标准绝缘油配置装置的研制与应用

王花蕊

（广东电网有限责任公司东莞供电局）

1 技术背景分析

绝缘油检测是化学试验专业的重要工作，通过对绝缘油开展化学、物理、电气性能的测试工作判断充油电气设备可能存在的过热或放电故障，而化学检测用测试仪器的准确度和精确度对结果判断的影响至关重要。在实际试验工作中需要对测试设备定期开展校准，日常工作时遇到对试验数据有怀疑或者不同厂家测试结果偏差较大时也要进行仪器准确性测试，很多仪器在校准测试过程中需要用到标准油或者空白油辅助进行。而在线色谱仪是动态监测变压器的关键仪器，在测试中的准确性常常受生产厂家、使用环境、仪器维护等各种因素影响而降低，另外还存在标准油样长时间贮存而产生的油样中气体含量变化问题，进而影响检测仪器的准确性，间接地给变压器的安全稳定运行带来隐患和危害。

随着电网化学监督工作要求的不断提高，绝缘油试验项目不断增多，其中气相色谱仪作为油中溶解气体含量测试最常见的监测仪器，应用十分广泛。色谱分析仪是应用色谱法对物质进行定性、定量分析，包括进样系统、检测系统、温控系统记录和数据处理系统等。现代的色谱仪具有稳定性、灵敏性、多用性和自动化程度高等特点。但其在使用上也存在一定的局限性。

本文提出一台标准绝缘油配置装置的研制，从而实现用空白油或标准油对测试设备校验或校准，提高测试数据准确度，提升化学试验专业综合试验水平。

2 研发思路

本文通过对近几年来变压器监测工作的研究，研制出一种标准绝缘油配置装置。为更好地解决目前绝缘油质量监督工作中仪器的校准用空白油、标准油的制备问题，本文作者通过图书馆、档案馆、互联网等渠道广泛查找相关的文献资料，并对查找得到的文献资料及国内外相关案例进行分析和研究，再在确定的范围内进行实际工作中问题的整理，提出研制本项目装置的整体研制方案。

3 技术缺陷现状

在使用在线色谱仪对变压器进行绝缘油监测的校验工作中，传统的校验方法是将配制好的标准油用采样容器承装起来，使用时注入在线色谱仪内。但由于传统的承装容器较为简易，密封性差，因此在操作过程中标准油容易受到污染，加上压力的不稳定，容易引起标准油中的气体泄漏，导致标准油失真。

在实验室内对气相色谱仪进行重现性或准确性检验时，经常会使用到空白油，传统的空白油制备方法耗时长，可操作性差，影响仪器校验结果。

传统的容器不具备智能化，操作效率低，为此设计一款智能化的标准绝缘油配置装置从而解决以上问题，同时降低检测时的人工成本。

4 技术方案

4.1 技术研究方向

本项目研究人员通过对变压器油中溶解气体色谱分析在线监测现场进行走访研究分析，了解到目前对于绝缘油数据监测工作中存在油样失真等问题。由于现阶段所使用的采样承装容器较为简易，针对性差，因此本项目组研究人员通过以下方向进行创新装置的研制，包括如何实现密封性好的油样装置研制；如何

降低装置的体积与重量使其更便于携带使用及如何满足变压器设备特点进行的辅助校验操作。

4.2 技术研究内容

本文提出一种标准绝缘油配置装置。装置是一种可实现自动排抽介质、加热、排空的贮存的多功能一体化智能装置，能实现绝缘性好的油样贮存与配置操作。

4.3 技术结构设计

如图1所示，装置结构包括移动箱体、气压传感器、气动抽压器、控制箱、温度传感器、加热器、贮油罐和手动阀接口。其中移动箱体包括主体箱体、拉杆、拉手，具有便捷移动、体积小等特点。装置的部件及动作原理如下。

图1 装置结构图

（1）移动箱体

为了保证本装置的便携性与安全性，装置设计了一个带拉杆外壳的防护箱。箱体具有防震、防潮、抗压的防护功能，能便于工作人员外出携带。

（2）气压传感器

为了保证相关压力参数的准确性，本系统PLC通过总线连接温度和压力传感器，对应指令的参数是由用户在触摸屏上设置的相关加热、压力、时间等操作参数。

（3）气动抽压器

气动抽压器包括气源和电磁阀，可实现介质抽排。

（4）控制箱

如图1所示，装置控制箱包括电源、PLC、触摸显示屏、继电器、放大器，能实现控制、采集及操作功能。

（5）温度传感器

温度传感器可配合压力传感器进行放大，调制处理后将对应数据回传到PLC，使其跟进控制形成闭环回路。

（6）加热器

当触摸屏加热开关打开，加热器接收来自PLC的电控信号，打开加热器实现加热，当达到温度值，停止加热，实现加热恒温。

（7）贮油罐

贮油罐是作为介质存储的地方，具有密封性好的特点。同时具有被PLC对贮存缸的压力进行实时控制作用。

（8）手动阀门

当温度传感器和压力传感器进行放大、调制处理后将对应数据回传到PLC后，PLC快速跟进控制形成闭环回路，此时配合手动阀门的操作，可达到恒温自动排气及抽介质的目的。此处手动阀门能配合形成加压、抽压及排空的动作，其原理如下：

加压：关闭手动阀门前提下，当触摸屏加压开关打开，内部真空泵向内部腔体注气，电磁阀A打开，电磁阀B关闭，此时A气管气体向下加压，当达到压力值时，停止加压，实现排油动作。

抽压：关闭手动阀门前提下，当触摸屏抽压开关打开，内部真空泵向内部腔体抽气，电磁阀B打开，电磁阀A关闭，此时B气管气体向上抽压，当达到压力值时，停止抽压，实现注油动作。

排空：打开手动阀门前提下，当触摸屏排空开关打开，内部真空泵向内部腔体注气，电磁阀A打开，电磁阀B关闭，此时A气管气体向下加压，当达到延时时，停止加压，实现排空动作。

随着电网化学实验室试验项目不断增多，试验项目不断扩项，其中色谱仪作为最常见的监测仪器，应用十分广泛。色谱分析仪是应用色谱法对物质进行定性、定量分析及研究物质的物理、化学特性的仪器。包括进样系统、检测系统、记录和数据处理系统、温控系统以及流动相控制系统等。现代的色谱仪具有稳定性、灵敏性、多用性和自动化程度高等特点。但其在使用上也存在一定的局限性。

4.4 技术原理

本装置的技术原理在于根据离心法、过滤法分离油中水分和杂质等技术原理进行油中杂质的去除。根据绝缘油中溶解气体的分配定律原理，对密闭空间的绝缘油通过连续不断的通惰性气体、搅拌的方法来置换油中的溶解气体，达到制备空白油的目的，通过在油中持续通过已知浓度的标准气体使各种组分气体 溶解到绝缘油中，达到制备标准油的目的，如图2所示。通过程序编写，实现装置各流程自动控制。

图2 装置连接图

在实现其功能时，装置通过触摸屏与PLC进行串行数据连接交互，PLC通过io连接加热器与电磁阀等，PLC通过总线连接温度和压力传感器，对应指令的参数是由用户在触摸屏上设置，包括相关加热、压力、时间等操作参数；当用户的操作指令被触发，PLC则执行对应的子程序指令控制气源和电磁阀、对贮存缸的压力进行实时的控制，同时PLC通过加热器进行温度的控制。温度传感器和压力传感器进行放大、调制处理后将对应数据回传到PLC，PLC快速跟进控制形成闭环回路，同时配合手动阀门的操作，进而达到恒温自动排及抽介质的目的； 当操作过程中如有采集超限，则产生报警提示，操作中断保护。

4.5 技术关键点

本项目研发装置技术关键在于通过设计氮气、标气进排气系统，绝缘油循环系统，计时器控制通气时间等实现绝缘油中气体的置换；同时设计储油系统通过离心振荡功能、安装过滤装置及绝缘油加热的方法实现水分和杂质的去除。

本装置同时可通过触摸屏与PLC进行串行数据连接交互，同时温度传感器和压力传感器进行放大、调制处理后可将对应数据回传到PLC，PLC便能快速跟进控制形成闭环回路，进而达到恒温自动排及抽介质的目的。装置也设有中断保护设计，当操作过程中如有采集超限，会产生报警提示，启动中断保护功能。

5 方案实施

5.1 方案提出

对于调研后获得的资料进行研究分析后，初步提出设计方案，包括装置的结构设计、各部件连接关系及使用材料等，利用相关软件绘制设计方案图，经多方讨论设计出不同的设计方案，再筛选出最适合的方案，明确最终的方案。

5.2 工具的研制

根据设计方案，试制出一种标准绝缘油配置装置，当中包括完成原材料的采购，零件的加工，按照设计图进行镶嵌，最后完成设备的装配。

5.3 检测试验

在整体装配完成后，必须对完成的装置进行模拟环境下的检验及测试，发现存在的问题并针对问题对工具进行整体优化改造。改造后提供试验人员试用，综合反馈意见及使用效果，试验成功后完成设计的技术文档的整理及完成整个项目。

6 工具应用

本标准绝缘油配置装置针对标准绝缘油、空白油购置困难或不符合仪器要求的问题，在日常试验工作中经常遇到对仪器试验结果怀疑或不同厂家仪器测试结果误差较大情况下，需要用标准油对仪器进行对比试验。通过配置标准油、空白油，实现绝缘油相关测试仪器检验的校验和数据准确性对比，有效提高绝缘油试验结果准确率，为充油电气设备运行状态分析判断提供可靠依据。

装置研发后进行实地使用试验效果分析。使用人员在使用后均一致好评，通过装置的使用，可实现自动排抽介质、加热、排空、贮存等一系列功能，有效减少油样失真等情况，提高工作效率，并减少人工劳动量，因此装置可得到广泛推广使用，有巨大的社会效益和经济效益。

7 效益与推广

本文提出的标准绝缘油配置装置，能在实际工作中推广应用，其使用需求量大，装置在研制成功并投入使用后，将能很大程度地提高整体用电安全的管理水平与质量把控，避免了油样失真造成的数据误差，提高变压器在线监测工作质量，优化相关试验监测操作。作者后期将在装置使用后进行效果反馈意见收集，并进行优化改良，以更好地进行现场服务。