2025年中国电机工程学会高电压专委会大型变压器类设备故障防御论坛

中国电机工程学会2025年年会定于2025年11月24日—27日在湖南长沙举办。作为学会年会专题活动之一，中国电机工程学会高电压专委会大型变压器类设备故障防御论坛将同期举办。

以下内容为GPT视角对中国电机工程学会高电压专委会大型变压器类设备故障防御论坛相关领域的研究解读，仅供参考：

大型变压器类设备故障防御研究现状

一、技术路径：从被动保护到主动防御

传统变压器保护技术（如瓦斯保护、差动保护、过励磁保护等）均属于“事后响应”机制，即在故障发生后通过短路电流、瓦斯气体等特征触发保护动作。然而，此类方法存在两大局限：

时效性不足：故障已实际发生，难以避免设备损坏；

适用场景受限：例如，油色谱监测需通过油中气体扩散实现检测，对快速发展的故障响应滞后。

针对上述问题，行业提出主动防御技术，其核心逻辑为：

在线监测放电信号：通过高频电流、超声、特高频等传感器实时采集变压器内部放电数据；

多维度策略算法：结合放电能量、发展阶段、信噪比等参数，判断故障严重程度；

绝缘击穿前跳闸：在高能量放电阶段（通常持续分钟级以上）触发保护，避免爆炸燃烧。

二、研究进展：关键技术突破与装置应用

放电发展规律研究

通过真型变压器破坏性实验（如对5台500kV、1台100kV变压器进行63次实验），构建“真型实验-模型实验-仿真计算”体系，揭示变压器内部放电的三阶段特征：

微小能量放电：初始阶段，信噪比低；

低能量放电：发展阶段，信号逐渐增强；

高能量放电：临界阶段，持续分钟级以上，信噪比显著提升，为保护跳闸提供窗口。

传感采集技术创新

高频电流传感：首次提出利用套管电流互感器（CT）采集高频放电信号，其抗干扰能力优于传统外置传感器，信噪比提升2-3倍；

内置式超声/特高频传感器：将传感器内置于变压器内部，显著提高抗干扰能力和监测有效性，已在特高压设备中试点应用；

内外结合一体化方案：通过内置与外置传感器协同，实现故障区域全覆盖。

主动防御装置研发

装置由局部传感器、处理计算模块、跳闸控制模块组成，具备以下功能：

实时监测：24小时在线采集放电信号；

故障预警：在微小能量放电阶段发出报警；

保护跳闸：在高能量放电阶段触发断路器动作，避免事故扩大。

目前，该装置已在国网六大区域23台变压器上挂网运行，成功预警多起故障。

三、应用挑战：技术、标准与工程化

技术层面

放电信号抗干扰：需进一步优化传感器布局与算法，降低外部噪声干扰；

策略算法复杂性：需平衡“防误动”（避免正常信号误判为故障）与“防拒动”（确保故障信号可靠触发保护）的矛盾；

多电压等级适配：需将500kV变压器研究成果延伸至110kV、1000kV及换流变等场景。

标准与认证

国内尚无针对主动防御技术的专项标准，需推动行业规范制定；

欧美市场对设备安全性、环保性要求严苛（如UL认证、碳关税壁垒），需加快国际标准对接。

工程化推广

成本控制：内置传感器、高频CT等部件成本较高，需通过规模化生产降低成本；

运维模式：需培训运维人员掌握主动防御装置操作与数据分析技能。

四、未来趋势：智能化与绿色化协同

智能化升级

结合数字孪生技术，构建变压器虚拟模型，通过仿真优化运行策略；

集成AI芯片，实现本地化决策，缩短响应时间至毫秒级。

绿色化转型

采用非晶合金铁芯、植物绝缘油等环保材料，降低空载损耗与碳排放；

推广一级能效产品，助力“双碳”目标实现。

全场景适配

针对新能源并网、轨道交通、数据中心等场景，开发定制化解决方案（如抗振动、耐腐蚀、小型化变压器）。

大型变压器类设备故障防御研究可以应用在哪些行业或产业领域

一、电力能源行业

发电环节

火电/水电/核电：大型发电机组配套的变压器需承受高电压、大电流，故障防御技术可监测绝缘老化、局部放电等问题，避免因变压器故障导致发电机组停运。

新能源发电：风电、光伏电站中，变压器需适应波动性电源输入，故障防御技术可预防因谐波、过电压引发的绝缘击穿，提升新能源并网稳定性。

输电环节

特高压输电：±800kV、1000kV特高压变压器是跨区域电力输送的核心设备，故障防御技术可实时监测绝缘状态，防止因局部放电发展为贯穿性故障，保障“西电东送”等国家战略工程安全。

城市电网：城市变电站中的变压器需应对高负荷、密集布局，故障防御技术可预警设备过热、油色谱异常等问题，避免城市大面积停电。

配电环节

工业园区/商业综合体：配电变压器需满足多样化负载需求，故障防御技术可监测过载、三相不平衡等问题，延长设备寿命，降低运维成本。

二、工业制造领域

钢铁/化工/冶金

这些行业对电力供应的连续性要求极高，变压器故障可能导致生产线停机，造成巨大经济损失。故障防御技术可实时监测设备状态，提前预警绝缘老化、绕组变形等问题，确保生产安全。

轨道交通

地铁/高铁：牵引变压器是列车动力系统的核心，故障防御技术可监测过流、过压、局部放电等问题，避免因变压器故障导致列车停运，保障乘客安全。

电气化铁路：接触网变压器需适应复杂环境（如高湿度、盐雾），故障防御技术可预防绝缘劣化，提升设备可靠性。

船舶与海洋工程

大型油轮/LNG船：船用变压器需满足防爆、防腐蚀要求，故障防御技术可监测设备振动、温度异常等问题，避免因故障引发火灾或爆炸。

海上风电平台：变压器需适应海洋环境（如高盐雾、强风），故障防御技术可预防绝缘受潮、机械损伤等问题，保障海上风电场稳定运行。

三、交通运输行业

电动汽车充电基础设施

快充站/换电站：充电桩配套的变压器需承受高频次、大电流充放电，故障防御技术可监测设备过热、谐波污染等问题，避免因故障引发充电中断或设备损坏。

智能电网互动：变压器故障防御技术可与电动汽车V2G（车辆到电网）技术结合，优化电力供需平衡，提升电网稳定性。

航空与航天

机场供电系统：机场变电站中的变压器需满足高可靠性要求，故障防御技术可监测设备状态，避免因故障导致航班延误或取消。

卫星发射基地：变压器需适应极端环境（如低温、强辐射），故障防御技术可预防绝缘击穿，保障发射任务顺利实施。

四、数据中心与通信行业

超大型数据中心

数据中心对电力供应的连续性要求极高（如“五个九”可靠性），变压器故障可能导致服务器宕机，造成数据丢失或业务中断。故障防御技术可实时监测设备状态，提前预警绝缘老化、绕组变形等问题，保障数据中心稳定运行。

5G基站与通信网络

5G基站对电力质量敏感，变压器故障可能导致信号中断。故障防御技术可监测设备过载、谐波污染等问题，提升通信网络可靠性。

五、新能源与智能电网领域

储能系统

电化学储能电站：储能变压器需适应电池充放电的波动性，故障防御技术可监测设备过热、局部放电等问题，避免因故障引发火灾或爆炸。

抽水蓄能电站：变压器需满足频繁启停需求，故障防御技术可预防绝缘老化，延长设备寿命。

微电网与分布式能源

微电网中的变压器需适应多源互补、即插即用的运行模式，故障防御技术可实时监测设备状态，优化电力调度，提升系统韧性。

六、特殊环境应用

极端气候地区

高原/沙漠/极地：变压器需适应低温、强风、沙尘等恶劣环境，故障防御技术可监测设备密封性、绝缘性能等问题，避免因环境因素引发故障。

军事与国防

野外作战基地：变压器需满足移动式、快速部署需求，故障防御技术可监测设备振动、冲击等问题，保障军事行动电力供应。

舰船/潜艇：变压器需适应密闭空间、高湿度环境，故障防御技术可预防绝缘受潮、机械损伤等问题，提升设备可靠性。

大型变压器类设备故障防御领域有哪些知名研究机构或企业品牌

一、知名研究机构

沈阳变压器研究院股份有限公司

地位：国内唯一的变压器、互感器和电抗器科研开发机构，成立于1960年，位于沈阳国家级高新技术产业开发区。

贡献：

承担多项国家重大课题研究，荣获国家、省、市科学进步大奖35项。

参与制定行业标准，承担国际电工委员会（IEC）和国际大电网委员会（CIGRE）的国内技术归口工作。

拥有国家级变压器质量监督检验中心，具备特高压变压器试验能力，试验能力达亚洲第一、世界第二。

研究方向：短路强度、特高压变压器技术工程化研究，推动行业技术进步。

华北电力大学高压所

地位：高校研究机构，全玉生教授团队在高电压领域变压器内部绝缘故障和绝缘缺陷模型方面有超过20年的研究经验。

贡献：

研发成功变压器及电抗器的极早期故障预警技术，申请三项发明专利。

与上海福司特电力科技有限公司合作，推出POWERSAFE系列变压器极早期故障诊断装置。

研究方向：变压器极早期故障诊断、绝缘缺陷模型研究。

江苏电科院变压器状态监测、评估及预警技术研究柔性团队

地位：由江苏电科院组建，成员包括博士5人、正高级职称1人、副高级职称3人。

贡献：

通过数字化手段赋能变压器状态监测，推动“技术数字化升级”驱动“业务数字化转型”。

研究变压器状态监测新技术、故障预警技术、健康状态评估方法及故障应急处置技术。

研究方向：变压器健康管理、故障预警、数字化技术攻关。

二、知名企业品牌

国网华北分部及相关单位

贡献：

联合华北电科院、山西电科院、华北电力大学、南瑞继保、许继电气等11家单位，组建“产学研用”一体化团队。

研发《大型变压器（电抗器）故障主动防御关键技术及装置》，通过中国电机工程学会成果鉴定，技术达国际领先水平。

研制变压器主动防御成套装置，已在11台变压器上挂网试运行，实现故障主动防御。

技术亮点：

首次提出基于放电信号的变压器故障主动防御技术。

创新发展放电传感信号采集、智能识别与故障超前切除技术。

上海福司特电力科技有限公司

地位：专注于变压器及电抗器设备极早期故障诊断的企业。

贡献：

推出POWERSAFE系列变压器极早期故障诊断装置，可提前几个月对设备进行缺陷诊断。

准确判断故障严重程度、类型（绕组变形、局放、匝间短路及过热等）及部位。

经国网天津、浙江、河南、内蒙及南方电网等单位验证，准确率高达92%。

技术亮点：仅对电气量采样即可运算出变压器运行状态，实现极早期故障预警。

北京中瑞和电气有限公司

地位：在电力安全防护领域取得显著成就，产品广泛应用于全球多个国家和地区。

贡献：

研发变压器防爆保护装置、排油注氮灭火设备及高压绝缘电阻在线监测系统。

防爆型变压器保护装置打入国际市场，成为印尼PLN公司一级供应商、菲律宾国家电网唯一信赖的中国供应商。

技术亮点：针对油浸变压器电弧故障易爆易燃特性，构建全面高效的防护体系。

其他知名企业

西门子：全球领先的技术企业，提供变压器故障防御相关解决方案。

日立能源：全球技术领导者，为电力领域提供创新解决方案。

特变电工：国家级高新技术企业，生产变压器、电缆、开关等输配电设备。

中国西电集团：我国规模最大、成套能力最强的输配电设备研发制造基地。

许继电气：国内能源电力装备制造业领先企业，聚焦特高压输电、智能电网等领域。

大型变压器类设备故障防御领域有哪些招聘岗位或就业机会

一、研发与设计类岗位

变压器研发工程师

职责：负责新型变压器的研发工作，包括绝缘材料革新、智能化监控系统开发等。

技能要求：具备深厚的电力电子、电磁场理论功底，熟悉变压器设计规范，掌握仿真软件（如ANSYS、MAXWELL）的使用。

薪资范围：1-3万/月（根据经验、学历及企业规模有所差异）。

变压器设计工程师

职责：根据客户需求或项目要求，设计变压器的结构、参数及制造工艺。

技能要求：熟悉变压器设计流程，掌握AutoCAD、SolidWorks等设计软件，具备解决设计问题的能力。

薪资范围：1-3万/月（部分企业提供16薪等福利）。

高频变压器设计工程师

职责：专注于高频变压器的设计，满足特定应用场景（如新能源、轨道交通）的需求。

技能要求：具备高频电磁场理论、高频变压器设计经验，熟悉高频材料特性。

薪资范围：8千-1.2万/月。

二、试验与测试类岗位

变压器试验工程师

职责：负责变压器的型式试验、出厂试验及特殊试验，确保产品符合标准要求。

技能要求：熟悉变压器试验标准（如IEC、GB），掌握试验设备的使用，具备数据分析能力。

薪资范围：6千-1万/月（部分企业提供年底双薪、绩效奖金等福利）。

变压器试验主管

职责：管理试验团队，制定试验计划，协调资源，确保试验工作顺利进行。

技能要求：具备团队管理能力，熟悉变压器试验全流程，能够解决试验中的技术问题。

薪资范围：1-1.5万/月（13薪）。

三、生产与工艺类岗位

变压器工艺工程师

职责：制定变压器制造工艺，优化生产流程，提高生产效率及产品质量。

技能要求：熟悉变压器制造工艺，掌握工艺文件编制，具备解决生产问题的能力。

薪资范围：7千-1.5万/月。

变压器生产经理

职责：管理变压器生产团队，确保生产计划按时完成，控制生产成本。

技能要求：具备生产管理能力，熟悉变压器生产全流程，能够协调资源解决生产中的问题。

薪资范围：8千-1.2万/月。

四、运维与检修类岗位

变压器检修工

职责：负责变压器的日常检修、维护及故障处理，确保设备安全运行。

技能要求：熟悉变压器结构及工作原理，掌握检修工具的使用，具备故障诊断能力。

薪资范围：4-7千/月（部分企业提供绩效奖金、带薪年假等福利）。

变压器运维工程师

职责：负责变压器的远程监控、故障预警及运维管理，提高设备运行可靠性。

技能要求：具备电力设备运维经验，熟悉监控系统使用，能够处理运维中的技术问题。

薪资范围：根据企业规模及经验有所差异，部分高级岗位薪资可达1万/月以上。

五、销售与市场类岗位

变压器销售经理

职责：负责变压器产品的市场推广、客户开发及销售管理，完成销售目标。

技能要求：具备销售管理能力，熟悉变压器市场，能够制定销售策略并协调资源。

薪资范围：9千-1.2万/月（部分企业提供交通补助、扁平化管理等福利）。

市场工程师-变压器

职责：负责变压器市场的调研、分析，为产品研发及销售提供市场支持。

技能要求：具备市场分析能力，熟悉变压器行业动态，能够撰写市场报告。

薪资范围：1-1.8万/月（13薪）。

六、其他相关岗位

变压器绕线工

职责：负责变压器绕组的绕制工作，确保绕组质量符合要求。

技能要求：熟悉绕线工艺，掌握绕线设备的使用，具备质量意识。

薪资范围：6千-1万/月（部分企业提供绩效奖金、带薪年假等福利）。

变压器技术招聘岗位

职责：负责变压器技术人才的招聘、选拔及配置，满足企业人才需求。

技能要求：具备人力资源管理经验，熟悉变压器行业人才特点，能够制定招聘策略。

薪资范围：根据企业规模及经验有所差异。