关于变压器油色谱在线监测装置误报警原因探讨

缪祥琎

摘要：当前的在线监测装置中已经广泛的应用了变压器色谱，但实际运用中经常发生裝置误报警问题，进而无法及时发现变压器故障。本文将对变压器器油色谱在线监测装置误报警现象进行分析，并对油色谱在线检测装置的结构原理和误报警-进行研究，进而进行油色谱在线检测装置误报警原因和相应改进措施的探究。

关键词：变压器；油色谱；在线监测装置；误报警

某500kV变电站变压器油谱在线监测系统发1号变压器油色谱B相乙炔一级报警动作信号，进行现场检查后发现1号变压器三相具有正常的运行声音，瓦斯继电器具有正常外观，压力释放阀工作正常，绕组温度和油温在正常范围内，1号变压器B温度正常。通过监控系统发展1号变压器B相中低、中、高三侧电压和电流均为超过正常范围，功率较为稳定。对1号变压器油色谱数据采集箱内装置的运行状态进行检查。根据在线监测主机可知，1号变压器B相乙炔气体含量为2.13uL/L，其他气体变化不明显，如表1.

一、 油化实验结果

在1号变压器B相的绝缘油试验中未发现异常，如表2。为了保证油化实验结果准确无误，对1号变压器A、B、C三相的油分别进行绝缘油试验，证明满足要求，可见变压器一次设备运行不存在问题。油色谱在线监测装置通常每四周进行以此采样。检修人员再次对变压器B相油色谱在线监测装置进行采样，如表3为气体组分含量。油色谱在线监测装置表明乙炔气体是B相油中气体组分变化最大的。根据检查结果确定1号变压器B相油色谱在线监测装置为误报警[1]。

二、 特征气体的时间

在变压器在线监测装置的再次检查中，没有发现装置异常运行。之后在A、B、C三相故障特征气体谱图对比中显示，A、C相各特征气体被检测到的时间和系统设置的保留时间相同，但B相乙炔停留得见和系统设置的保留时间不一致：氢气为90.5s、系统设置保留91.875s；一氧化碳为115.375s、系统设置保留时间119.125s；甲烷为167.875s、系统设置保留173.375s。三种气体保留时间基本和停留时间一致，所以气体检测其识别的较为准确。但乙炔停留时间处于乙烷和乙炔系统保留时间（616.625～698.25）之间为655.25s，出现的气体种类在这个时间点很难被气体检测器识别出来。检修人员通过对油化实验结果和设备检查情况综合考虑，判断在这个边缘时间点气体检测器将乙烷错误识别为乙炔。

三、油色谱在线监测装置结构原理

（一） 取油样

油色谱在线监测系统，利用油泵抽取变压器邮箱中流动的油样，并将气体分离器注入。

（二） 气体分离

渗透膜是气体分离器的关键部件，不仅要保障各种气体要通过，还应当保证其机械强度和耐温能力符合一定要求，这样就能够具有更长的使用寿命。当油气分离器中进入采集油样后，其中的气体穿过渗透膜，并从色谱分析装置的注射接口进入，最后由变压器本体接收唾弃之后的油样。

（三） 色谱分析

在色谱分析装置的注射接口中，混合样品随着载气经过色谱柱，静相溶解和吸附动相中的部分物质。静相发挥到动相中的试样物质分子会随着其中物质分子的增加而增加，也就是在两相中分配各物质分子，进而达到最终平衡。而在两相中挥发和溶解该物质的过程就是分配过程，平衡时两相中物质达到的浓度为平衡系数，表示为K，等于固定相中物质浓度除以在流动相中物质的浓度。

温度不变时，常数为分配系数K。所以气象色谱分离采用的是"两相间存在不同物质具有不同分配系数，试样中的各组分会在两相作相对运动时进行分配会充分多次，各组分在具有很小差别分配系数情况下仍会产生很好的分离效果，进而分离不同组分[2]。

四、变压器油色谱在线监测装置误报警原因

载气推动分离出的气体进行色谱柱，载气压力很大程度上决定了色谱柱中各故障特征气体停留时间。而气体检测单元中稳压阀决定了载气压力，所以能够得到稳压阀引起气体检测其的错误识别。

（一） 误报警现象原因分析

不同组分气体具有不同的性质和对色谱柱的亲和力，进而使得色谱柱不同组分气体按照不同的先后顺序流出。在大量的试验中，气体检测器在稳压阀载气压力为0.1MPa和温度为60C条件下具有最高灵敏度。同时各组分气体在该条件下流出色谱柱的时间相对固定。而系统设置的各组分气体的保留时间就是这一时间点。气体检测器的运行就是利用这一原理，其测量和识别各种故障气体的时间依据系统设置的保留时间[3]。

载气流速在稳压阀气压不小于0.1MPa情况下就发生变化，同时变化的还有各组分气体流出色谱柱的时间。色谱柱中的乙烷在载气压力变化时会降低停留时间，这样其进入气体检测器的时间也会提前。检测器中进入乙烷的时间为655.25s，在乙烷和乙炔的系统保留时间（616.625～698，25）范围内，该气体是乙炔还是乙烷在这个时间点很难被气体检测器检测出来。在油化实验中发现，此时不含乙炔气体，此时乙炔气体无法被检测器检测出来，进而使得乙烷被检测器识别成乙炔。

（二） 温度对油色谱在线监测精度的影响

分配叙述K会随着色谱分析装置温度的改变而改变，相应的就具有不同色谱柱动相和静相浓度组分气体，进而改变各组分气体流出色谱柱的时间，进而引起色谱分析装置精度的降低，最终引发误报警[4]。

环境温度会对色谱分析装置温度造成较大环境。虽然有载气加热器、环境温度传感器、油温传感器设置于色谱在线监测装置中，进而将色谱分析装置控制在60度，但现有装置对于色谱分析箱内高于60度的情况无法有效解决，进而引发油色谱在线装置精度下降问题。

五、现场处理

对变压器B相色谱数据采集箱中的稳压阀进行现场检查，其载气压力超过了0.1MPa，应当用稳压阀调节器将稳压阀载气压力降低并控制在0.1MPa。重启1数据采集器，对故障特征气体进行充分采样分析。1号变压器B相各组分气体含量被传输至数据服务器主机，1号变压器B相不含乙炔气体，其他气体含量水平正常，采样结果符合要求。并且系统设置的时间等于各组分气体停留时间，进而确保气体检测器能够正确识别气体[5]。

六、改进和防范措施

首先，改进建议。可以用智能温度控制装置替代载气加热器，依据油温和环境温度降低或加热载气，将有色谱分析装置温度保持在60度，保证装置精度符合要求。其次，防范措施。应当定期检查变压器在线监测装置的稳压阀载气压力，并及时处理发现的异常情况。并将在线监测主机中各故障特征气体谱图的分析，作为日常巡检的重点，严格校验系统设备的保留时间，保证正确识别各故障气体[6]。

结语：

本文对变压器油色谱在线监控装置产生误报警的原因进行了分析，并在此基础上探索了相应的改进措施，以求提升在线监测装置的准确性。但本文还存在一定局限，希望行业人员能够加强重视，通过有效分析和解决实际当中变压器油色谱在线监测装置误报警问题，提升在线监测装置的准确性。

参考文献：

[1]贾瑞君.关于变压器油中溶解气体在线监测的综述[J].电网技术，2013，（05）：51-57.

[2]彭琳峰，刘小玲，周舟，胡旭.变压器油中溶解气体在线监测系统的应用与管理[J].湖南电力，2013，（09）：55-60.

[3]贾瑞君.关于变压器油中溶解气体在线监测的综述[J].变压器，2012，（09）：39-45.