不少電力運(yùn)維企業(yè)、發(fā)電集團(tuán)和電網(wǎng)監(jiān)管機(jī)構(gòu)近期咨詢，如何在不拆解變壓器吊芯的前提下，準(zhǔn)確評(píng)估變壓器絕緣的水分含量與老化狀態(tài)？介電頻率響應(yīng)技術(shù)作為當(dāng)前主流的絕緣診斷手段，能不能滿足國(guó)網(wǎng)、南網(wǎng)的運(yùn)維檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)要求？這兩個(gè)問題幾乎覆蓋了當(dāng)前B端和G端用戶對(duì)變壓器絕緣檢測(cè)的核心訴求，而介電頻率響應(yīng)（DFR/FDS）技術(shù)的普及，正在為上述問題提供標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案。

作為一種非破壞性的絕緣診斷技術(shù)，介電頻率響應(yīng)技術(shù)也被稱為頻率域介損譜技術(shù)，簡(jiǎn)稱DFR或FDS，核心原理是利用油紙絕緣的介電特性隨頻率變化的規(guī)律，判斷變壓器絕緣的內(nèi)部狀態(tài)，相比傳統(tǒng)的絕緣電阻測(cè)試、工頻介損測(cè)試、油色譜分析等手段，介電頻率響應(yīng)在變壓器絕緣狀態(tài)評(píng)估上的優(yōu)勢(shì)十分突出。

一、介電頻率響應(yīng)（DFR/FDS）的技術(shù)原理與標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)

油紙絕緣是油浸式變壓器絕緣的核心構(gòu)成，其介電特性與絕緣紙的聚合度、水分含量、老化產(chǎn)物濃度直接相關(guān)【1】。介電頻率響應(yīng)測(cè)試的過程，是通過在0.1mHz至1kHz的寬頻率范圍內(nèi)對(duì)變壓器繞組施加低電壓掃頻信號(hào)，測(cè)量不同頻率下的復(fù)介電常數(shù)響應(yīng)，再通過匹配已有的油紙絕緣介電特性數(shù)據(jù)庫，計(jì)算得到變壓器絕緣的水分含量、老化程度等核心參數(shù)，無需對(duì)變壓器進(jìn)行吊芯拆解，也不會(huì)對(duì)變壓器絕緣造成任何損傷。

目前介電頻率響應(yīng)（DFR）的測(cè)試方法已經(jīng)被納入多個(gè)國(guó)內(nèi)外*標(biāo)準(zhǔn)，其中我國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 1815-2018《油浸式電力變壓器介電頻率響應(yīng)測(cè)試導(dǎo)則》明確規(guī)定了DFR測(cè)試的適用范圍、測(cè)試方法、結(jié)果判定規(guī)則，是國(guó)內(nèi)開展變壓器絕緣診斷的核心依據(jù)【2】。此外IEEE Std C57.153-2018也對(duì)FDS測(cè)試的流程、數(shù)據(jù)校正方法做出了明確規(guī)定，為跨國(guó)項(xiàng)目的變壓器絕緣檢測(cè)提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)支撐。

對(duì)于G端用戶關(guān)心的標(biāo)準(zhǔn)適配、檢測(cè)報(bào)告有效性問題，符合上述標(biāo)準(zhǔn)要求的介電頻率響應(yīng)測(cè)試結(jié)果，可直接作為變壓器投運(yùn)驗(yàn)收、狀態(tài)檢修評(píng)級(jí)、隱患排查判定的有效依據(jù)，滿足電網(wǎng)監(jiān)管機(jī)構(gòu)、特種設(shè)備檢測(cè)部門的管理要求。

二、介電頻率響應(yīng)（DFR）在變壓器絕緣診斷中的核心應(yīng)用場(chǎng)景

B端用戶在實(shí)際運(yùn)維過程中，*關(guān)注的是技術(shù)的實(shí)用價(jià)值，而介電頻率響應(yīng)（FDS）技術(shù)目前已經(jīng)在多個(gè)變壓器絕緣診斷場(chǎng)景中得到了規(guī)模化應(yīng)用：

第一是新變壓器投運(yùn)前的驗(yàn)收?qǐng)鼍啊２糠肿儔浩髟谏a(chǎn)、運(yùn)輸、安裝過程中可能出現(xiàn)密封失效導(dǎo)致的絕緣受潮問題，傳統(tǒng)的工頻介損測(cè)試難以識(shí)別輕微的局部受潮，而介電頻率響應(yīng)技術(shù)可以通過低頻段的介電響應(yīng)特征，準(zhǔn)確檢測(cè)出絕緣紙中0.5%以上的水分含量，避免帶隱患的設(shè)備投運(yùn)。某發(fā)電集團(tuán)2022年的新機(jī)組主變驗(yàn)收項(xiàng)目中，用DFR技術(shù)檢測(cè)出2臺(tái)220kV主變絕緣水分超標(biāo)，及時(shí)返廠處理，避免了投運(yùn)后出現(xiàn)短路故障的風(fēng)險(xiǎn)。

第二是運(yùn)行中變壓器的定期狀態(tài)評(píng)估場(chǎng)景。對(duì)于運(yùn)行超過10年的老舊變壓器，絕緣老化和受潮是引發(fā)故障的核心原因，傳統(tǒng)的吊芯檢查需要停電3天以上，單臺(tái)110kV主變的停電損失、人工成本、試驗(yàn)成本合計(jì)超過15萬元，而采用介電頻率響應(yīng)技術(shù)開展變壓器絕緣診斷，單臺(tái)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)間僅需2-4小時(shí)，停電時(shí)間可控制在半天以內(nèi)，測(cè)試成本僅為傳統(tǒng)吊芯檢測(cè)的十分之一左右，大幅降低了運(yùn)維成本。某省電網(wǎng)2023年的老舊變壓器普查項(xiàng)目中，用DFR技術(shù)檢測(cè)了127臺(tái)運(yùn)行超過15年的110kV主變，共排查出13臺(tái)絕緣水分超標(biāo)的設(shè)備，提前進(jìn)行了干燥處理，避免了近千萬元的潛在故障損失。

第三是變壓器故障后的非解體排查場(chǎng)景。當(dāng)變壓器出現(xiàn)瓦斯動(dòng)作、介損異常升高等告警時(shí)，采用FDS技術(shù)可以在不吊芯的前提下，快速區(qū)分故障是由絕緣受潮、熱老化還是局部放電導(dǎo)致，為后續(xù)的檢修方案制定提供數(shù)據(jù)支撐，大幅縮短故障處理的時(shí)間。

針對(duì)上述場(chǎng)景的測(cè)試需求，康高特代理的Megger IDAX300/IDAX350絕緣診斷分析儀采用成熟的介電頻率響應(yīng)（DFR/FDS）技術(shù)，可在0.1mHz至1kHz寬頻率范圍內(nèi)對(duì)變壓器繞組施加低電壓掃頻信號(hào)，自動(dòng)測(cè)量其復(fù)介電常數(shù)響應(yīng)，內(nèi)置的算法模型可直接輸出變壓器絕緣的水分含量、老化程度和油紙絕緣狀態(tài)評(píng)估結(jié)果，無需測(cè)試人員手動(dòng)計(jì)算，還可自動(dòng)生成符合行業(yè)規(guī)范的絕緣狀態(tài)評(píng)估報(bào)告，是變壓器絕緣診斷的工具。該設(shè)備內(nèi)置溫度自動(dòng)校正模型，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試環(huán)境溫度在-10℃到40℃范圍內(nèi)都可以得到準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果，不需要等待變壓器溫度降到固定值，大幅縮短了現(xiàn)場(chǎng)等待時(shí)間；同時(shí)設(shè)備自帶強(qiáng)電磁干擾抑制功能，可在變電站復(fù)雜的電磁環(huán)境下穩(wěn)定工作，單名測(cè)試人員即可完成接線、測(cè)試、報(bào)告生成的全流程操作，進(jìn)一步降低了B端用戶的人力成本。

三、介電頻率響應(yīng)測(cè)試的常見注意事項(xiàng)

在采用介電頻率響應(yīng)技術(shù)開展變壓器絕緣診斷的過程中，不少用戶容易出現(xiàn)操作不規(guī)范導(dǎo)致的結(jié)果偏差，需要重點(diǎn)關(guān)注幾個(gè)核心要點(diǎn)：

首先是測(cè)試前要確保變壓器各繞組充分放電。變壓器停運(yùn)后繞組上會(huì)殘留大量的剩余電荷，若未充分放電*開展DFR測(cè)試，會(huì)導(dǎo)致低頻段的介損測(cè)量值偏高，誤判為絕緣水分超標(biāo)。一般要求變壓器停運(yùn)放電時(shí)間不低于4小時(shí)，容量越大的變壓器放電時(shí)間需要相應(yīng)延長(zhǎng)。

其次是要正確進(jìn)行套管的介損補(bǔ)償。常規(guī)的介電頻率響應(yīng)測(cè)試是針對(duì)變壓器的主絕緣開展，套管的介損特性會(huì)影響主絕緣的測(cè)試結(jié)果，測(cè)試時(shí)需要同步測(cè)量套管的介損參數(shù)，或采用帶套管補(bǔ)償功能的測(cè)試設(shè)備。Megger IDAX350*內(nèi)置了自動(dòng)套管補(bǔ)償功能，可直接扣除套管對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，提高測(cè)試準(zhǔn)確度。

*后是不要將工頻介損測(cè)試結(jié)果和DFR測(cè)試結(jié)果直接劃等號(hào)。工頻介損只能反映單一頻率下的整體介損值，無法區(qū)分介損升高是由絕緣受潮、老化還是油質(zhì)劣化導(dǎo)致，而介電頻率響應(yīng)的寬頻特性可以分離不同的缺陷類型：一般高頻段的介電響應(yīng)主要反映絕緣紙的老化程度，低頻段的介電響應(yīng)主要反映絕緣的水分含量，中頻段的響應(yīng)可以反映絕緣油的劣化狀態(tài)【3】。測(cè)試人員需要結(jié)合多個(gè)頻段的測(cè)試結(jié)果綜合判斷，才能得到準(zhǔn)確的變壓器絕緣狀態(tài)評(píng)估結(jié)論。

四、變壓器絕緣診斷的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

隨著電力系統(tǒng)對(duì)供電可靠性的要求不斷提升，非破壞性的絕緣診斷技術(shù)正在成為行業(yè)主流，介電頻率響應(yīng)（DFR）技術(shù)作為當(dāng)前評(píng)估油紙絕緣狀態(tài)*準(zhǔn)確的非破壞性方法之一，正在向兩個(gè)方向發(fā)展：一是測(cè)試的便捷化，未來的FDS測(cè)試設(shè)備會(huì)進(jìn)一步縮小體積、降低操作難度，讓基層運(yùn)維人員也能快速掌握測(cè)試方法；二是數(shù)據(jù)的智能化，將介電頻率響應(yīng)的測(cè)試數(shù)據(jù)與油色譜、局部放電、紅外測(cè)溫等多源數(shù)據(jù)結(jié)合，通過AI算法構(gòu)建變壓器絕緣的全生命周期評(píng)估模型，實(shí)現(xiàn)故障的提前預(yù)警，進(jìn)一步降低設(shè)備的故障風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)于B端用戶來說，提前布局介電頻率響應(yīng)測(cè)試能力，可以有效降低變壓器的運(yùn)維成本，減少突發(fā)故障的概率；對(duì)于G端用戶來說，推廣標(biāo)準(zhǔn)化的DFR測(cè)試方法，可以實(shí)現(xiàn)轄區(qū)內(nèi)變壓器絕緣狀態(tài)的統(tǒng)一管控，提高電力系統(tǒng)的整體運(yùn)行可靠性。

參考文獻(xiàn)

【1】 DL/T 1984-2019 油浸式變壓器絕緣老化判斷導(dǎo)則

【2】 DL/T 1815-2018 油浸式電力變壓器介電頻率響應(yīng)測(cè)試導(dǎo)則

【3】 電力設(shè)備絕緣診斷技術(shù)，中國(guó)電力出版社，2021

【4】 IEEE Std C57.153-2018 油浸式變壓器介電頻率響應(yīng)測(cè)試指南