國網(wǎng)河南電科院：匠心守護(hù)電網(wǎng)設(shè)備 創(chuàng)新賦能民生用電安全
來源：中國能源新聞網(wǎng) 時(shí)間：2025-10-31 20:55
杜君莉 朱華 姬甜甜
電工材料作為電網(wǎng)設(shè)備的基石，其可靠性直接關(guān)系電網(wǎng)設(shè)備安全。因此，及早識(shí)別設(shè)備材料與結(jié)構(gòu)的潛在隱患，從而有效預(yù)防設(shè)備故障，是保障電網(wǎng)安全運(yùn)行的核心環(huán)節(jié)。
國網(wǎng)河南省電力公司電工材料性能檢測(cè)及評(píng)估技術(shù)實(shí)驗(yàn)室依托國網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院（以下簡稱“國網(wǎng)河南電科院”）組建，致力于解決全電壓等級(jí)電氣設(shè)備無損檢測(cè)和電工材料性能評(píng)價(jià)等關(guān)鍵領(lǐng)域難題，全力保障電網(wǎng)設(shè)備健康安全穩(wěn)定運(yùn)行。
破解超聲密碼，從“停電檢修”到“帶電速檢”
作為變電站的“核心樞紐”，變壓器在排查內(nèi)部結(jié)構(gòu)隱患時(shí)，需先停電排油。以500千伏變壓器為例，單臺(tái)排查至少5天，極易影響供電穩(wěn)定性。若對(duì)設(shè)備進(jìn)行帶電排查，金屬外殼會(huì)屏蔽內(nèi)部光、電信號(hào)，常規(guī)檢測(cè)又“束手無策”。
2020年，實(shí)驗(yàn)室科研人員多次深入全國超特高壓變電站調(diào)研，收集各類電力設(shè)備參數(shù)信息，將超聲技術(shù)“穿透性強(qiáng)、精度高、無輻射”的優(yōu)勢(shì)與陣列信號(hào)處理相結(jié)合，尋求新的解決方案。經(jīng)過半年多調(diào)試，團(tuán)隊(duì)突破金屬外殼屏蔽、設(shè)備內(nèi)部不均勻溫度場干擾等瓶頸，提出不均勻溫度場聲學(xué)信號(hào)逆向解調(diào)算法，通過解析溫度場對(duì)超聲波傳輸?shù)挠绊?，確定超聲信號(hào)傳播路徑，精確還原設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)位置與狀態(tài)。
這項(xiàng)“基于不均勻場下陣列聲學(xué)逆向解調(diào)算法的相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)”為裝備研發(fā)奠定了基礎(chǔ)，繼而，世界首套變壓器聲學(xué)成像測(cè)量裝置問世。這套斬獲十余項(xiàng)專利的電網(wǎng)運(yùn)維“明星產(chǎn)品”，已在300余臺(tái)套超特高壓變壓器、電抗器等設(shè)備隱患排查中“大顯身手”，無需停電排油，30分鐘內(nèi)完成內(nèi)部結(jié)構(gòu)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)隱患排查從“停電檢修”到“帶電速檢”。
此外，實(shí)驗(yàn)室針對(duì)變壓器套管膠浸式電容芯子內(nèi)部微缺陷檢測(cè)難題，提出“相位干涉全聚焦相控陣超聲成像技術(shù)”，徹底攻克大厚度絕緣材料內(nèi)部小缺陷識(shí)別難題。該技術(shù)不僅指導(dǎo)首臺(tái)套特高壓套管工藝改進(jìn)，還填補(bǔ)了國內(nèi)外特高壓套管電容芯子無損檢測(cè)空白，從源頭守住絕緣部件“安全關(guān)”。
洞穿視覺盲區(qū)，從“二維成像”到“三維溯源”
氣體絕緣組合電器（GIS）、氣體絕緣金屬封閉輸電線路（GIL）是電網(wǎng)又一類核心設(shè)備。
“以前我們用X射線二維成像觀測(cè)GIS、GIL內(nèi)部結(jié)構(gòu)，圖像重疊，分辨率低，亞毫米級(jí)缺陷隱患無法識(shí)別，造成早期隱患難以發(fā)現(xiàn)。”實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)帶頭人王朝華說。
實(shí)驗(yàn)室瞄準(zhǔn)“隱患早發(fā)現(xiàn)早治理”的目標(biāo)，在國網(wǎng)總部科技項(xiàng)目和國網(wǎng)河南省電力公司科技項(xiàng)目支持下，創(chuàng)新現(xiàn)場原位CT三維檢測(cè)技術(shù)。從反復(fù)打磨方案、到實(shí)地勘察與實(shí)驗(yàn)調(diào)整，團(tuán)隊(duì)在無數(shù)次試錯(cuò)與優(yōu)化中，提出緊湊半圓形掃查和分體式載重模塊快速組裝方式，將射線發(fā)射模塊與探測(cè)成像模塊分離，像“拼圖”一樣快速組裝，完美避開了設(shè)備間隔干涉，工裝動(dòng)態(tài)精度配合也精準(zhǔn)到了亞毫米級(jí)。面對(duì)圖像重疊難題，團(tuán)隊(duì)又研發(fā)出不完全三維重建與幾何角度糾偏算法，讓屏幕上原本重疊的陰影瞬間轉(zhuǎn)化為清晰的三維結(jié)構(gòu)——連0.5毫米的部件偏移或金屬顆粒都清晰可見。
歷時(shí)兩年，實(shí)驗(yàn)室科研人員成功研制出原位CT檢測(cè)裝置?！?span style="font-family: 微軟雅黑, "Microsoft YaHei"; font-size: 16px; margin-bottom: 10px; line-height: 2em;">現(xiàn)在檢測(cè)只需操作設(shè)備繞GIS掃2/3圈，‘三維影像’就像高清地圖，微小缺陷位置尺寸一目了然。為組合電器安全運(yùn)行再添‘保障鎖’。”實(shí)驗(yàn)室博士后杜君莉介紹道。
此外，實(shí)驗(yàn)室還瞄準(zhǔn)絕緣部件內(nèi)部微缺陷，提出微納尺度射線CT技術(shù)，牽頭制定絕緣部件射線檢測(cè)系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，讓射線技術(shù)成為紙質(zhì)絕緣材料質(zhì)量控制的“行業(yè)標(biāo)尺”。這項(xiàng)技術(shù)已為數(shù)百臺(tái)變壓器、換流變?cè)O(shè)備甄選絕緣部件，直接推動(dòng)絕緣材料行業(yè)質(zhì)量管控升級(jí)。
賦能行業(yè)生態(tài)，從“技術(shù)突破”到“生態(tài)落地”
無論是超聲檢測(cè)的“聲學(xué)密碼”，還是射線CT檢測(cè)的“三維慧眼”，實(shí)驗(yàn)室深知一項(xiàng)技術(shù)的價(jià)值不僅在于突破“卡脖子”難題，更在于轉(zhuǎn)化為行業(yè)可復(fù)用的標(biāo)準(zhǔn)、可傳承的人才與可推廣的生態(tài)。
目前，實(shí)驗(yàn)室通過多年深耕，研制出多套先進(jìn)超聲、射線類先進(jìn)檢測(cè)裝備，授權(quán)發(fā)明專利100余項(xiàng)，編制各類標(biāo)準(zhǔn)10余項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)期刊論文60余篇，將多年超聲與CT檢測(cè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提煉成冊(cè)，聯(lián)合出版10余部專著，把技術(shù)的檢測(cè)原理、缺陷判定方法、實(shí)操技巧融入書中，成為行業(yè)“知識(shí)寶庫”。同時(shí)，開展覆蓋無損檢測(cè)新技術(shù)、設(shè)備運(yùn)維管理培訓(xùn)，采用“理論授課+案例拆解+現(xiàn)場實(shí)操”模式，累計(jì)培訓(xùn)近400學(xué)時(shí)，惠及1200余名從業(yè)者，讓基層人員也能熟練掌握先進(jìn)超聲與射線CT檢測(cè)技能。
憑借超聲與CT技術(shù)的卓越突破，實(shí)驗(yàn)室先后獲“鄭州市工人先鋒號(hào)”“國網(wǎng)河南電科院先進(jìn)班組”等稱號(hào)，榮獲省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)20余項(xiàng)，相關(guān)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)已在全國十余省份推廣應(yīng)用。從“聲學(xué)”到“影像”，從“技術(shù)突破”到“行業(yè)賦能”，實(shí)驗(yàn)室以超聲、CT雙輪驅(qū)動(dòng)的檢測(cè)技術(shù)創(chuàng)新，為超特高壓電網(wǎng)設(shè)備安全運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)支撐，更以“人民電業(yè)為人民”的使命擔(dān)當(dāng)，為新型電力系統(tǒng)建設(shè)注入強(qiáng)勁動(dòng)力。
“攻堅(jiān)電網(wǎng)安全生產(chǎn)運(yùn)行重大問題與技術(shù)難題，就是國網(wǎng)河南電科院人的初心和使命。”國網(wǎng)河南電科院輸變電中心負(fù)責(zé)人說。正是憑著這份堅(jiān)守和認(rèn)真，國網(wǎng)河南電科院才涌現(xiàn)出諸如電工材料性能檢測(cè)及評(píng)估技術(shù)實(shí)驗(yàn)室等團(tuán)隊(duì)，他們用技術(shù)解決了一個(gè)個(gè)難題、避免了一項(xiàng)項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步保障了河南電網(wǎng)的高質(zhì)量發(fā)展和民生用電安全。
責(zé)任編輯：楊娜
