变压器套管是变压器最重要的附件之一，它将变压器绕组引线从油箱内部引到外部，起着引线对地绝缘和固定引线的作用。油纸电容型套管是变压器高压套管的主要型式，如果生产和运行过程中有水分和杂质进入套管或制造工艺控制不严均会引起套管内部绝缘故障，甚至引发套管爆炸事故。

8月28日，陕西西安供电公司330千伏上苑变电站运维人员应用设备资产精益管理系统输变电在线监测模块，查看该站1号、3号主变压器套管介质损耗、电容等状态数据，保障设备正常运行。相关数据由国网陕西省电力有限公司电力科学研究院自主研发的变压器套管多参量状态在线监测装置采集。目前，该装置已经在陕西电网330千伏、750千伏变压器安装应用，破解了变压器套管状态实时监测和异常诊断的技术难题，提高了设备运维智能化水平。

变压器套管受潮爆炸引起主变跳闸事故

某500kV变电站投运以来主变高、中、低压侧未遭受近区短路冲击，故障前无任何操作、无现场检修工作。故障时为夜间，和风天气，避雷器未动作，主变两套差动保护动作、重气体和压力释放保护动作，主变三侧开关跳闸。故障前主变负荷58MV∙A，主变负载率为8%，该月最大负荷为576MV∙A。此次跳闸未造成负荷损失。

现场检查发现，主变A相本体油箱开裂、漏油，高压套管中上部开裂，中压套管顶部将军帽移位，变压器周围多处散落瓷瓶碎片，本体端子箱门脱落。主变消防采用水喷淋系统，消防系统不满足启动条件，未启动。

该500kV主变A相型号ODFS—250000/500，出厂时间为2010年10月，中压套管型号BRDLW—252/3150—4，2011年12月投运。最近一次停电检修时间为2019年6月28日，电气试验结果合格。最近一次局部放电带电检测时间为2022年8月25日，未见异常。最近一次红外测温时间为2022年12月20日，未见异常。A相本体最近一次离线油色谱试验及最近一次套管油色谱试验数据均合格。

在故障检查时发现：主变A相中压侧发生接地短路故障，高压侧故障电流有效值约4.193kA，残压为额定电压的82.80%；中压侧故障电流有效值约34.188kA，残压为额定电压的4.68%，主变双套差动保护瞬时动作，故障可靠切除。故障过程持续60ms。主变故障时，纵差保护、差动速断保护、分侧差动保护、重气体保护均动作，由此推断其故障范围在高中压侧绕组内部。由于中压侧故障电流有效值约34.188kA，残压为额定电压的4.68%，高压侧故障电流有效值约4.193kA，残压为额定电压的82.80%，由此推断其故障点靠近A相本体中压侧绕组。

12月27日，对主变进行内检，由高压侧人孔进入油箱，发现变压器油受污染发黑，高压侧引线均压管绝缘及器身外表面未发现放电痕迹，但表面存在受污染现象。由中压侧人孔进入油箱检查，发现中压套管底端瓷套炸裂，均压球脱落，中压套管油中侧底部接线端子、升高座法兰油箱内壁有明显电弧灼烧痕迹。吊出中压套管检查，发现中压套管瓷套已碎裂，电容芯子外露部分有明显放电灼烧痕迹，底端接线端子有明显放电痕迹，套管均压球内卡板位置变形损坏。

综合故障录波、内检情况，判断故障原因为中压套管油中侧发生故障击穿。拆卸、检查套管顶部各零件，发现油枕内波纹管已变形，波纹管内有少量积水。套管油枕内部用于固定压紧弹簧的螺栓顶部有锈蚀，压紧弹簧表面有锈蚀，经酒精擦拭锈蚀无法去除。拆卸中部连接套筒，检查连接套筒内、外表面，发现连接套筒下法兰内、外存在放电烧蚀痕迹。故障套管下瓷套已炸裂，检查搜集的近一半瓷套残片，发现瓷套下外部和瓷套上内部拐点处存在烧蚀痕迹。

破解变压器套管状态监测难题

变压器套管作为变压器的关键组件之一，是将变压器内部高低压引线引到油箱外部的出线装置，起到对地绝缘和固定引线的作用。由于变压器套管绝缘裕度小，在内部过热、异常产气等情况下可能出现故障。以前，针对变压器套管缺乏有效、可靠的在线监测手段，无法及时发现缺陷。“我们一般采用红外线测温仪开展带电检测，或者在停电后开展介质损耗、电容量测试，很难实时监测变压器套管状态，也无法给出精准的检测结论。”西安供电公司一名运检人员说。

自2017年9月起，陕西电科院根据这项需求，组织科研团队开展调研和技术攻关。科研团队探索了变压器套管油温、油压、介质损耗等运行参量与潜伏性缺陷之间的关系，研究了物理、化学、电气多参量精准在线监测方法，研制了集成钯镍合金氢气传感技术、压力感知技术、宽温域温度传感技术的多参量融合微型传感器，实现变压器套管多参量精准在线监测。他们还建立了数字化故障案例库，提出了变压器套管故障诊断方法，实现了对变压器套管绝缘状态的不停电智能诊断。

2018年8月，陕西电科院自主研发的变压器套管多参量状态在线监测装置在330千伏雍城变电站1号主变压器挂网运行，至今运行状态良好，实现了对变压器套管状态的实时监测，保障了变压器安全运行。成果得到相关电力系统专家的高度认可，还获得了国家电网有限公司第四届青创赛金奖。

变压器套管运行参量会受到温度、湿度、电磁干扰等外界环境的影响，仅根据个别参量变化诊断设备状态易“误诊”“漏诊”。因此，需要综合分析多个参量来实现套管状态的精确研判。变压器套管内部油纸绝缘结构极为紧凑，如何在有限的空间和强电磁干扰的环境中安装使用多参量传感器困扰着科研团队。科研团队查阅大量资料，经过反复仿真计算、现场实测和验证，研制了多参量融合微型传感器，攻克了免油气分离的油色谱监测技术、向量法泄漏电流监测技术和强电磁干扰抑制技术，有效解决了上述问题。

变压器套管多参量状态在线监测装置通过实时监测油中溶解氢气、油温、油压、微水、相对介损、相对电容、绝对介损、绝对电容、局部放电等9大状态参量，可发现设备潜伏性缺陷，具有测量参量多、精度高、集成度高、抗干扰能力强、全寿命周期免维护等特点。“这个装置可以全天候监测变压器套管的实时参数，通过对多方面数据的智能感知、智能应用和大数据分析决策，线上诊断变压器套管健康状态。”项目负责人之一、陕西电科院设备状态评价中心主任蒲路说。

变压器套管状态监测诊断技术解决了套管监测手段单一、带电检测有效性差、故障诊断可靠性低等问题。“基于多参量综合监测的少油设备绝缘状态不停电检测技术”获2021年度陕西省科学技术进步奖三等奖和公司科学技术进步奖三等奖。

产学研用合作推动成果转化

电力变压器是电力系统中的核心部分，其运行可靠性对整个电力系统的运行有着至关重要的作用。而变压器套管有是电力变压器的一个核心部件，近年来由于变压器套管绝缘故障造成的事故频发，因此对变压器套管绝缘状态的监测有着极大的意义。

变压器套管通常采用电容屏均压方式的绝缘结构，介质损耗及电量是衡量变压器套管绝缘性能优劣最直接、有效的参数，在设备的运行过程中准确监测变压器套管介损和电容量的大小尤为重要。陕西电科院与西安交通大学联合成立的中国西部科技创新港能源互联网创新实验平台，以产学研用合作的方式推动变压器套管监测诊断技术应用于大型变压器状态监测与故障诊断。经过样机研制、全工况模拟测试、型式试验检测、现场挂网应用等系列流程，2021年年底，应用多维参量实时感知与智能诊断技术的超高压、特高压套管监测装置实现定型与量产。

4月15日，国网陕西省电力有限公司生产管控中心员工王文森应用变压器状态诊断与检修决策系统，监测到330千伏上苑变电站2号主变压器运行状态异常信息，随后反馈运维单位核实和处置。该系统由国网陕西电力自主研发，目前应用于全省330千伏及以上主变压器的状态评价、故障诊断、检修决策等场景，标志着该公司在设备管理领域智能诊断和检修决策应用取得突破。

依托内嵌国网陕西电力自主研发的动态评价诊断算法模型，该系统可以结合采集信息自主开展主变压器批量化动态评价，研判监测信息阈值超标、趋势异常等风险，形成设备状态精准评判、缺陷智能诊断分析、检修策略精益辅助联动的设备状态管控机制，为提高设备状态管控水平和设备状态检修能力提供先进的技术手段，解决主变压器动态评价、缺陷实时诊断、故障异常处置等方面的难题。

今年6月，科研团队推出了第三代产品，还针对不同型号的变压器套管开发了相应的产品。相关产品已经在750千伏朔方、乾县和330千伏奥体、黄陵等变电站的20余台主变压器上安装应用，效果良好。“陕西电科院依托成果转化企业推进项目成果转化应用。今年年初以来，国网（西安）环保技术中心有限公司作为成果转化企业已经推广了13套产品，明年计划推广20余套。” 国网陕西电力科技数字化部副主任吴健说。

2月24日，产品经过多轮评审答辩入选公司运检业务职工创新成果推广应用清单。目前，国网（西安）环保技术中心有限公司已与公司电商平台签订成果转化协议，产品将通过公司电商平台销售，这为产品大面积推广应用打下了基础。“我们将针对各种型号的变压器套管提供个性化的产品和服务，包括在特高压站中应用变压器套管多参量状态在线监测装置，提升产品应用范围和成效，用科技支撑电网安全稳定运行。”国网陕西电力总经理孙强说。