变压器油色谱在线监测系统的应用

2018-04-17陈娜

电子测试 2018年7期

陈娜

(国家电投集团青海黄河电力技术有限责任公司，青海西宁，810000)

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 油色谱在线监测装置原理和结构

2.1 油色谱在线监测装置的原理

在油色谱在线监测系统的诸多技术中，只有两个方面的技术发挥的关键性作用，即：气体含量检测与油气分离。在油色谱在线监测中，利用脱气法能够分离出绝缘油中溶解的特征气体，通过色谱柱将所有单组分气体分离出来，使其进入至气敏检测单元之中。通过气敏检测单元，能够根据有关物理与化学性质，将被色谱柱分离的组分转变成电信号，为相关测量工作的开展创造有利条件，当前，最为常见的包括两种，即氢火焰离子化检测器与热导池检测器。各组分气体浓度的电信号分别运用传感器输出来表示，通过有关A/D转换工作，能够将相关电信号在终端计算机中输入，利用终端计算机，上传数据至主控计算机，并在专门应用的软件中显示出来。

2.2 油色谱在线监测装置结构

在油色谱在线监测系统的组成部分中，主要包括组分分离模块、油气分离模块、组分检测模块以及数据后台处理与状态诊断模块。由于各个生产厂家自身存在的区别，其关键技术主要通过，组分分离模块、油气分离模块与组分检测模块技术的差别体现出来。

（1）油气分离模块:所谓的油气分离模块指的，利用化学物理方法，从油溶剂中，将油中溶解的气体分离出来，倘若油气分离工作开展的不充分，会对后续组分离工作造成影响，进而影响检测结果的准确性。现阶段，真空法、薄膜渗透法与顶空法是最为主要的油气分离方法。

（2）组分分离模块与检测模块:当前，关于气体分离与检测模块方面，主要包含两种方法。第一，通过色谱柱，对油气分离模块开展分离工作，进而获取气体中的各组分，然后利用专用传感器，开展相关检测工作；第二，利用单一气体敏感的检测器，检测气体各个组分。在对气体各组分开展检测工作的过程中，与传感器法相比较，检测器法对仪器配置、使用条件以及维护工作方面所提出的要求比较严格，然而，检测器法的检测原理基本等同于实验室环境中的仪器原理，能够使在线监测数据和实验室试验数据的一致性得到保障，有利于后续研究与分析工作的高效开展。

（3）数据处理及状态诊断模块：在数据处理及状态诊断模块的组成部分中，主要包括后台数据采集处理、后台数据传输以及状态诊断三个部分。通过各组分浓度、产气速率与物质量比值，与三比值法、特征气体法等方式方法联系起来，能够对被监测设备开展相关状态诊断工作。

3 变压器油色谱在线监测系统的应用实例

龙羊峡水电站3号主变曾安装了宁波理工监测设备有限公司的MGA2000-6系列变压器色谱在线监测系统，此监测系统主要是用来在线监测变压器等充油式高压设备油中溶解的故障特征气体（H2、CO、CH4、C2H4、C2H2、C2H6）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。该色谱在线监测系统分析周期短，分析周期可调（最短分析周期可设为1小时 1次），适合色谱跟踪分析。

通过比较油色谱数据，我们可以发现，在线油色谱数据变化情况基本等同于离线油色谱数据变化情况，但是，从数据绝对值方面来说，二者之间存在着显著的差别。除此之外，在在线油色谱数据中，具备良好的连续性与稳定性，能够将变压器的健康情况正确表现出来。

在变压器油色谱在线监测系统中，不单单能够对油色谱数据的变化情况，开展实时监控工作，还能够开展数据分析与故障诊断等工作，在对变压器故障类型进行判定的过程中，应用最为普遍的故障诊断方法包括三种，即改良三比值法、立方体图示法、大卫三角形法，利用这三种故障诊断方法，分析并诊断天湖变电所1号主变的油色谱在线监测数据。

通过利用这三种诊断方法，均得出在龙羊峡水电站3号主变出现了油中热故障特征气体组份含量、乙炔组份含量增长中过热故障，为了对判断结果的精确性进行验证，运用改良三比值法，计算离线油色谱数据，计算结果也表明确实存在着中过热故障，该结果与在线油色谱数据三种诊断方法结果相同，所以，可以保障油色谱在线监测故障诊断功能的精确性。

4 存在的问题分析

4.1 载气管理

通常情况下，变压器油色谱在线监测系统的载气源都是高纯氮气瓶。由于钢瓶中所存储的氮气量有限，经过一段时间的使用后，就会出现高纯氮气使用完毕或欠压情况，很难继续开展检测工作，无法保障在线监测系统检测功能的连续性。

在各次的检测工作中，所花费的高纯氮气量基本不会发生变化，高纯氮气瓶具有固定的含气量，利用相关计算，就能够将一瓶高纯氮气使用时间估算出来，通过对气瓶更换时间进行记录，可以提前一至二周对气瓶进行更换，确保系统运行的连续性与稳定性。在场地允许的情况下，为了缩减气瓶的更换次数，可以对大容量的高纯氮气瓶进行运用。

4.2 仪器标定

无论是在线色谱仪，还是离线色谱仪，都应当定期开展标定工作。应用范围最为广泛的就是外标法。对于离线色谱仪而言，在各次开机的过程中都应当进行标定，倘若长时期不注重标定工作，会对检测数据的精确性造成影响，特别是在对载气瓶进行更换之后，应当迅速开展标定工作，有效避免数据偏差过大情况的发生。为了使仪器标定这一问题得到顺利解决，可以将仪器自动标定的功能模块加入至变压器油色谱在线监测系统中来。