油色谱在线监测装置准确性校验方法的研究

2018-06-15郎雪淞郑维刚赵君娇

东北电力技术 2018年4期

唐红，郎雪淞，郑维刚，赵君娇

(1.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁沈阳 110006; 2.辽宁东科电力有限公司，辽宁沈阳 110006)

1 概述

电力变压器是电力系统中的核心电气设备，其安全运行直接影响到电网的安全运行。变压器油中溶解气体分析(DGA)是变压器内部故障诊断的重要手段，为间接了解变压器内部的一般隐患提供了重要依据。绝缘油色谱技术是国际上公认的反映设备内部潜在问题最灵敏、快捷且有效可靠的方法。变压器油中溶解气体分析的传统方法是定期到现场进行采样得到数据，但此方法存在一定的弊端，根据GB/T7252—2001《变压器油中溶解气体分析和判断导则》对运行中设备的油色谱试验定期检测周期中要求[1]，220 kV及以上变压器的检测周期为6个月，500 kV及以上变压器的检测周期为3个月，对2次定期取样周期间的变压器突发故障不能及时发现。

近年来，随着科技的发展和在线监测技术的不断成熟，油色谱在线监测装置发展快速，能实现通过状态监测系统在线监测绝缘油中溶解的各种故障特征气体(包括氢气、氧气、甲烷、乙烯、乙烷、乙炔、一氧化碳和二氧化碳)浓度及变化趋势，同时传输在线监测数据到状态监测系统，进行实时监测[2]，能随时掌握设备运行情况，提高电网运行的安全可靠性，可及时发现设备隐患[3]。

变压器油色谱在线监测装置工作由油样采集单元、油气分离单元、气体检测单元、数据采集单元、现场控制与处理单元、通信控制单元、主站单元及监控软件8个部分组成[4]。由于传感器灵敏度、采样油路是否合理、色谱柱分离效果等因素的影响，都可能造成数据准确性差或数据不灵敏等问题。在线监测技术是一种新兴技术，还需进一步研究，各个生产厂家的水平参差不齐，因此，装置在入网前应进行统一的准确性和灵敏性的检测，保证装置的数据有效性，提高对变压器油色谱监测的可靠性。

2 传统校验方法

2.1 标准气样比对法

标准气样比对法是指使用多组不同浓度的标准气样，检验在线监测装置数据是否准确，由于油色谱在线监测装置工作包括8个单元，该方法只能校验气体检测单元工作的可靠性，忽略了油样采集单元、油气分离单元对数据的影响，因此该方法并不能保障入网校验的准确性[5]。

2.2 标准油样比对法

标准油样比对法是将标准气体注入一定体积的空白油中，通过循环泵将油中气体混合均匀，配成标准油样，通过实验室气相色谱仪检测标准油样浓度，将在线监测装置的数据与标准油样数据进行比较，得到装置的数据准确性。这种方法是利用标气进行定量配置出标准油样，但想要配制出理想浓度的油样很难，在检测中需要配置低、中、高至少3组不同浓度的油样，不同浓度的油样切换耗时长，并且氢气及一氧化碳气体容易逸散，油样的浓度不稳定，因此该方法也无法保证入网校验的准确性。

3 智能校验方法

为克服上述传统方法的弊端，研究一种智能校验方法，主要由检定仪、标气仪及相应的气路控制系统等组成。检定仪能够实现进油流程、加标气流程(分为手动、自动2种方式)、循环流程、排气流程、检定气压流程、排废油流程等功能，可以配置各种不同浓度的样品油，从而实现模拟变压器的效果，检定仪系统如图1所示。

首先将空白油和标准气加入检定仪中，在恒温条件下，油样和标准气体在油缸中通过循环使油中溶解气体达到分配平衡。通过测试油中各组分浓度，把样品油取出分别在实验室气相色谱仪和在线监测系统进行标定。用实验室气相色谱和在线监测系统的标定结果进行比对，看标定结果是否相同，判断油色谱在线监测装置数据的准确性。

图1 检定仪系统示意图

4 智能校验方法应用实例

利用智能校验方法判断某厂家油色谱在线监测装置的数据准确性，根据变压器油中溶解气体在线监测装置技术规范要求[6]，利用智能校验方法配置低、中、高3种浓度绝缘油，具体要求：配置烃类气体小于10 μL/L油样1个，烃类气体10～150 μL/L大致成等差关系的不少于4个，介于150 μL/L和最高检测限值两者之间、气体含量大致成等差关系的不少于4个。合格判据按照式(1)计算测量误差，测量误差不应超过±30%。试验结果如表1—9所示，该装置3种浓度下数据准确性均合格。