在线油色谱检测技术在变压器运行中的应用

王 炯，单 锋

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台 317200）

1 概述

变压器油是电器绝缘油中最主要的产品，其主要作用是：保持变压器内部的绝缘，不至于发生短路和电弧；带走变压器运行中产生的热量，使其运行温度不至于过高。

在正常情况下充油电气设备内的绝缘油及有机材料在热和电的作用下，会逐渐老化分解，产生少量的各种低分子烃类及一氧化碳、二氧化碳等气体，这些气体大部分溶解在油中。当设备内部存在潜伏性过热或放电故障时，就会加快这些气体的产生速度，随着故障发展，分解出的气体形成气泡，不断溶解在油中。在变压器里，当产生速率大于溶解速率时，会有一部分气体进入瓦斯继电器内。

实践证明，故障气体的组成和含量与故障的类型和故障的严重程度有密切关系。因此，分析溶解于油中的气体，能尽早发现设备内部存在的潜伏性故障并可随时掌握故障发展的情况。当变压器的气体继电器内出现气体时，分析其中的气体组分，并同时分析变压器本体油样中的溶解气体组分含量，有助于对设备情况作出正确的判断。

2 桐柏电厂变压器油色谱在线远程监测系统介绍

桐柏电厂采用了MGA2000-6H变压器色谱在线监测系统，可定量、自动、快速的在线监测变压器等油浸式电力高压设备的油中溶解故障气体的含量及其增长率，并通过故障诊断专家系统早期预报设备故障隐患信息，避免设备事故，减少重大损失，提高设备运行的可靠性。该系统作为油色谱在线监测领域的权威产品，为电力变压器实现在线远程DGA分析提供稳定可靠的解决方案，是电力系统状态检修制度实施的有力保障。

MGA2000-6H变压器色谱在线监测系统由现场监测单元（色谱数据采集器MGA2000-6H-01）、主站单元（数据处理服务器MGA2000-6H-02）及监控软件（状态监测与预警软件MGA2000-6HV2.0.3）组成。现场监测单元即色谱数据采集器由油样采集单元、油气分离单元、气体检测单元、数据采集单元、现场控制处理单元、通讯控制单元及辅助单元组成。其中辅助单元包括置于色谱数据采集器内的载气，变压器接口法兰、油管及通信电缆等。其组成示意图如图1所示。

图1 MGA2000-6H变压器色谱在线监测系统组成示意图

3 MGA2000-6H变压器色谱在线监测工作原理

MGA2000-6H变压器色谱在线监测系统工作时，采用真空差压方式将变压器油吸入到油样采集单元中，通过油泵进行油样循环；油气分离单元快速分离油中溶解气体至气室，内置的微型气体采样泵把分离出来的气样输送到六通阀的定量管内并自动进样；在载气推动下，样气经过色谱柱分离，顺序进入气体检测器；数据采集单元完成AD数据的转换和采集，嵌入式处理单元对采集到的数据进行存储、计算和分析，并通过RS485/CAN/100M以太网接口将数据上传至数据处理服务器（安装在主控室），最后由MGA2000-6HV2.0.3状态监测与预警软件进行数据处理和故障分析。如图2所示。

图2 MGA2000-6H系统原理示意图

4 MGA2000-6H变压器色谱在线远程监测网络

桐柏电厂MGA2000-6H变压器色谱在线监测系统通过局域网数据连接及GPRS网络实现网络远程功能，两个通道互为冗余，用户可以在远端显示监测界面、数据查询、参数设置等现场具备的全部功能。

（1）有线接入方式：

MGA2000-6H系统可以组成三级远程变压器色谱在线监测网络。一台数据处理服务器（MGA2000-6H-02）设置在电厂中央控制室机房，通过100M以太网控制多台色谱数据采集器（MGA2000-6H-01），每一台色谱数据采集器（MGA2000-6H-01）对应监测一台电力变压器。

MGA2000-6H 系统可以通过数据处理服务器（MGA2000-6H-02）接入局域网，局域网上的任一终端浏览器都可以在获得授权的条件下浏览数据处理服务器（MGA2000-6H-02）数据库中的监测数据和有关系统信息。

厂端数据处理服务器和厂家的远程监控中心可以通过Internet网进行远程监测和远程维护。

（2）GPRS接入方式：

MGA2000-6H系统利用无线网络资源组成基于GPRS的在线监测网络，使只要能登录上Internet网络的PC都能查看监测数据。

专职人员配备GPRS接收端，便于及时分析变压器在线色谱监测数据，了解变压器运行状态。

5 变压器在线油色谱分析在桐柏电站变压器运行中的应用

MGA2000-6H变压器在线油色谱系统提供的数据种类主要有：历史数据、实时数据和谱图数据，针对这些数据各自的特点，系统提供了各种直观、生动的表现方式以及丰富强大的控制功能（见图3，表1）。

表1 1号主变1月份色谱在线监测报表

图3 桐柏电厂1号主变1月份油色谱在线监测数据趋势图

桐柏电厂变压器色谱在线监测装置为变压器实际运行状态监测提供了可靠的监测数据，通过各类图表的数据反馈，使监测人员能实时了解变压器的运行状态，及时发现变压器运行中的异常，与常规油色谱试验室数据的分析报告对比，并辅以主变压器的其它电气试验结果，为主变压器状态评估提供判据，为变压器运行、检修提供参考依据，为制定合理的主变压器运行、检修策略提供指导性的意见。

6 结语

常规的实验室油色谱分析法判断故障的可靠性高，但存在一系列不足之处，不仅脱气过程中可能存在较大的误差，而且检测曲线的人工修正也会加大误差，并存在作业程序复杂、时效性差、检测周期长、运行人员无法随时掌握和监视本站变压器的运行状况等缺点，不能充分发挥油色谱分析法的有效性和优点。因此变压器油中溶解气体色谱分析的在线监测就成为安全、可靠运行的有效手段之一。

目前，变压器检修实行计划检修制度，而计划检修不可避免会存在检修过剩或检修不足的问题。检修过剩造成人力、财力、物力的巨大浪费，导致设备利用率降低，而且对正常设备可能造成损伤；检修不足可能导致设备的事故隐患。采用在线监测技术可以有效避免这些问题，并为最终实现变压器的状态检修提供了条件。

[1]电力行业电厂化学标准化技术委员会.电力用油、气质量、试验方法及监督管理标准汇编[M].北京：中国电力出版社，2001.

[2]孙坚明.电力用油（气）[M].电力行业油、气分析检验人员考核委员会；国家电力公司热工研究院，1996.