变压器油色谱在线监测仪的研究

变压器油色谱在线监测仪的研究

黄增柯

（1广西大学电气工程学院广西南宁530004；2广西电网有限责任公司南宁供电局广西南宁530000）

摘要：介绍电力变压器油色谱在线监测系统的基本原理、系统组成，对系统采集到的数据进行了应用分析，准确地确定了电力变压器的状态，为实现设备的状态检修提供了依据，明确指出油色谱在线监测系统，对电力变压器运行、故障诊断分析及开展状态检修具有一定的实用意义。

关键词：电力变压器；油色谱；状态检修

引言

随着电力企业的不断发展，油色谱在国内的应用也断增多，技术也随之成熟完善。油色谱的在线监测根据油气分离与监测方法不同可分为：气相色谱法、光声光谱法、红外线光谱法、燃料电池发，其中气相色谱法是国内应用最广泛、最完善的技术。通过不同的技术方法将油中溶解的气体进行离线或者在线含量分析，根据气体各组分的含量来判断设备中隐藏的缺陷。

1油色谱在线监测系统工作原理

变压器油色谱在线监测系统，首先油样采集单元采集油气分离后的故障特性气体；通过载气把混合故障气体载入色谱柱，色谱柱把故障特性气体分离；分离的气体依顺序进入气体传感器；气敏传感器按出峰顺序对故障特性气体，H2、CO、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO2等分别检测，并转换成电信号；采集单元完成数据的转换和采集，并对采集到的数据进行存储、计算和分析，得到故障气体各组份及总烃含量，并通过以太网传至数据处理服务器，后台故障诊断专家系统对变压器油色谱数据进行综合分析诊断，完成变压器故障的判定。

2油色谱在线监测的意义和重要性

电力行业中传统的计划经济模式，正在逐渐被依据运行状态来计划检修模式取而代之，该模式来源于设备运行状态正式智能在线监测系统。通过设备运行状态检查与维修工作的开展，在对计划检修局限性进行攻破的同时，还能对设备运行中隐含的问题进行迅速发现，进而采取相关措施，迅速开展设备故障维修工作，最大限度减少事故的发展，增加机械设备的使用时间。通过变压器油色谱在线监测系统，能够在工作现场，直接对变压器开展油色谱在线监测工作，并判定相关故障问题，系统在对变压器运行情况进行第一时间掌控的同时，还能察觉其所存在的问题，针对这些问题专家系统还会开展自主分析工作，为运行工作人员故障处理工作提供便捷。相比较于传统的油色谱分析，利用油色谱在线监测系统，能够实现分析结果误差的明显减少，提升故障分析诊断结果的可靠性能。利用该系统，主控室能够在线检测各台主变油色谱分析巡回与电气异常的多征量，并诊断分析所存在的问题。除此之外，通过油色谱在线监测，还能够对联机开展检测与诊断工作，确保整个变电站运行状况在线监测与诊断工作的完成。通过变压器油色谱在线监测，能够对传统的检查维修方式进行转变，将预防检修方式转变成预知检修方式，在实现变电站运行管理水平提升的同时，还能够有效降低设备故障的发生率，增加设备使用时间。

3油色谱在线监测仪的组成与装置结构

油色谱在线监测仪由色谱分析模块、通信模块、电源模块及后台监控工作站等组成。绝缘油色谱分析模块：油气分离单元，气体检测单元，控制单元等。完成变压器绝缘油样采集、油气分离、自动取样、组份分离、组份检测等工作。载气装置把样本气体组分，通过流动性气体载入色谱柱进行分离。油气分离单元采用色谱柱高效、快速分离出变压器油中的溶解气体；气体检测单元采用微桥式检测器，流速稳定、体积小灵敏度高，与实验室内色谱分析水平相近。通信模块：完成数据及控制指令的传输功能。在油色谱在线监测系统的组成部分中，主要包括组分分离模块、油气分离模块、组分检测模块以及数据后台处理与状态诊断模块。由于各个生产厂家自身存在的区别，其关键技术主要通过，组分分离模块、油气分离模块与组分检测模块技术的差别体现出来。

（1）油气分离模块：所谓的油气分离模块指的，利用化学物理方法，从油溶剂中，将油中溶解的气体分离出来，倘若油气分离工作开展的不充分，会对后续组分离工作造成影响，进而影响检测结果的准确性。现阶段，真空法、薄膜渗透法与顶空法是最为主要的油气分离方法。

（2）组分分离模块与检测模块：当前，关于气体分离与检测模块方面，主要包含两种方法。第一，通过色谱柱，对油气分离模块开展分离工作，进而获取气体中的各组分，然后利用专用传感器，开展相关检测工作；第二，利用单一气体敏感的检测器，检测气体各个组分。在对气体各组分开展检测工作的过程中，与传感器法相比较，检测器法对仪器配置、使用条件以及维护工作方面所提出的要求比较严格，然而，检测器法的检测原理基本等同于实验室环境中的仪器原理，能够使在线监测数据和实验室试验数据的一致性得到保障，有利于后续研究与分析工作的高效开展。

（3）数据处理及状态诊断模块：在数据处理及状态诊断模块的组成部分中，主要包括后台数据采集处理、后台数据传输以及状态诊断三个部分。通过各组分浓度、产气速率与物质量比值，与三比值法、特征气体法等方式方法联系起来，能够对被监测设备开展相关状态诊断工作。

4变压器油色谱在线监测系统的应用实例

某水电站3号主变曾安装了某省理工监测设备有限公司的MGA2000-6系列变压器色谱在线监测系统，此监测系统主要是用来在线监测变压器等充油式高压设备油中溶解的故障特征气体（H2、CO、CH4、C2H4、C2H2、C2H6）的含量及其增长率，并通过故障诊断专家系统早期预报设备故障隐患信息。该色谱在线

监测系统分析周期短，分析周期可调（最短分析周期可设为1小时1次），适合色谱跟踪分析。通过比较油色谱数据，我们可以发现，在线油色谱数据变化情况基本等同于离线油色谱数据变化情况，但是，从数据绝对值方面来说，二者之间存在着显著的差别。除此之外，在在线油色谱数据中，具备良好的连续性与稳定性，能够将变压器的健康情况正确表现出来。在变压器油色谱在线监测系统中，不单单能够对油色谱数据的变化情况，开展实时监控工作，还能够开展数据分析与故障诊断等工作，在对变压器故障类型进行判定的过程中，应用最为普遍的故障诊断方法包括三种，即改良三比值法、立方体图示法、大卫三角形法，利用这三种故障诊断方法，分析并诊断某变电所1号主变的油色谱在线监测数据。通过利用这三种诊断方法，均得出在某水电站3号主变出现了油中热故障特征气体组份含量、乙炔组份含量增长中过热故障，为了对判断结果的精确性进行验证，运用改良三比值法，计算离线油色谱数据，计算结果也表明确实存在着中过热故障，该结果与在线油色谱数据三种诊断方法结果相同，所以，可以保障油色谱在线监测故障诊断功能的精确性。

结语

变压器的故障诊断系统是一个复杂的系统，不能依靠单一的特征参数来准确判定故障类型、部位、程度和趋势，要从电、机械及化学等多视角、多参量，来综合评价，形成多判据共同指向某一故障特征，才能更有效、准确地诊断变压器的各类故障。变压器油色谱在线监测系统的应用是实现变压器状态检修的重要基础之一，其应用的重要性已经显现出来，并将成为电力系统应用中的重要发展趋势。相关人员更加需要对变压器油色谱在线监测系统的应用予以深入分析与研究，让其获得更大的发展空间。

参考文献：

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