极寒条件下变压器性能评估与预警系统：创新技术引领电网智能升级 CNR218-330

项目背景

本文针对电力生产中的实际痛点，研发了极寒条件下变压器性能评估与预警系统：创新，有效提升了作业效率与安全水平。极寒天气对变压器性能的影响具有复杂性与不确定性，传统研究多局限于常温或单一因素条件，难以准确反映低温环境下变压器的真实运行状态。随着电网涵盖范围向高寒地区延伸，变压器在极寒条件下的抗短路能力与过负荷能力评估成为亟待解决的行业难题。

低温会改变变压器绕组材料的机械特性与绝缘介质的电气性能，同时影响油粘度、油密度及发热损耗，进而导致热点温度计算偏差和动稳定性评估失准。现有研究仅关注绝缘介质低温电气性能，未系统考虑低温对绕组频率响应、太阳辐射等多维度因素的影响，无法适应极寒地区电网安全运行的实际需求。

基于上述背景，本项目系统开展极寒条件下变压器抗短路能力与过负荷能力的动态评估技术研究，旨在建立一套适用于极寒环境的性能评估与预警系统，为电网稳定运行提供技术支撑。

存在问题

• 评估模型缺失：传统抗短路能力校核基于常温条件，未计入极寒对绕组动稳定性的影响，导致校核结果偏差明显。
• 温度修正难题：绕组变形测量结果随温度变化，缺乏有效的修正方法，难以准确预估极寒条件下的变形程度。
• 热性能评估不足：现有过负荷能力评估未考虑低温下油粘度、油密度变化及太阳辐射因素，热点温度计算准确性不足。
• 研究维度单一：国内研究仅关注绝缘介质低温电气性能，未覆盖绕组频率响应、发热损耗等多维度影响。
• 现场应用空白：极寒地区缺乏一体化评估预警系统的实际部署，无法实现动态评估与预警控制。

创新目标

本项目旨在突破传统研究局限，建立基于有限元分析的变压器绕组抗短路能力校核模型，提出绕组变形测量结果的修正方法，建立极寒条件下变压器热性能评估模型，实现过负荷能力的动态评估与预警控制，研制一体化综合评估预警系统并在极寒地区完成首次现场应用，整体技术达到国际先进水平。

技术方案

项目采用有限元分析方法构建变压器绕组抗短路能力校核模型，明确极寒对变压器动稳定性的影响机制，并提出绕组变形测量结果的修正方法，解决随温度变化的预估难题。同时，建立极寒条件下变压器的热性能评估模型，计入太阳辐射因素，综合油粘度、油密度等多维度参数，实现过负荷能力的动态评估与预警控制。

操作流程上，系统融合多维度数据，通过一体化综合评估预警平台对变压器抗短路能力及过负荷能力进行实时评估。首先采集变压器运行状态数据，输入校核模型与热性能评估模型，计算动稳定性与热点温度；随后根据评估结果生成预警信息，提出科学合理的运维方案。系统已完成实验室环境验证，并在多个变电站实现现场部署。

创新亮点

• 极寒动稳定性评估：构建基于有限元分析的绕组抗短路能力校核模型，明确极寒对动稳定性的影响，填补国内外极寒天气下变压器性能研究空白。
• 绕组变形修正方法：提出随温度变化的绕组变形测量结果修正方法，解决极寒条件下变形预估难题。
• 多维度热性能模型：建立计入太阳辐射、油粘度及油密度等因素的热性能评估模型，显著提高热点温度计算准确性。
• 一体化预警系统：融合多维度数据研制综合评估预警系统，在极寒地区实现首次现场应用，整体技术达到国际先进水平。

落地应用效果

本项目已成功应用于国网蒙东电力公司检修分公司及吉林省电力科学研究院有限公司的多个变电站，完成了实验室环境验证与现场部署。系统在极寒地区实现首次现场应用，通过系统掌握变压器运行状态，基于评估结果提出科学合理的运维方案，有效提高了供电可靠性。

随着项目深入推广，预期将带来显著的直接与间接经济效益。直接效益包括减少停电电量、增加供电量、节省人工费及机械台班费用等，总计节支增收超过3亿元。同时，项目将为用户提供更安全、可靠、经济的电能，具有巨大的社会效益。

产出物：一体化综合变压器抗短路能力及过负荷能力评估预警系统。

适用场景：极寒地区变电站变压器运行状态评估与预警，洲际及国际间极寒地区电网建设。

常见问题

Q：该系统在极寒条件下如何保证评估准确性？

A：系统采用有限元分析模型，计入低温对绕组动稳定性、油粘度、油密度及太阳辐射等多维度影响，并提出绕组变形测量修正方法，显著提高热点温度计算准确性。

Q：项目目前的应用范围有哪些？

A：已在国网蒙东电力公司检修分公司及吉林省电力科学研究院有限公司的多个变电站应用，完成实验室验证与现场部署，在极寒地区实现首次现场应用。

Q：后续产业化的关键是什么？

A：关键在于系统安全加固、改进升级及资金支持。随着项目推广，预期节支增收超过3亿元，并将为极寒地区电网稳定运行提供技术支撑。

数据来源：项目验收报告及现场应用统计，单位信息已脱敏处理。