必须承担更多任务的电网——提升变压器过载能力的可能性、极限与风险

全球电力系统正面临来自电气化、可再生能源发电、数据中心和工业增长日益增长的需求。与此同时，由于设备交付周期漫长、供应链受限和成本上升，公用事业公司在交付新基础设施方面面临的挑战也越来越大。因此，行业正在从传统做法转向更注重充分利用现有资产。
变压器是这一挑战的核心。电网中的变压器通常在额定容量以下运行，以确保在一台相邻变压器退出运行时仍有备用容量可用。虽然这种做法保障了可靠性，但在正常运行期间可能使大量容量闲置。
从历史上看，变压器过载一直被视为罕见的紧急事件。然而，现代电网日益需要灵活性，不仅是在事故状态之下，也包括支持检修活动、适应潮流变化以及管理网络约束。
重要的是，我们对变压器行为的理解已经发生了变化。热建模、绝缘老化研究、水分评估和在线监测方面的进步，如今提供了远高于许多负载规程最初制定时的变压器状态可见度。光纤温度监测、溶解气体分析（DGA）和水分传感器等技术，提供了超越静态负载限值的机会，可在国际电工委员会标准 IEC 60076-7 和 IEEE C57.91 既有指南的基础上，实现基于状态、以风险为依据的资产管理。
数字孪生与监测、传感器和热建模方面的进步一道，有潜力深化对变压器状态和过载能力的理解。这些工具未来可能支持就资产负载作出更明智、基于风险的决策。在 2026 年国际大电网会议（CIGRE）巴黎会议上，与会者就他们会向变压器数字孪生提出什么问题给出了反馈。最常见的回答惊人地一致：我今天最大可以带多少负载？还剩多少寿命？我是否适合继续运行？我何时需要检修？这些正是公用事业公司在努力从现有设备群中释放额外容量时所提出的问题。
认识到这一主题的重要性，国际大电网会议（CIGRE）研究委员会 A2 成立了新的联合工作组 A2/D1.82，通过结构化的失效模式、影响与危害性分析（FMECA），评估提高长时和短时紧急负载限值的潜力。这项工作将考察老化机理、水分行为、气泡形成风险、热建模、部件限制、监测技术和风险缓解措施。目标并非简单地提高负载限值，而是理解提高变压器负载的可能性、局限性、风险和后果，并为决策提供更透明的依据。
潜在效益十分显著：缓解网络瓶颈、推迟资本投资、提升系统韧性，并在能源转型期间更好地利用现有资产。然而，这些效益必须与温度升高、绝缘老化、部件性能劣化以及潜在失效后果所对应的风险相权衡。
变压器将在释放网络容量方面发挥日益重要的作用。国际大电网会议（CIGRE）A2 研究委员会旨在通过协作和运行经验共享，制定有助于资产所有者安全释放其变压器设备群中已有能力的指南。问题已不再是变压器能否承担更多，而是我们如何有信心地、负责任地利用这一能力。