电力变压器油色谱在线监测系统

电力变压器油色谱在线监测系统

牟品璋

国网内蒙古超特高压有限公司扎鲁特换流站，内蒙古通辽市028000

摘要：随着经济和电力行业的快速发展，变压器的安全运行由其自身所配备的保护承担，当其内部发生隐患或故障时，须由工作人员对其检查初步判断，再根据需要采取进一步分析措施，并根据实验室化验分析结果来确定故障部位及故障原因。这样的模式及时性差，不能快速诊断出其内部故障。而在线色谱分析系统可以快速准确的分析故障，并能实现24小时检测，在发生故障时及时报警。

关键词：电力变压器；油色谱；监测系统

引言：

我国是电力大国，电网的安全稳定对社会发展、企业生产、人民生活起着至关重要的作用。要保证电网的安全稳定运行，就对电网设备的安全运行提出了更高的要求，变压器作为电网中的承上启下的重要组成部分，其安全性尤为重要。目前电网已经进入“智能化、自动化”时代，就需要对运行设备提供24小时的安全保障。本文对变压器的日常巡检、故障诊断、故障处理进行探讨，对运用色谱在线分析系统辅助变压器的安全性、可靠性运行提出想法，为电力系统的安稳长周期运行奠定了坚实的基础。

1 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。

2 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 变压器油色谱在线监测系统组成与功能

2.1 变压器油色谱在线监测系统组成

油色谱在线监测系统由色谱分析模块、通信模块、电源模块及后台监控工作站等组成，如图1所示。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。

图1油色谱在线监测系统组成

2.2 变压器油色谱在线监测系统功能

电力变压器油色谱在线监测系统功能如下。完成变压器油色谱分析仪的数据采集。报警功能，超阈值范围报警。

故障诊断，依据《GB/T 7252—2001变压器油中溶解气体分析与判断导则》，完成故障诊断。

数据综合应用，基于变压器基本信息及对应的变压器油色谱数据的数据库管理系统，为变压器的状态分析积累数据，应用功能的分析流程如图2所示。

图2油色谱在线监测系统的分析应用流程

3 变压器油色谱在线监测系统应用

3.1 三比值实验分析

①存在载调压开关档位切换错误。动静触头切换错误。②电位开关存在放电痕迹，且调压开关同步性较差。③开关齿轮位置错误，且两开关切换室内转盘卡槽均偏离了原方位。综上所述，当油色谱分析存在乙炔含量超标和电位开关设计不当有着重要的联系，通过实验分析证明，油色谱在线监测能够对变压器故障性质做正确检测，达到变压器诊断要求。

3.2 气体采集与传输

当变压器内部的某一点发生故障隐患时,就会产生高浓度的混合油气向外扩散,在油气扩散区域设置油气采集系统及脱离装置，将油液脱去，将气体送至气体分析装置。针对不同性质的气体产生的时间与容量，气体采集系统将数据传输给分析装置并予以检测。在传输过程中，将采集气体的浓度与时间转换为4-20mA或0-20mA的电信号传输，信号的大小与气体成分及浓度相对应。

采集模块将电信号传至分析装置进行色谱分析。分析装置主要由传感器、检测电路与色谱分析软件组成，对工作环境有恒温、恒压等要求。温度的精确控制可以保证气体组分浓度测量的准确性。色谱软件包含色谱峰检测、峰面积的计算和时间测定等功能，并将分析检测后的数据转换为相关的电信号传输至控制模块。

3.3 控制模块

使用标准气样来准确标定出高低浓度区间及图谱后，设定程序。控制模块根据设定的控制程序来判断是否需要动作及报警。比如，若出现放电故障时，变压器油中就会含有氢气，且占比高达90%；若在高温故障时则会释放甲烷和乙烯，在总烃类的含量所占比重高达80%；若出现局部的放电情况，主要释放气体是氢气，次之是甲烷气体，就通常而言，氢气在氢与烃类的占比中高达90%，甲烷和烃类之比高达90%。因此，根据变压器运行时所释放的不同气体特征，对故障类型进行具体判断，就可以分析变压器的故障点及严重程度。

4 结束语：

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：

[1]文德斌，吴广宁，周利军，等.变压器局部放电在线监测技术现状及前景[J].电气化铁道，2010，21(5):17-20.

[2]操敦奎.变压器油中气体分析诊断与故障检查[M].北京:中国电力出版社，2005.

[3]陈云雷.变压器油中气在线监测系统的研究[D].上海：东华大学,2014.1578-1579.