油色譜在線監(jiān)測裝置在油浸變壓器設備的研究與應用

／國網(wǎng)新疆阿克蘇供電公司 張大寶 杜新泱 李波濤 胡賢文／

技術交流/TECHNICAL EXCHANGE

油色譜在線監(jiān)測裝置在油浸變壓器設備的研究與應用

／國網(wǎng)新疆阿克蘇供電公司 張大寶 杜新泱 李波濤 胡賢文／

本文簡要描述了油色譜裝置的一般技術原理，介紹了油色譜裝置在變壓器在線監(jiān)測方面的作用。并通過對上海某公司的TROM-600油色譜裝置組成和應用實例論證了油色譜裝置對變壓器在線監(jiān)測的優(yōu)勢，為電網(wǎng)設備安裝了一臺實時體檢的X光檢測設備，提高了電網(wǎng)運行的可行性。

油浸式變壓器設備；油色譜分析；在線監(jiān)測；自動校準

0 引言

在供電系統(tǒng)中，油浸式變壓器設備是變電站極其重要的設備，它的安全運行直接關系到電網(wǎng)的供電可靠性。而對于油浸式變壓器設備，目前幾乎都是用油來絕緣和散熱，設備內(nèi)的油和油中的固體有機絕緣材料在運行電壓下因電、熱、氧化和局部電弧等多種因素作用會逐漸老化、裂解，產(chǎn)生少量的低分子氣體（如：H2、CO、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、CO2等），然后氣體形成泡在油中經(jīng)過對流、擴散作用，不斷溶解在油中。當設備內(nèi)部存在的潛伏性過熱或放電故障時，就加快產(chǎn)氣的速率。對于同一類性質(zhì)的故障，其產(chǎn)生的氣體組分和含量在一定程度上反映出變壓器絕緣老化或故障的程度，可作為反映電氣設備異常的特征量。傳統(tǒng)的檢測手段是通過對主變壓器取油，定期做油色譜試驗，往往不能及時發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部故障，導致變壓器內(nèi)部故障不斷擴大。為了及時掌握變壓器的健康運行情況，引進了新的技術和設備，將油色譜在線監(jiān)測設備推廣應用在油浸式變壓器設備上。油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)從分析方式上劃分，有離線系統(tǒng)和在線系統(tǒng)。其中離線系統(tǒng)普遍采用一種測量方法，精度高。但離線分析的脫氣、測量操作復雜，非專業(yè)人員難以完成。同時，受離線測量周期的限制，很難及時捕捉變壓器運行中的故障；在線系統(tǒng)的自動化程度相比較高，能實時對運行中的變壓器進行油色譜監(jiān)測分析。

1 油色譜在線監(jiān)測裝置系統(tǒng)原理介紹

現(xiàn)以上海某公司生產(chǎn)的TROM-600G變壓器油色譜在線監(jiān)測裝置為例介紹，其裝置結構如下圖所示。

圖 TROM-600油色譜裝置技術特點

TROM-600G主要由油氣分離單元、氣體分離單元、檢測單元、AD采樣單元和控制單元以及嵌入式工控機（IED）等組成。變壓器油通過油循環(huán)方式進入油氣分離單元，油氣分離方式選用真空脫氣的方式，并嚴格控制脫氣環(huán)境的恒溫恒壓，確保每次脫氣的效率一致。油中脫出的氣體通過閥組進入色譜柱，不同氣體在色譜柱中被分開，依次送入氣體傳感器進行濃度檢測。不同氣體的出峰順序不一樣，從而實現(xiàn)了對混合氣體的檢測。氣體傳感器把氣體濃度信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞敵觯蓸訂卧獙﹄娦盘栠M行采集并經(jīng)過控制單元進行數(shù)據(jù)處理，最終分析得到各種氣體的濃度。分析結果通過485有線或GPRS無線方式上傳到工作站后臺，并實時顯示出來，后臺軟件還可通過智能算法（大衛(wèi)三角形法、三比值法等）對變壓器狀態(tài)進行分析并報警，為變壓器檢修提供依據(jù)。

TROM-600變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)就是根據(jù)電力用戶的緊迫需求，針對變壓器內(nèi)部的過熱和放電等故障所開發(fā)的監(jiān)測設備，該設備彌補了離線測試周期長的不足，可以在線定時地長期監(jiān)測油浸式變壓器的運行狀態(tài)，檢測結果及時上傳到后臺的監(jiān)控系統(tǒng)。6

2 設備系統(tǒng)應用

目前油浸式變壓器設備的自校準油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)成功應用于110kV及以上電壓等級的變電站，變壓器故障類型不同所產(chǎn)生的主要氣體成分也不一樣（見表1），通過油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)所監(jiān)測到的氣體成分，可以實時制定或調(diào)整對變壓器的檢修方案。

表1 故障類型和產(chǎn)生氣體組分

國網(wǎng)新疆阿克蘇供電公司110kV北城變電站2號主變2011年6月投運，采用重慶亞東亞變壓器有限公司的變壓器，型號為SFZ11-40000/110，安裝了一臺自校準油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)，對2#主變進行在線監(jiān)測。設備投運后，在2015年10月23日在線監(jiān)測系統(tǒng)首次發(fā)現(xiàn)變壓器氫氣含量高達328.25μL/L，為了進行一步掌握實時分析數(shù)據(jù)，對變壓器進行了1年的跟蹤（見表2）。

自校準油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)過1年的跟蹤統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)變壓器油中產(chǎn)生比較快主要氣體為H2、CO2，次要氣體為CH4、C2H4、C2H6、CO。根據(jù)三比值判斷準側(cè)，該變壓器存在高濕度、高含氣量引起油中低能量密度的局部放電。自校準油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)的使用及時發(fā)現(xiàn)變壓器潛在的故障問題，為阿克蘇供電公司北城變變壓器的穩(wěn)定運行提供了實時跟蹤的關鍵信息，避免發(fā)生設備故障停電的惡性事故。

3 結束語

通過油色譜監(jiān)測裝置對發(fā)現(xiàn)變壓器早期故障、配合分析故障種類有著重要的意義。運維人員可以根據(jù)油色譜在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)趨勢，及時了解變壓器的運行狀況，提前發(fā)現(xiàn)變壓器存在的潛伏性故障，大大降低了檢修成本，避免更大隱患的發(fā)生。油色譜監(jiān)測裝置已經(jīng)成為變壓器日常檢修維護最重要的手段之一。

表2 在線設備連續(xù)跟蹤數(shù)據(jù)（μL/L）

[1] 賈瑞軍.高分子薄膜在變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測中的應用[J].變壓器，2001，38（10）：37-40.

[2] 張曉鵬，王瑜，曹軍生. 變壓器油色譜在線監(jiān)測分析技術現(xiàn)狀[J]. 山東電力技術, 2009, 4: 60-62.