变压器绝缘在线监测与检修联动策略探讨

引言

变压器作为电力系统里的关键设备，其绝缘性能对运行安全性起着决定性作用。据统计，绝缘故障在变压器总故障中所占比例超过 60% ，这有可能引发设备烧毁以及电网解列等一系列严重后果[1]。传统的检修模式依靠定期试验以及人工巡检，存在检修周期固定不变，并且无法实时反映设备状态的问题。在线监测技术借助实时采集如局部放电、介质损耗、油中气体等绝缘参数，可动态跟踪绝缘劣化的趋势，然而怎样把监测数据转化为有效的检修决策，依旧是行业面临的难题。本文从状态评估、风险量化以及检修计划优化这三个方面，探讨在线监测与检修联动的实施途径，希望能够构建“监测-评估-决策”的闭环管理体系。

一、变压器绝缘在线监测技术体系

1.1 电气参数监测方法

电气参数可直接反映绝缘系统的性能，其主要局部放电（PD）、介质损耗因数（tanδ）及泄漏电流，对于局部放电的监测，采用的是高频电流传感器（HFC）或特高频（UHF）传感器，借助这些传感器可定位放电的位置，并且对脉冲特征展开分析[2]。比如，有一台 220kV 的变压器，借助 UHF 法检测到绕组端部出现了放电情况，经过定位后确定是因为绝缘纸板老化所导致的，及时进行更换之后避免了故障扩大。

1.2 化学参数监测技术

油中溶解气体分析即 DGA 属于化学监测的关键部分，借助检测 H₂ 、 CH₄ 、 C₂H₂ 等有特征的气体浓度，运用三比值法或者大卫三角形法来判定故障的类型。比如，某110kV 变压器的 DGA 数据说明 C₂H₂ 含量超出标准，结合局部放电监测确认存在电弧放电情况，马上停运进行检修后发现绕组匝间绝缘出现了击穿现象。

1.3 机械与温度参数监测

机械振动监测借助加速度传感器来捕捉绕组以及铁芯的振动信号，依靠分析频率成分以此判断是否存在机械松动或者变形的情况。比如，有一台 330kV 的变压器，其振动频谱当中出现了 2 倍频分量，经过检查之后发现是铁芯硅钢片出现了松动现象，在对其进行紧固操作之后，振动便恢复到了正常状态。

温度监测运用光纤光栅或者红外测温技术来实现，实时跟踪绕组热点温度。过热乃是绝缘老化的直接缘由，当温度超过 105°C 的时候，就需要启动降温措施或者对负荷进行调整。表 1 呈现出某变压器不同部位温度监测值与绝缘寿命的关联，热点温度每升高 8^c ，绝缘寿命便会减半。

表 1 温度对绝缘寿命的影响

二、绝缘状态评估与风险量化模型

状态评估工作需要把多源监测数据转变为可进行量化的风险指标，以此为检修决策提供相应依据。而模型构建方面要同时考虑数据驱动以及物理机制这两个因素，提高评估的准确性。

2.1 多参数融合评估方法

仅依靠单一参数无法全面呈现绝缘状态，故而要运用加权综合或者模糊评价法来融合多个参数。例如，有一个研究团队所构建的评估模型覆盖了局部放电幅值、tanδ增量、 H₂ 浓度等 6 项指标，借助层次分析法来确定权重，计算出综合健康指数（HI），当 HI>0.8 时，判定为严重缺陷，需立即检修； 0.6

2.2 风险量化与优先级排序

风险量化需要将故障概率和后果严重度相结合。故障概率可以借助对历史数据进行统计或者利用马尔可夫模型来进行预测，后果严重度则要依据设备容量、负荷关键性以及故障扩散范围来加以确定。比如，某 500kV 主变出现故障的话，有可能会造成区域电网解列，这种情况下后果严重度就被赋值为 5（最高级）；而某 10kV 配变发生故障仅仅会影响到局部的供电，其后果严重度就被赋值为 2。

风险值（R）=故障概率（P） × 后果严重度（S）。依据 R 值的具体情况，设备被划分成高、中、低风险三个级别，其中高风险设备会优先得到检修安排[3]。某电网公司的实践情况显示，在实施风险分级之后，检修资源的利用效率提高了 30% ，同时严重故障的发生概率降低了 45% 。

2.3 动态阈值调整策略

传统的固定阈值容易引发误报或者漏报的情况，需要依据设备的运行工况进行动态调整。例如，当负荷率升高的时候，局部放电阈值可适当放宽；而当环境温度降低的时候，微水含量阈值就得收紧。有一项研究提出了基于支持向量机也就是 SVM 的动态阈值模型，借助历史数据来训练阈值调整规则，最终使得误报率从百分之十二降低到了百分之三。

动态阈值需要将设备的历史状态纳入考量范围。比如说，对于新投入运行的设备，可以把阈值设置得较为严格，而对于运行超过 10 年的老旧设备，阈值则应适当放宽，以此来防止出现过度检修的情况。

三、检修联动策略与实施路径

检修联动要把状态评估得出的结果转变为可执行的检修计划，达成“监测-评估-决策”的闭环状态，策略设计时要同时考虑经济性以及安全性，对检修资源的分配给予优化。

3.1 基于状态的检修决策树

决策树把健康指数（HI）以及风险值（R）当作输入内容，输出检修策略。举例来说，要是 HI>0.8 且 R>0.6 ，那就执行紧急检修；要是 0.6

3.2 检修资源优化配置

检修资源覆盖人力、备件以及停运时间等方面，可借助线性规划或者遗传算法来实现优化配置。比如，有一个省级电网构建了检修资源池，依据设备风险等级对检修队伍进行动态调配。对于高风险设备的检修，优先选用经验丰富的团队来开展工作，而低风险设备的检修则交由普通队伍去处理。实践结果显示，在资源得到优化之后，检修效率提高了 25% ，备件库存周转率也提升了 40‰ 。

3.3 联动机制保障措施

联动机制要构建数据共享平台以及标准化流程。数据共享平台会整合在线监测、生产管理、检修记录等多种来源的数据，以此达成跨系统的数据交互。标准化流程会明确从监测出现异常一直到检修执行的各个环节的时限以及责任人，例如局部放电超标之后在 2 小时之内要完成数据复核，在 24 小时之内要制定检修方案。

结语

变压器绝缘在线监测与检修联动策略借助多参数融合评估、风险量化模型以及动态检修计划优化等方式，达成了从被动维修到主动预防的转变，此策略可提升设备运行可靠性，降低非计划停运风险，还可以优化检修资源投入，未来随着物联网、人工智能技术应用的深入，在线监测精度与决策智能化水平会提高，为构建韧性电网提供关键支持。

参考文献：

[1]江长明,郝震,唐云鹏,等.变压器绝缘故障发展规律及主动防御技术[J].高电压技术, 2024, 50(10):4338-4348.

[2]田野.基于局部放电监测的变压器绝缘故障诊断与检修技术研究[C]//2024 工程技术应用与施工管理交流会论文集（下）.2024.

[3]彭琳琳,李博,郝博,等.基于无线传感网络的变压器绝缘故障状态在线监测方法[J].现代传输, 2025(1):57-60.