APP下载

变压器油中溶解气体在线监测维护方法的探讨

2021-01-11楚佳雨产启中

今日自动化 2021年10期
关键词:在线监测气相色谱变压器

楚佳雨 产启中

[摘    要]变压器油中溶解气体在线监测是近年来应用较为成熟的状态监测技术,为了提高对在线监测装置维护校验的效率,通过制定一套维护校验方法,对中山市八十多台在线监测装置开展维护校验工作,为今后在线监测装置校验方法的选择提供了参考依据。结果表明:利用本校验方法,明显提高了装置校驗的工作效率,能够保证在线监测装置的稳定性和准确性。

[关键词]在线监测;气相色谱;变压器;油中溶解气体

[中图分类号]TM41 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487(2021)10–0–03

Discussion on On-line Monitoring and Maintenance

Method of Dissolved Gas in Transformer Oil

Chu Jia-yu  Chan Qi-zhong

[Abstract]Online monitoring of dissolved gases in transformer oil is a mature condition monitoring technology that has been applied in recent years. In order to improve the efficiency of maintenance and verification of online monitoring devices, a set of maintenance and verification methods have been developed to monitor more than 80 units in Zhongshan City. The maintenance and calibration of the device provide a reference for the selection of the online monitoring device calibration method in the future. The results show that the use of this verification method significantly improves the efficiency of device verification and can ensure the stability and accuracy of the online monitoring device.

[Keywords]online monitoring; gas chromatography; transformer; dissolved gas in oil

变压器的长期运行,绝缘油与其他固体绝缘材料在过热、放电的影响下,会释放出一些特征气体。由于这些特征气体会溶解于绝缘油中,可以通过将绝缘油样品取回化验室中,对其进行色

谱、微水、耐压等一系列的离线试验判定绝缘油的品质,以达到对绝缘油监测的目的。但是离线试验耗时耗力,且无法持续监测绝缘油状态变化的过程,所以通过油中溶解气体在线监测装置对变压器油中溶解气体进行实时的监测,可及时发现变压器内部存在的潜伏性故障,并持续跟踪其故障发展趋势

中山供电局共有76台油中溶解气体在线监测装置,基本已覆盖全市所有220 kV以上的变电站。但是从现场运行情况表明,装置与主变本体之间的距离越近越好,所以导致了装置长期处于户外环境中,其零部件更容易老化和故障,油中溶解气体在线监测装置在实际使用中经常出现装置离线、漏报、误报、在线数据与离线数据偏差较大等情况,导致不能及时对变压器状态进行预警,或造成不必要的停运检修,浪费人力物力,影响供电可靠性;目前并没有一套高效的维护方法可供参考,因此目前的维护工作只是被动地维护,发现装置告警或离线才去维护,维护效率较低并且增加了电网运行的风险。

1 油色谱在线监测装置简介

1.1 工作流程

油色谱在线监测装置主要工作流程为油样采集模块从变压器内取出油样(图1),油样在油路中循环清洗装置油路,清洗后进行定量取样准备脱气,定量油样在油气分离模块中快速分离出油中溶解气体,油气分离之后的有种气体送至六通阀定量管进行自动进样,样品在载气的推动下经过色谱柱进行气体分离,各组分气体根据分离先后顺序进入检测模块进行检测并通过数据处理模块进行计算、采集和分析,最终分析数据通过网路上传至后台机继而上送至在线监测平台。

1.2 工作原理

主站部分:气相色谱分离是利用了样品中各组分在色谱柱中的流动相和固定相之间的分配系数不同的特点。当式样被载气带入色谱柱中运行时,组分就在其中的两相间进行反复多次的分配,由于固定相对各组分的吸附或溶解能力不同,因此各组分在色谱柱中的运行速度就不同,经过一定的柱长后,便彼此分离,按先后顺序离开色谱柱进入检测器。

后台机(在线监测平台)部分:通过通信传输,装置后台总主机接收油色谱在线监测装置发出的告警信号指示,对装置状态分析,确定装置故障的类型,形成异常处理方案,设置数据告警规则,通过特点自适应对在线监测数据进行快速判断处置,当数据异常告警时启动数据分析,对于特征明显的数据进行告警跟踪、数据排查、检修处理等,对于特征不明显的数据进行告警抑制。根据装置告警情况和所有监测数据选取聚合规则,形成监测日志和运行记录。

1.3 数据对比

以中山地区为例,其主要的在线监测装置供应商有4家,各厂家的可靠性与准确性参差不齐。为了保证装置能够及时告警且测试数据可信可靠,因此,制定一套完整的、高效的可重复使用的主动式维护方法显得尤为重要。

2 解决方法

经过多年的维护之后,经过统计发现所有的问题中,在线数据与离线数据误差较大占比最高,其次也经常出现装置气路模块损坏、设备电源损坏、无线模块异常、后台综合处理单元异常等情况。所以一套科学高效的在线监测装置检查维护方法显得尤为重要。经过长时间现场维护的打磨与总结,笔者认为其方法应当分为两个部分:第一部分是设备硬件及软件的外部维护;第二部分是数据的可靠性及准确率的数据维护。

2.1 全面检查

对所有变电站的所有油中溶解气体在线监测装置进行一次维护检查,此检查目的是确保设备各零部件正常运行,能够按计划每日走完全部流程。发现装置存在零部件老化,故障或软件版本过低不兼容后,更换零部件或升级软件后,确保每一台设备能够正常运行。

2.2 重点排查

通过装置后台机的运行情况查看状态是否异常,通过装置的状态及数据初步判断装置故障类型。经大数据统计发现年代较为久远的装置出现同类故障概率较高,例如:气路模块故障或:结果图谱中显示出峰不明显,需要对此类设备纳入重点排查对象中,对上一年之中故障发生频率较高的装置也要纳入重点排查对象中。提高维护频率或对该装置的核心重要部件进行更换,如果仍然达不到规范的标准,需将其报废,整体更换以保证在线率。

2.3 装置校验

为了提高装置的数据可靠性及准确率,用标准油样(以下简称标油)接入油中溶解气体在线监测装置进行校验。此方法能对在线监测装置的准确度进行较为全面的校验,并可以真实地模拟变压器油中溶解气体在线监测装置的工作条件,属于一种仿真型校验,可校验在线监测装置的最小检测浓度、报警浓度、出峰时间、交叉敏感性、重复性等重要指标。

但这种方法也有以下缺点:①在南网检修规程中并未提到关于标油的成分配比,且试验规范也仅提出高、中、低浓度,并未对三者具体定义。②溶解在油中的标准气体含量在运输过程中会有一定量的损耗;③用标油检验完的在线监测装置及管路可能会受到标油的污染,导致后续数据不准确。因此,确保标油的一致性与参考价值,中山局与广东省电科院深度合作,将定量的特征气体注入纯净的油样中,制取低浓度、中浓度和高浓度的标油,获取标准油样。为了统一标准,将该种标油向全省推广,保证标准的一致性。

在标油校验过程中,关闭主变本体进油管以及回油管的阀门,保证标油是在装置及油箱之间的循环,并且在校验完之后用变压器油清洗装置及管路数次,且冲洗的废油不能进入回油管,需把废油收集起来集中处理。保证标油已被完全清洗干净,方可接入运行。

2.4 对比离线数据

为了掌握油中溶解气体在线监测装置可靠性及准确率,根据Q/GDW 536—2010《变压器油中溶解气体在线监测装置技术规范》,对主要厂家的油中溶解气体在线监测装置与实验室离线色谱数据进行对比,共76台装置中,有37台装置不合格,占比达48.7 %。选取中山地区4个厂家已投运油中溶解气体在线监测装置,以高浓度标油为定量,进行测试分析,厂家的装置合格率,如表1所示。

测量误差(相对)=(在线监测装置测量数据-实验室气相色谱仪测量数据)/实验室气相色谱仪测量数据×100 %(1)

测量误差(绝对)=在线监测装置测量数据-实验室气相色谱仪测量数据(2)

按式(1)、式(2)计算在线监测装置测量误差将油中溶解气体在线监测装置测得标油的结果与实验室测得的离线数据进行比对,对照分析偏差值是否满足规程要求。

厂家A共有65台装置,不合格有32台,不合格率为49.23 %;B厂家共有5台设备,不合格0台,不合格率为0 %;C厂家共有1台设备,不合格0台,不合格率为0 %;D厂家共有5台设备,不合格5台,不合格率为100%;

通过标油校验和对比离线数据,可以判断筛选出准确率不达标的装置。对不合格的装置进行维修,待维修完之后再次用标油进行校验,确保与离线数据偏差在符合规范要求之内。如果单纯维修无法保证数据的准确性,就对该台在线监测装置整体更换,更换后同样需用标油对装置的准确性进行校验。

2.5 加强控盘

结合在线监测平台每日查看在线数据及在线监测装置状态,如果出现数据异常或是装置离线,立即进行跟踪和处理,保证确保每一台在线监测装置稳定运行。

3 运维注意事项

通过对中山片区所有油中溶解气体在线监测装置维护方法进行梳理,对比发现主动式不仅效率更高,而且能直观地验证数据的准确性,同时积累的数据能够成为判断装置健康度的重要指标,对保证电网可靠运行具有非常重要的战略意义。所以,科学高效的维护方法势在必行。在维护过程中,总结出了以下几条注意事项。

(1)在更换零部件后,一定要再次用标油进行校验,保证更换零部件后的装置数据准确性能够达标。

(2)运行年限较长的装置,在变电站的恶劣环境中整体老化会越发明显,而且色谱柱、气路模块等重要零部件在长期运行下更加容易发生老化,故障或者导致测试结果数据偏差太大,无法反映真实的绝缘油状况。所以应当利用现有的数据情况,从服役时长,数据准确性,发生故障概率等多维度对装置进行统计,对于老旧装置状态及时跟踪,保证在线率和数据准确性。

(3)在用标油对所有装置校验的过程中,同时使用低浓度标油及高浓度标油进行校验,发现对比低浓度标油的在线监测数据和离线数据的误差值比高浓度标油的在线监测数据和离线数据的误差值大。由于低浓度标油的组分比起高浓度标油,与工况下绝缘油的组分更为相似,所以为了提高校验效率,只做高、中浓度标油的校验,而低浓度的标油校验的测试对比结果,则直接参考本体绝缘油的离线数据与在线监测数据较得出。

5 结束语

通过以上总结可知,油中溶解气体在线监测已经成为电网运行中不可或缺的重要一环,也是电气试验从计划试验转向状态监測的重要转变。但是,随着越来越多油中溶解气体在线监测的投运,对其校验维护就显得越来越重要。目前油中溶解气体在线监测数据对变压器的故障诊断只能起到初步筛选的作用,必须结合离线试验进行比对。在试验规程中,也没有在线监测装置在投运后定期校准的标准,因此,装置长期受现场环境影响运行后的检测结果偏差会越来越大,准确性不满足标准要求。所以制定一套合适的方法,提高在线监测的可靠性与准确性就显得十分必要。

参考文献

[1] 徐湘忆,陈璐,熊鸣翔,等.变压器油中溶解气体在线监测装置准确性分析[J].电力与能源,2016,37(3):295-299.

猜你喜欢

在线监测气相色谱变压器
理想变压器的“三个不变”与“三个变”
开关电源中高频变压器的设计
固相萃取—气相色谱法测定农田沟渠水中6种有机磷农药
水电机组在线监测及故障诊断技术研究
气相色谱法快速分析人唾液中7种短链脂肪酸
吹扫捕集—气相色谱法同时测定海水中的氟氯烃和六氟化硫
GIS设备的SF6气体在线监测
基于GC/MS联用的六种邻苯二甲酸酯类塑化剂检测探讨
智能变电站在线监测探讨
基于红外测温技术的电力设备热故障在线监测系统的设计