繆祥琎

摘要：當(dāng)前的在線監(jiān)測(cè)裝置中已經(jīng)廣泛的應(yīng)用了變壓器色譜，但實(shí)際運(yùn)用中經(jīng)常發(fā)生裝置誤報(bào)警問題，進(jìn)而無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器故障。本文將對(duì)變壓器器油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置誤報(bào)警現(xiàn)象進(jìn)行分析，并對(duì)油色譜在線檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)原理和誤報(bào)警-進(jìn)行研究，進(jìn)而進(jìn)行油色譜在線檢測(cè)裝置誤報(bào)警原因和相應(yīng)改進(jìn)措施的探究。

關(guān)鍵詞：變壓器；油色譜；在線監(jiān)測(cè)裝置；誤報(bào)警

某500kV變電站變壓器油譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)1號(hào)變壓器油色譜B相乙炔一級(jí)報(bào)警動(dòng)作信號(hào)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查后發(fā)現(xiàn)1號(hào)變壓器三相具有正常的運(yùn)行聲音，瓦斯繼電器具有正常外觀，壓力釋放閥工作正常，繞組溫度和油溫在正常范圍內(nèi)，1號(hào)變壓器B溫度正常。通過監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展1號(hào)變壓器B相中低、中、高三側(cè)電壓和電流均為超過正常范圍，功率較為穩(wěn)定。對(duì)1號(hào)變壓器油色譜數(shù)據(jù)采集箱內(nèi)裝置的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查。根據(jù)在線監(jiān)測(cè)主機(jī)可知，1號(hào)變壓器B相乙炔氣體含量為2.13uL/L，其他氣體變化不明顯，如表1.

一、 油化實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在1號(hào)變壓器B相的絕緣油試驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)異常，如表2。為了保證油化實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確無誤，對(duì)1號(hào)變壓器A、B、C三相的油分別進(jìn)行絕緣油試驗(yàn)，證明滿足要求，可見變壓器一次設(shè)備運(yùn)行不存在問題。油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置通常每四周進(jìn)行以此采樣。檢修人員再次對(duì)變壓器B相油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行采樣，如表3為氣體組分含量。油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置表明乙炔氣體是B相油中氣體組分變化最大的。根據(jù)檢查結(jié)果確定1號(hào)變壓器B相油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置為誤報(bào)警[1]。

二、 特征氣體的時(shí)間

在變壓器在線監(jiān)測(cè)裝置的再次檢查中，沒有發(fā)現(xiàn)裝置異常運(yùn)行。之后在A、B、C三相故障特征氣體譜圖對(duì)比中顯示，A、C相各特征氣體被檢測(cè)到的時(shí)間和系統(tǒng)設(shè)置的保留時(shí)間相同，但B相乙炔停留得見和系統(tǒng)設(shè)置的保留時(shí)間不一致：氫氣為90.5s、系統(tǒng)設(shè)置保留91.875s；一氧化碳為115.375s、系統(tǒng)設(shè)置保留時(shí)間119.125s；甲烷為167.875s、系統(tǒng)設(shè)置保留173.375s。三種氣體保留時(shí)間基本和停留時(shí)間一致，所以氣體檢測(cè)其識(shí)別的較為準(zhǔn)確。但乙炔停留時(shí)間處于乙烷和乙炔系統(tǒng)保留時(shí)間（616.625～698.25）之間為655.25s，出現(xiàn)的氣體種類在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)很難被氣體檢測(cè)器識(shí)別出來。檢修人員通過對(duì)油化實(shí)驗(yàn)結(jié)果和設(shè)備檢查情況綜合考慮，判斷在這個(gè)邊緣時(shí)間點(diǎn)氣體檢測(cè)器將乙烷錯(cuò)誤識(shí)別為乙炔。

三、油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)原理

（一） 取油樣

油色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用油泵抽取變壓器郵箱中流動(dòng)的油樣，并將氣體分離器注入。

（二） 氣體分離

滲透膜是氣體分離器的關(guān)鍵部件，不僅要保障各種氣體要通過，還應(yīng)當(dāng)保證其機(jī)械強(qiáng)度和耐溫能力符合一定要求，這樣就能夠具有更長(zhǎng)的使用壽命。當(dāng)油氣分離器中進(jìn)入采集油樣后，其中的氣體穿過滲透膜，并從色譜分析裝置的注射接口進(jìn)入，最后由變壓器本體接收唾棄之后的油樣。

（三） 色譜分析

在色譜分析裝置的注射接口中，混合樣品隨著載氣經(jīng)過色譜柱，靜相溶解和吸附動(dòng)相中的部分物質(zhì)。靜相發(fā)揮到動(dòng)相中的試樣物質(zhì)分子會(huì)隨著其中物質(zhì)分子的增加而增加，也就是在兩相中分配各物質(zhì)分子，進(jìn)而達(dá)到最終平衡。而在兩相中揮發(fā)和溶解該物質(zhì)的過程就是分配過程，平衡時(shí)兩相中物質(zhì)達(dá)到的濃度為平衡系數(shù)，表示為K，等于固定相中物質(zhì)濃度除以在流動(dòng)相中物質(zhì)的濃度。

溫度不變時(shí)，常數(shù)為分配系數(shù)K。所以氣象色譜分離采用的是"兩相間存在不同物質(zhì)具有不同分配系數(shù)，試樣中的各組分會(huì)在兩相作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)行分配會(huì)充分多次，各組分在具有很小差別分配系數(shù)情況下仍會(huì)產(chǎn)生很好的分離效果，進(jìn)而分離不同組分[2]。

四、變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置誤報(bào)警原因

載氣推動(dòng)分離出的氣體進(jìn)行色譜柱，載氣壓力很大程度上決定了色譜柱中各故障特征氣體停留時(shí)間。而氣體檢測(cè)單元中穩(wěn)壓閥決定了載氣壓力，所以能夠得到穩(wěn)壓閥引起氣體檢測(cè)其的錯(cuò)誤識(shí)別。

（一） 誤報(bào)警現(xiàn)象原因分析

不同組分氣體具有不同的性質(zhì)和對(duì)色譜柱的親和力，進(jìn)而使得色譜柱不同組分氣體按照不同的先后順序流出。在大量的試驗(yàn)中，氣體檢測(cè)器在穩(wěn)壓閥載氣壓力為0.1MPa和溫度為60C條件下具有最高靈敏度。同時(shí)各組分氣體在該條件下流出色譜柱的時(shí)間相對(duì)固定。而系統(tǒng)設(shè)置的各組分氣體的保留時(shí)間就是這一時(shí)間點(diǎn)。氣體檢測(cè)器的運(yùn)行就是利用這一原理，其測(cè)量和識(shí)別各種故障氣體的時(shí)間依據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的保留時(shí)間[3]。

載氣流速在穩(wěn)壓閥氣壓不小于0.1MPa情況下就發(fā)生變化，同時(shí)變化的還有各組分氣體流出色譜柱的時(shí)間。色譜柱中的乙烷在載氣壓力變化時(shí)會(huì)降低停留時(shí)間，這樣其進(jìn)入氣體檢測(cè)器的時(shí)間也會(huì)提前。檢測(cè)器中進(jìn)入乙烷的時(shí)間為655.25s，在乙烷和乙炔的系統(tǒng)保留時(shí)間（616.625～698，25）范圍內(nèi)，該氣體是乙炔還是乙烷在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)很難被氣體檢測(cè)器檢測(cè)出來。在油化實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，此時(shí)不含乙炔氣體，此時(shí)乙炔氣體無法被檢測(cè)器檢測(cè)出來，進(jìn)而使得乙烷被檢測(cè)器識(shí)別成乙炔。

（二） 溫度對(duì)油色譜在線監(jiān)測(cè)精度的影響

分配敘述K會(huì)隨著色譜分析裝置溫度的改變而改變，相應(yīng)的就具有不同色譜柱動(dòng)相和靜相濃度組分氣體，進(jìn)而改變各組分氣體流出色譜柱的時(shí)間，進(jìn)而引起色譜分析裝置精度的降低，最終引發(fā)誤報(bào)警[4]。

環(huán)境溫度會(huì)對(duì)色譜分析裝置溫度造成較大環(huán)境。雖然有載氣加熱器、環(huán)境溫度傳感器、油溫傳感器設(shè)置于色譜在線監(jiān)測(cè)裝置中，進(jìn)而將色譜分析裝置控制在60度，但現(xiàn)有裝置對(duì)于色譜分析箱內(nèi)高于60度的情況無法有效解決，進(jìn)而引發(fā)油色譜在線裝置精度下降問題。

五、現(xiàn)場(chǎng)處理

對(duì)變壓器B相色譜數(shù)據(jù)采集箱中的穩(wěn)壓閥進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，其載氣壓力超過了0.1MPa，應(yīng)當(dāng)用穩(wěn)壓閥調(diào)節(jié)器將穩(wěn)壓閥載氣壓力降低并控制在0.1MPa。重啟1數(shù)據(jù)采集器，對(duì)故障特征氣體進(jìn)行充分采樣分析。1號(hào)變壓器B相各組分氣體含量被傳輸至數(shù)據(jù)服務(wù)器主機(jī)，1號(hào)變壓器B相不含乙炔氣體，其他氣體含量水平正常，采樣結(jié)果符合要求。并且系統(tǒng)設(shè)置的時(shí)間等于各組分氣體停留時(shí)間，進(jìn)而確保氣體檢測(cè)器能夠正確識(shí)別氣體[5]。

六、改進(jìn)和防范措施

首先，改進(jìn)建議。可以用智能溫度控制裝置替代載氣加熱器，依據(jù)油溫和環(huán)境溫度降低或加熱載氣，將有色譜分析裝置溫度保持在60度，保證裝置精度符合要求。其次，防范措施。應(yīng)當(dāng)定期檢查變壓器在線監(jiān)測(cè)裝置的穩(wěn)壓閥載氣壓力，并及時(shí)處理發(fā)現(xiàn)的異常情況。并將在線監(jiān)測(cè)主機(jī)中各故障特征氣體譜圖的分析，作為日常巡檢的重點(diǎn)，嚴(yán)格校驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)備的保留時(shí)間，保證正確識(shí)別各故障氣體[6]。

結(jié)語(yǔ)：

本文對(duì)變壓器油色譜在線監(jiān)控裝置產(chǎn)生誤報(bào)警的原因進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上探索了相應(yīng)的改進(jìn)措施，以求提升在線監(jiān)測(cè)裝置的準(zhǔn)確性。但本文還存在一定局限，希望行業(yè)人員能夠加強(qiáng)重視，通過有效分析和解決實(shí)際當(dāng)中變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置誤報(bào)警問題，提升在線監(jiān)測(cè)裝置的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)：

[1]賈瑞君.關(guān)于變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)的綜述[J].電網(wǎng)技術(shù)，2013，（05）：51-57.

[2]彭琳峰，劉小玲，周舟，胡旭.變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用與管理[J].湖南電力，2013，（09）：55-60.

[3]賈瑞君.關(guān)于變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)的綜述[J].變壓器，2012，（09）：39-45.