(shí)現了毫米級的高精度檢測,幫助運維人員發(fā)現各類(lèi)微小的隱患?!蓖醭A說(shuō)。

      助力提升變電運維工作質(zhì)量和效率

             研發(fā)團隊在變壓器聲學(xué)成像非侵入測量系統相關(guān)技術(shù)研究、裝置研發(fā)、實(shí)踐應用過(guò)程中,結合生產(chǎn)實(shí)際中遇到的問(wèn)題不斷探索創(chuàng )新,拓展該系統的應用范圍。

             2020年9~12月,研發(fā)團隊根據特高壓變壓器、換流變壓器、電抗器以及超高壓變壓器等不同設備內外部結構特點(diǎn),定制了相應的檢測裝置和控制分析軟件,包括適用于圓形升高座筒體的爬行機器人、適用于復雜結構的六軸力反饋機器人及高度達1.5米的大型變壓器門(mén)型檢查掃描裝置等,變壓器聲學(xué)成像非侵入測量系統應用范圍進(jìn)一步擴大。

             2021年4~6月,根據國家電網(wǎng)有限公司設備部安排,河南電科院相關(guān)人員前往江西、安徽、山西、四川、湖南等省份,利用變壓器聲學(xué)成像非侵入測量系統對12座變電站16組48臺變壓器開(kāi)展隱患排查。王朝華介紹,在那之前,單臺變壓器檢測至少需要5天時(shí)間,而利用該系統半個(gè)小時(shí)就完成了,且當場(chǎng)就得到了圖形化排查結果,精度達毫米級。

             2022年以來(lái),變壓器聲學(xué)成像非侵入測量系統在±800千伏宜賓換流站、金華換流站及±1100千伏昌吉換流站等特高壓站廣泛應用,得到越來(lái)越多一線(xiàn)運維人員的認可。國網(wǎng)新疆電力有限公司電力科學(xué)研究院專(zhuān)責張飛說(shuō):“系統傳感器生成的變壓器內部結構圖像和醫院的四維超聲一樣直觀(guān),讓我們的工作質(zhì)效大大提升?!?/p>

      變壓器有了“核磁共振儀”
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