摘要：变压器是电力系统重要的核心设备，其是否安全稳定运行对电网至关重要。油中溶解气体在线监测装置通过实时监测和分析变压器绝缘油中溶解气体来反映变压器绝缘油及运行参数变化情况，由此可发现变压器设备的潜伏性故障隐患并判断出其故障种类，为实时跟踪变压器的安全运行状态提供重要数据，从而确保变压器及电网系统安全稳定运行，鉴于此，文章重点针对变压器油色谱在线监测装置应用与管理进行了分析，以供参考。
关键词：变压器；油色谱在线监测装置应用；管理措施
1导言
随着智能化电网的发展，根据电网新设计、新技术和新设备技术要求，其检测手段和试验方法也需要同步更新，新的检测技术给传统的试验分析带来新的挑战。在智能化电网发展的变革中，我们应始终坚持以精准、科学有效的数据来“丈量”每一台大型电力变压器的实时运行状态，提升检测流程，完善在线监测管理，并依据国家标准标和企业规范，科学调配人力、资源，实现数据“双重化”规范管理，提升了设备检测水平，同时也提高了检测准确率，并树立了良好的企业形象。
2油色谱在线监测装置组成及工作原理
为确保变压器及其它充油电气设备安全运行，采用气相色谱检测绝缘油中溶解的特征气体，以预测充油电气设备可能存在的故障并监视设备的运行。若变压器内部存在故障，则在热和电的作用下绝缘油和有机材料会发生化学反应，产生少量的低分子烃类气体、二氧化碳及一氧化碳等气体，并溶解于变压器绝缘油中。由于变压器绝缘油中溶解气体的含量及产气速率与设备内部故障类型及故障严重程度有很大关系，因此分析溶解在绝缘油中气体含量及产气速率，就可粗略判断出变压器设备内部是否存在故障，存在的故障属于热故障还是电故障以及严重程度，还可随时监测变压器内部故障的发展状态。
变压器油中溶解气体在线监测装置主要包括气体检测、油色谱分析、油气分离、控制电路、监测器、无线通信及主机故障诊断等。油色谱在线监测装置工作流程如图1所示。
图1 油色谱在线监测装置工作流程图
油色谱在线监测装置工作流程：用户设定的检测时间到后，系统打开进油阀，变压器油依靠自身油压经取油阀口进入油气分离器，溶解在油中的故障特征气体被分离出来，残油经油循环进入油箱，分离出的特征气体随载气进入色谱检测器。各种气体的组分浓度特性被色谱检测器转变为电信号后，再经数据处理器进行模数转换处理，送入主机采集成谱图并分析处理得到各组分的浓度数据，然后通过通信监测模块，将各种气体组分浓度数据传输到监测工作站。工作软件对浓度数据进行处理，形成各特征气体各组分浓度变化趋势图。故障诊断系统根据特征气体浓度变化谱图进行故障诊断，判断出故障类型。现场环境温度的变化对在线监测装置包含的油气分离模块、气体分离模块、气体检测模块及数据采集处理模块的工作状态影响较大。目前，油色谱在线监测装置大多采用薄膜渗透法进行脱气，而环境温度对渗透过程也有着直接影响。高分子透气膜在现场进行连续工作时，应尽量使监测温度不变，对于监测现场环境温度变化情况，应补偿环境温度变化对检测结果的影响。
3变压器油色谱在线监测装置应用与管理措施分析
3.1系统构成单元
油色谱分析单元：色谱分析单元包括：油气分离部分，组份检测部分，气路控制部分等，在该单元内可完成油样采集、油气分离、自动进样、样品的组份分离、组份检测等整个一系列的色谱分析流程。
电路单元：包括电路主板、各种供电电源模块、工控计算机模块等电路部件，对整机的电路及气路部分进行控制和对色谱分析系统检测到的组份信号进行处理和计算、传输等。
通讯单元：在主电路的控制下完成和客户端的有线或无线通讯工作，包括传输分析数据，传输控制指令，传输仪器状态数据等。
气体检测单元：空气泵开始运转，此时气室与油中气体达到动态平衡，测量管和气体流通路径接通，控制恒温箱中的温度到检测合适的温度。气体进入色谱柱之后以H2、CO、CH4、C2H4、C2H2、C2H6的顺序依次接触传感头，经过辅助电路放大，以电信号输出。MQ型系列气体传感器根据金属半导体吸附气体时，电导率和功率函数的变化，MQ型系列气体中的H2，CO传检测特性如图2（a）（b）所示。从图2可得，虽然不同气体传感单元对各自监测气体的灵敏度较高，但面临交叉敏感问题，在气体特性相近时尤为严重。多年来的研究结果显示，仅依靠提高单个传感器的选择性是困难的，发展气体传感器的阵列技术是一个比较可行的解决途径.
（a）H2的分辨特性（H2浓度40ìL／L）
（b）CO的分辨特性（CO浓度200ìL／L）
图2 MQ型系列传感器的检测特性
3.2检测流程及在线监测标准化
3.2.1油色谱试验管理体系的建立
建立油色谱检测工作流程，对班组的工作分工进行了调整，根据工作安排，部分工作划分状态评价班完成，使相关工作更专业化。并参照《公司输变电设备状态检修电气性能监督实施细则》的要求，完善《公司输变电设备状态检修化学油气监督实施细则》，建立《化学技术监督工作实施细则》、《变压器油色谱故障诊断工作流程图》、《色谱试验流程图》、《绝缘监督工作流程》和《在线监测数据管理规范》等变压器油色谱质量管理体系，健全了油色谱专业岗位工作标准与规范，从日常工作、学习等方面规范了全体员工的日常行为，完善了班组工作周报、月报、年报制度，确保了油色谱检测工作能够在受控的状态下进行。
3.2.2开展油色谱在线监测技术培训
开展油色谱在线监测技术培训工作，首先我们重点检讨了以往试验、分析、诊断流程，对照GB/T7252《变压器油中溶解气体分析和判断导则》和GB/T17623《绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法》的要求，对色谱试验进行规范和梳理，统一操作人员行为，提高试验准确性；其次通过在线监测一体化工作流程的建立，激发青年技术骨干学习热情，培养了青年技术骨干；第三完善变压器档案管理，提升充油设备管理水平。
3.2.3在线监测标准化
变压器油色谱试验自上世纪八十年代推广应用以来，该技术已日趋成熟，而变压器油色谱在线监测装置的应用，对该技术提出了新的要求，为更好将变压器油色谱在线监测技术应用于生产实际，提升变压器油色谱试验管理水平，基于油气化学监督管理体系，确立在线监测工作流程的建立。依托检修试验创新工作室，通过变压器油色谱在线监测装置的应用，结合试验室离线分析，使在线监测工作流程成为可能，通过标准、制度的建立实现在线监测一体化。建立变压器油试验数据库，重点对异常工况前后试验数据进行比对，分析异常工况下对变压器油及设备本体的影响，规范传统检测诊断方法中不科学的地方，使变压器油试验更加科学化、标准化、规范化、统一化；通过试验数据库的建立，解决了试验数据分散等问题；完善充油设备运行工况的收集整理，实现充油设备故障原因溯源。
3.3应用分析与效果
首先，变压器油色谱检测体系建立后，首先应用到220kV变压器运行状态检测中，取得了较好的效果，如在某220kV变压器油色谱异常分析中，通过离线数据的准确性，准确判断设备故障性质及严重程度，再通过在线监测装置检测周期短这一特点，确定故障发生的准确时间段，一般这一时间可控制在24小时以内，通过该变压器24小时内的运行工况，准确查明引发故障的主要原因，提高故障诊断正确率，使异常数据分析、诊断工作得到顺利进行。
其次，变压器油在线监测工作体系的推广过程中，多次组织相关从业人员开展培训培训，进一步规范变压器油试验管理，提高了从业人员技术水平，提升变压油管理水平。
4结论
总之，变压器油色谱在线监测装置的应用及管理方法的提升，为充油设备管理提供了新的管理思路，使形成清晰高效的异常缺陷设备闭环管理机制成为可能。在实践运用中，借助于该管理思路，提升了工作效率，取得了显著的经济效益和社会效益，对保障电网安全稳定运行提供了技术支持。
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论文作者:关睿,刘丽琴,于娟
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/18
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