在线色谱监测装置在湖南电网中的应用

黎刚，周舟，胡旭，刘小玲，沈琳奇

(1． 湖南省电力公司，湖南 长沙410007; 2． 湖南省电力公司科学研究院，湖南 长沙410007; 3． 湖南省电力公司检修公司，湖南 长沙410015)

电力系统的主设备变压器运行状态的安全与否直接关系着整个电力系统的稳定。实时监测变压器的状态，尽早发现变压器的潜伏性故障隐患，对于保证变压器的正常工作具有重要意义〔1-2〕。

作为判断变压器运行状况的常用方法，气相色谱法的优点是能够进行油中溶解的各种气体浓度的定量分析，几十年来取得了巨大的成功，形成了系列标准。但在实验室进行色谱试验不易监测故障气体早期生成的速度，繁琐的人工操作可能引起结果误差，而且由于检测周期的限制，无法在2 次试验的时间间隔内对变压器进行有效的监测，不利于预防设备事故的发生〔3－5〕。直到单组分气体在线监测仪以及多组分气体在线监测仪的问世才使状况缓解〔6〕。变压器在线色谱监测装置能够在线持续监测特征气体含量，提供气体变化趋势信息，及时发现潜在故障预测寿命，对实现状态检修具有决定性的作用。有文献〔7〕记载，日本实施在线色谱监测及故障诊断后，设备事故率减少75%，维修费用降低25.5%。近年来，在线色谱监测装置在我国得到广泛应用，国家电网公司已制定相关运行、安装、检验规范要求〔8－10〕。

1 在线色谱安装情况

目前，湖南电网在线色谱监测装置共安装有32 台，来自3 个生产厂家，其中500 kV 变电站安装30 台，220 kV 变电站、110 kV 变电站安装各1台。具体安装情况见表1 所示。

表1 在线色谱监测装置安装情况

表1 中曾家冲变电站在线色谱监测装置由于无载气的原因目前暂处于停运状态，岗市变电站岗复线高抗在线色谱监测装置数据通讯功能存在故障，暂时无法显示在线测量数据，其余28 台在线色谱监测装置均处于在运状态，且数据通讯功能正常。

2 在线色谱运行情况

针对上述在运的28 台在线色谱监测装置，使用实验室离线色谱(带电检测)与在线色谱测试结果开展比对工作，按照公式(1)－(2)考察在线色谱监测装置测试数据准确性，根据相对与绝对测量误差的大小以及文献〔11〕技术要求，可将在线色谱监测装置分为A 级，B 级和C 级，等级划分标准如表2 所示。

表2 比对试验测量误差要求及等级划分标准

根据表2 的等级划分标准，28 台在线色谱监测装置所测量的7 个气体组分以及总烃(共8 项)检测参量的测量误差等级分布情况如表3 所示。

针对所测量的8 项检测参量，将上述在线色谱监测装置的测量误差等级分布进行统计，结果如图1 所示。

表3 在线色谱监测装置测量误差等级分布 台

图1 在线色谱监测装置不同检测参量的测量误差等级分布情况

从图1 中可以发现，氢气和乙炔作为油中溶解气体中较重要的组分，其测量误差相对较小，绝大多数在线色谱监测装置氢气和乙炔的测量误差属于A 级或B 级，两者测量误差不合格的装置台数均为2 台，仅占总台数的7%，这说明湖南电网在运的28 台在线色谱监测装置对于油中溶解的氢气和乙炔的测量是比较准确的，这对于监测和预报变压器潜伏性故障是非常重要的。甲烷、乙烯、乙烷以及总烃的测量误差则相对较大，主要反映在四者的测量误差不合格的装置台数分别为8，4，7，10 台占总台数的28%，14%，25%，36%;引起这种误差的原因主要可能是因为传感器的漂移引起。一氧化碳和二氧化碳的测量误差则更大，两者的测量误差不合格的装置台数分别为17，23 台占总台数的61%，82%;其中一氧化碳的测量误差可能与一氧化碳气体分离有关，而二氧化碳的测量误差则是受其固态电化学传感器自身寿命所制约，这一点可以从6 台在线色谱监测装置二氧化碳测量数据为0 反映出来。

针对不同生产厂家，进一步研究28 台在线色谱监测装置所有检测参量的测量误差等级分布情况，结果如图2 所示。

图2 不同厂家在线色谱监测装置所有检测参量的测量误差等级分布情况

结果显示，湖南电网中厂家N 所生产的13 台在线色谱监测装置的104 项检测参量的测量误差达到A 级的52 项、达到B 级的19 项、达到C 级的6项、不合格的27 项，分别占所有检测参量的50%，18%，6%，26%;厂家S 所生产的6 台在线色谱监测装置的48 项检测参量的测量误差达到A 级的23 项、达到B 级的14 项、达到C 级的2项、不合格的9 项，分别占所有检测参量的48%，29%，4%，19%;厂家H 所生产的9 台在线色谱监测装置的72 项检测参量的测量误差达到A 级的18 项、达到B 级的13 项、达到C 级的4 项、不合格的37 项，分别占所有检测参量的25%，18%，6%，51%。可以证明，厂家N 与厂家S 产品的测量误差合格率较高，而厂家H 产品测量误差超过最大限值的比率高达到51%。这种情况的出现，可能与产品设计、材料、质量、安装、调试等因素有关，比如未按要求进行入网检测试验、固态电化学传感器长期运行后产生的测量误差等。

3 结论与展望

在线色谱测量装置是气相色谱技术的补充和发展，可作为延长或缩短对变压器检修周期的一个科学依据，为了更好地发挥其在线监测的作用，通过对湖南电网在线色谱监测装置运行状况的研究分析，总结出以下建议:

1)严格把关设备质量，按要求进行入网检测试验，对设计不合理、技术水平较低、质量不达标的产品不允许进入电网。

2)规范在线色谱测量装置的运行与维护制度，明确运维人员职责，定期开展测量数据准确性比对试验，确保装置运行正常、结果可靠。

3)建立省级在线色谱测量装置数据中心，实现测量装置以及监测数据的统一集中管理，及时发现被监测设备的故障隐患。

需要说明的是，在线色谱测量装置重点在于连续观察变压器动态变化过程，当在线监测的数据出现异常变化时，及时记录变压器当时的运行工况，并结合实验室离线色谱分析结果和高压试验手段，可以帮助正确判断变压器故障的原因、性质与程度。但在目前实际应用中应该避免完全信任或者完全不信任在线色谱监测装置作用的观点，而应根据具体装置的性能、数据对比分析结果以及应用经验，逐步掌握在线监测装置的功能，使其发挥出最大作用。

随着经济的发展，电力设备的安全运行更为重视，因此，对在线色谱测量装置提出更高的要求。在线色谱测量装置的技术标准、智能化分析系统的开发，变压器状态评估标准以及状态检修的应用等，都是今后研究的重点。但迄今为止，现有系统的研究进展不完善和先进，还不能很好满足多种目的的技术经济要求，只有能长期稳定运行，而且不需要或者很少需要维护、价格便宜的在线色谱测量装置才具有长久的生命力。

〔1〕金祖龙． 变压器色谱在线监测系统及其关键技术〔J〕． 变压器，2009，46(6):57-63.

〔2〕姜晓飞，王鹏． 基于油中溶解气体分析的变压器故障在线监测技术〔J〕． 陕西电力，2008，36(12):73-76.

〔3〕张皓阳，蔡志远，张军阳． 变压器油中溶解气体含量在线监测技术综述〔J〕． 东北电力技术，2006，(8):48-50.

〔4〕苏镇西，徐立群． 安徽电网变压器油中溶解气体在线监测系统〔J〕． 华东电力，2006，34(10):69-71.

〔5〕鲍利军． 电力变压器油中溶解气体在线监测技术〔J〕． 云南电力技术，2007，35(3):55-56.

〔6〕刘先勇，胡劲松，周方洁，李红雷． 变压器油中气体在线监测系统试验平台的研制〔J〕． 变压器，2004，41(10):33-36.

〔7〕陈伟根． 变压器油中溶解气体在线监测技术及其应用前景〔J〕． 电力系统装备，2004，(9):18-21.

〔8〕国家电网公司． Q/GDW538—2010 变电设备在线监测系统运行管理规范〔S〕． 北京:中国电力出版社，2011.

〔9〕国家电网公司． Q/GDW539—2010 变电设备在线监测系统安装验收规范〔S〕． 北京:中国电力出版社，2011.

〔10〕国家电网公司． Q/GDW540—2010 变电设备在线监测装置检验规范〔S〕． 北京:中国电力出版社，2011.

〔11〕湖南省电力公司． 关于明确2012年春季变电设备带电检测及状态评价工作要求的通知(湘电生〔2012〕36 号)〔S〕．2012.