应用变压器油色谱分析判断变压器故障

应用变压器油色谱分析判断变压器故障

白文明

内蒙古电力（集团）有限责任公司锡林郭勒供电分公司  内蒙古自治区锡林浩特市  026000

摘要：基于油中溶解气体的色谱分析是监测变压器内部故障的重要方法。随着目前国家电网的迅猛发展，此项技术也在不断改进，色谱分析的在线监测方法的研究也越来越受到关注。变压器在线监测己经越来越为人们所重视，在线监测的准确率将逐渐提高，并将完全取代定期巡检。这不仅能在经济上减少变压器定期检修及事故维修的费用，而且能够保证电网安全运行的可靠性。实行变压器在线监测是变压器检测的必然趋势，也将进一步推动变电站自动化程度的提高。

关键词：城是轨道交通台；客流运输；组织方案优化

引言

        电力系统的安全运行，必要条件是设备的运行安全，在众多运行环节中，关键环节的关键设备就是变压器。在长期运行的情况下，电力设备，比如变压器出现运行事故也是情有可原。但设备故障运行，对其本身损害并不大，更大的损失是间接损失。对于整个电网运行,电力变压器应属于所有电力设备的上游环节，若其发生重要事故，造成的后果会非常严重。所以，对于电网中电力变压器在线监测技术的研究具有非常重要的工程实际意义。

一、变压器油中气体在线监测技术概述
1、变压器油中气体在线监测原理

        在线变压器油分析技术的基本原理和常规油中气体的检测方法原理本质是相同的，采用在线自动油气分离单元实现自动脱气是这两种方法的关键区别所在。在线变压器油分析技术是气体自动进入相关相，并在相对应的电气开关控制下，通过特制的色谱柱进行分离，使用特定检测器对分离出气体进行检测，气体电信号的采集与处理分析通过数据采集装置实现,以确定油中溶解气体的含量以及是否处在正常的范围。

2、变压器在线监测油气分离基本要求

        油中取气体是变压器溶解气体监测的重要节点。此过程的误差因素主要来自于脱气过程。六种被溶解与油中的主要气体的在线的自动的分离要求分离装置的要求就会很高，它是实现变压器在线监测的重要条件，变压器中的绝缘油也会因此过程被污染，平衡时间也会相对变短。在变压器运行过程中，常出现--些紧急情况，需要迅速的对气体进行分离监测，一般少于24小时，对于特殊的情况，如较强烈的内部故障，需要达到2小时。此外，为保障监测的连续性分离原件的寿命也有较高的要求，一般需要达到6年，甚至更高。

3、常规油中气体分析存在的不足

        从技术角度来看，色谱分析应该是一种物理过程的分析检测技术，其作用是将收集到的溶解于油中的气体的各个组分一一分离出来,再由鉴定器对各自的浓度进行测定。此时，色谱柱发挥分离功能，而固定相对气体具“吸附”和“解附”作用，它是由一些固体填充剂构成。色谱分析是根据流动相气体进行分析的，这些流动相气体就是被充进色谱柱的气体，如氩、氮等。根据物理性质，气体分子跟固体分子会发生相互作用，致使混合进入色谱柱的气体重新分配，最后形成的结果是各相组成不同，而把它们之间相互运动，即分配系统不同。
各相的构成成分的气体随吸附量的增加而时间增长，即分配系统值越大时间越长，致使这些气体在色谱中的运动速度不同，这种差异会在进入色谱柱之后反复区分，最终会有区别的从色谱柱中流出，因为极具灵敏性，即使是浓度很少差异很小的气体，运动速度也会逐渐被拉开。从而完成了分离。需要分离的固定气体，会因固定相的材料不同，会有不同的适应结果。活性炭、硅胶、一些高聚物如碳分子筛、聚芳香经的高分子多孔小球等。

        固定相材料的选择,特征气体在其上的分配系数不同,对于它们的热稳定性、化学稳定性也有较高的要求，禁止气体与材料之间存在化学反应。但是，现阶段还不能确定流出气体的先后顺序。对于分离后的气体的鉴定区分，就用所谓的鉴定器，它作为色谱仪的重要组成部分，要求具有对气体区别较好的灵敏性，它的功能原理是能快速对气体种类及浓度做出反应。并且，因为特殊功能，对其重复性、不受温度和气流的影响也较高。目前，常规油气分析法已经得到广泛应用，在随着在线监测状态检修的快速发展，快速准确检测的要求越来越高，也逐渐暴露常规油中气体检测方法的一些缺陷。

(1)实验条件限制。常规油气检测采用氢焰离子化检测法，，必须在实验室中进行，而且过程较为复杂;

(2)取油过程繁杂、误差较大、成本较高;

(3)造成的误差因素较多，如取样不合格，操作不规范等;

(4)对于潜在故障的分析及对未来故障的预判较差，因为其检测周期较长，一般为3月左右;

        另外，常规油中气体检测所需设备昂贵，技术人员较少，每个变电站设置一个油气分析仪不现实，那么资料的不完备，对于变压器的监测就会不准确，对事故的预判就会降低。

二、变压器油色谱在线监测技术

1、基于油气监测的复合分布式传感器技术分析

        通过对变压器油中溶解气体的在线监测,发现运行中的变压器存在的安全隐患，并能够可靠预测变压器寿命，这种技术具有良好的应用前景。

        本文依托北京某调试中心所承接工程项目,选择北京电网某变电站内变压器油为对象,采用本文作者参与设计的对基于分布式传感器技术的变压器油色谱在线监测技术应用装置，进行研究分析。

2、电力变压器油色谱在线监测技术实现

        北京某变电站针对SFSZ型变压器用油中六种溶解气体，采用一种在线监测装置，原理构造的装置示意图,图中复合分布式传感器是-一个传感器阵列，以便于对比各传感器应用原理不同。当气体H,、CH,、CH、CH,、CO,通过此复合分布式传感器时，传感器内不同单元遇到其特征气体会做出反应。

        采用色谱分析理论，应用动态顶空（吹扫-捕集）脱气技术和高灵敏度微桥式检测器等，实现对变压器油中气体组分的监测。具有监测灵敏度高、分析周期短、和实验室数据可比的特点，是真正意义上的色谱在线。整套系统集色谱分析、专家诊断系统、自动控制、通讯技术于一体，通过对绝缘油中溶解气体的测量和分析，实现了对大型变压器内部运行状态的在线监控，能够及时发现和诊断其内部故障，随时掌握设备的运行状况。

        装置使用的现场主机通过直径3-4毫米油路管与变压器的取样阀连接即可工作，主变无须停电，无须退出瓦斯保护。装置外形小巧，主机拆装方便。分析周期短:稳定、进油、脱气、色谱分析全过程小于2小时。采用无线通信方式:数据传输通过GPRS无线网络或敷设站内通信光缆，可随时远程设定试验周期和报警值。人机对话界面人性化，软件功能强大。

        通过该套系统软件，可以实现对主变油中氢气、甲烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳等气体实时监测;工作站主界面人性化;各监测功能齐备;各类监测气体数据即时、可靠。如图通过对变压器油中氢气、甲烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳等气体进行了数据采集和分析，采用三比值法和立方图，即直观的观察出比值的变化趋势，也表示出了比值和故障的关系。

        结语：对于一个电力系统而言，它的稳定性、经济性和可靠性都非常重要。而变压器绝缘油溶解的气体在线监测方法,其基本原理是通过气体传感器对故障特征气体进行监测，通过色谱分析仪分析气体色谱分析并对故障进行诊断。进而掌握或者判断变压器潜在的或者正在发生的故障,使工作人员能够及时的做出处理;从而使得通过油气分析提高对变压器故障的诊断。

 参考文献：

[1]李雅璇. 油色谱分析技术在电力变压器故障检测中的应用[J]. 电子技术（上海）, 2021(1):2.

[2]李娟. 油色谱分析技术在电力变压器故障中的应用[J]. 商业2.0(经济管理), 2021(13):1.

[3]康振华. 大型电力变压器油色谱在线监测技术与案例分析[J]. 华电技术, 2018, 40(3):5.