你能承受吗？变压器停机的真正成本以及氢基变压器监控的案例

变压器故障时，哪怕只是几分钟的停机时间，也可能造成数百万美元的损失。然而，其后果远不止于此。根据变压器的位置和用途，故障可能使医院、空中交通管制系统或水处理设施等关键基础设施变得脆弱且无法运行。

好消息是，设施和运营人员不再局限于每年一次的检查来确定变压器的状况。对于负责维护关键服务和运营的公用事业运营商和工业设施而言，持续的在线监测能够提供至关重要的、定期的变压器健康状况信息和可视性。

有什么变化？持续监测一直以来都是个好主意。然而，现在新的传感器技术让持续监测变得经济实惠。

变压器异常事件最可靠的关键指标之一是液体绝缘中溶解氢 (H₂) 的存在。当今的技术提供了一种简单、经济高效的方法，可以可靠、准确地收集与这种关键气体相关的连续数据，这些数据可以帮助设施管理人员或公用事业公司对这些关键资产做出明智的决策，并提供即将发生的变压器故障的预警状态。

何时单独氢气成为关键指标？

基于氢气的在线变压器监测并非新生事物——事实上，它已经发展了几十年。20世纪70年代推出的首批“油中气”传感器为电网运营商提供了一种革命性的方法，可以及早发现内部故障。¹ “自20世纪90年代以来，变压器在线监测系统发展迅速，能够评估变压器所有主要部件的状况。[…] 这些技术虽然不能阻止变压器故障，但可以通过允许用户在运行期间采取纠正措施，来避免与变压器故障相关的高昂后果。”⁵ 2005年，采用膜萃取法的在线溶解气体分析（DGA ）监测器的引入，使得以百万分之一（ppm）为单位测量氢气成为可能，开启了变压器诊断的新时代。

基于这些技术进步，固态氢气传感器如今能够提供连续的监测数据。自问世以来，用于精确检测这种关键碳氢化合物气体并最大限度降低与其他气体交叉敏感性的技术不断发展：固态氢气传感器现在不仅能够提供氢气浓度的连续监测数据，还能提供油温、水分含量（以相对饱和度%和ppm表示）以及压力的连续监测数据。这些传感器体积小、价格实惠、免维护且无需校准。这些特性使其成为电网中关键变压器和低风险变压器的理想选择。

高风险要求技术改进

这项技术的革新正值关键时刻。如今，电网压力日益增大，风险也日益高涨。当前，该行业面临的挑战在以下领域带来了压力：

• 需求：随着电力消耗的增长和基础设施的老化，变压器故障的风险也随之上升。替换设备的需求也达到了历史最高水平，最长可达120个月，导致交付时间更长。
• 数据：向数字化变电站和智能电网的转变需要更多连续的数据来支持预测性维护。随着劳动力的变动以及经验丰富的“老员工”退休和离职，他们所传承的“部落知识”也随之消失，迫使新入行的员工在管理其职责清单中的一项变压器资产时面临困境。
• 决策：只有拥有可靠的数据支持，才能做出快速、明智的决策。更进一步说，拥有数据是一回事，但将数据转化为信息需要时间，理解数据想要传达的信息需要一套经过长期积累和培养的技能。变压器管理人员通常没有时间投入到做出完全知情的决策中。他们必须依赖手头的信息，这往往会延误调查或解决问题的进程，甚至更糟的是，他们可能被迫完全忽略实际情况。

在线监测变压器氢气含量在应对这些挑战中发挥着关键作用。它是变压器异常状态（包括局部放电、电弧放电和液体绝缘系统热劣化）的最早指标。利用氢气含量监测传感器，操作人员可以及早了解变压器的运行状况，从而在灾难发生前识别异常情况。

忽视变压器监测的多米诺骨牌效应

变压器发生故障时，其成本远远超过新变压器的价格。尤其是在工业和制造环境中，停机可能会产生多米诺骨牌效应：

• 生产和销售损失
• 设备和材料损坏
• 供应链延误
• 安全和环境风险
• 对客户体验和声誉的影响

根据ITIC和艾默生的一项研究，停机每小时会给大型企业造成超过5万美元的损失。2 对于持续运营的制造商来说，即使是短暂的计划外停机也可能导致巨额收入损失。下图摘自ITIC 2024年每小时停机成本报告，显示了受访者对每小时停机成本的预估。

示例：停机时间 Math3 – 变压器监控的论据

假设某设施每年 350 天全天候运行（计入 15 天的计划停机时间）。那么：

• 每年生产时间 8,400 小时（24 小时 x 350 天）
• 变压器意外发生故障。寻找并调试替换变压器需要 7 天（168 小时）。

也就是说，168/8,400 = 2% 的年生产能力永久性损失。

如果该设施每年产生 100 亿美元的收入，那么 2% 的停机时间将导致 2 万美元的损失，而这一切都源于一次变压器故障。

现代氢气传感器不再价格高昂。如今的固态传感器（例如 H2scan 生产的传感器）价格仅为传统单气体 DGA 系统和当今多气体系统的一小部分，却能提供持续可靠的监测，有助于检测早期故障，并增强您的 DGA 策略，避免数百万美元的损失。

只需少量资本投资，公用事业和工业运营商就可以：

• 在异常情况恶化之前识别早期异常
• 延长变压器寿命
• 降低保养成本
• 最大限度地减少计划外停机

“持续在线监测 […] 会立即通过警报或消息告知任何显著的状况恶化，提醒工作人员采取适当措施。”4 在线氢气监测不再只是“锦上添花”，而是一项节省成本的必需品。如今，有了价格实惠、无需维护的传感器，您无需再为哪台变压器选择单独的 DGA 监测器；现在，您可以评估整个变压器组的健康状况，避免灾难性故障，并做出更明智的数据驱动型维护决策。“持续在线监测可以构成 CBM 的基础，并有效降低意外灾难性故障的风险。”4

归根结底，真正的问题不是你是否负担得起，而是你是否负担得起不买？

经济高效的氢气传感器可实现全线变压器监控

对于面临各种变压器监控挑战的公用事业和工业运营，H2scan 提供针对特定操作环境设计的经过现场验证的解决方案：

GRIDSCAN® 5010：不间断持续监测

与传统传感器不同，H2scan 的GRIDSCAN® 5010可持续进行自校准，从而对具有高监控需求的变压器资产进行不间断监控。即使在最严苛的应用场景下，也能确保工业运营不会错过变压器劣化的关键早期预警信号。

HY-VAULT™ 系统：简化地下监控

与其他需要昂贵定制集成的产品不同，HY-VAULT™ 系统为一个由来已久的问题——如何安全且经济地监测地下变压器室（通常为危险且极其狭窄的空间）中的变压器健康状况——提供了一个创新的解决方案。HY-VAULT 首次使公用事业公司能够以经济高效的方式远程监测溶解氢气，从而轻松实现全系统部署。

想避免因变压器故障造成高昂损失，保障您的盈利吗？立即联系 H2scan，了解哪种基于氢气的变压器监测解决方案最适合您的运营需求。我们经过现场验证的技术能够有效防止昂贵的停机时间，并提供持续的数据洞察，帮助团队和管理人员做出明智的决策，从而带来卓越的投资回报率。访问 h2scan.com 或致电 661-485-3591，了解我们经过现场验证的氢气传感器技术如何助力您的运营。

参考文献：

1. 1. https://www.mte.ch/data/files/New%20technologies%20expand%20the%20performance%20range%20of%20Online-DGA-Systems.pdf
   2. https://itic-corp.com/itic-reports-surveys/2023-itic-reports-surveys-copy/
   3. https://elscotransformers.com/blog/the-cost-of-transformer-failure-in-manufacturing/
   4. CIGRE，变压器维护指南（445），2011 年。
   5. CIGRE，变压器可靠性调查（642），2015年12月

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初始故障识别图。来源：Bustamante，《用于变压器油在线监测的溶解气体设备：综述》，2019 年。

关于作者：Traci Hopkins

Traci Hopkins 于 2012 年 2022 月开始了她在电力可靠性领域的探索，当时她担任多个培训和教育部门的兼职讲师，教授变压器技术。不久之后，她转任国际市场诊断分析协调员，同时继续通过国际活动支持培训和教育。2 年，她加入 HXNUMXscan 担任拉丁美洲销售经理，负责在多个行业推广氢气传感技术。Traci 已获得 CRL、MTMP、MTRP 和 DPS 培训认证。Traci 还是 IEEE PES、资产管理专业人员协会和 WIRAM（可靠性和资产管理女性）组织的高级会员。