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摘要：随着变压器状态检修工作的深入开展,对变压器在线监测装置的需求越来越多,由于变压器为电网里最重要的装置之一,它的工作状态影响到电网是不是稳定可靠运行。电网大量的建设,对于变压器工作电压和容量的要求随之提高,同时,进一步要求变压器可以正常工作的时间扩大。本文就针对变压器油色谱在线检测与故障诊断进行分析，以供参考。
关键词：变压器油色谱；在线检测；故障诊断
在当前，随着我国电力系统容量在不断增大，电压等级水平在不断提高，供电部门要求的可靠性在不断提高，因此这就对电力系统提出了更高的要求，使得设备要加强在线监测，及时排查各种故障。气相色谱法由于具备可靠性强，灵敏度高，方便操作等优势，已成为了换流变压器检测时必做的项目。
1常规变压器油色谱分析
1.1常规变压器油色谱分析流程。当前变压器油的检测主要以实验室油色谱化验分析为主，它主要是将现场采集到的油样带回实验室，通过对试验油一些列处理将溶解气体脱出，然后由气相色谱仪测量气体的组分、浓度等，最后通过数据处理装置将实验数据进行计算分析，得到分析结论并形成书面报告。
1.2常规变压器油色谱分析缺点。根据定期的试验结果判断或对单独设备长期运行数据来判断设备的运行状况，从而能够定期的查验设备是否存在缺陷。在传统的电气设备运行中定期的预防性性试验能够较好的起到了预防设备事故的作用，但近年来电力系统发展迅速，各种高新技术应用与电气设备中，新的设备逐渐淘汰老旧设备，电力系统相应的对保证稳定运行提出了新的要求。
2变压器油色谱在线监测与故障诊断
DGA在线监测的系统组成图1所示。
首先，在线监测系统通过油循环系统把变压器中的标油样取出，将其送进真空脱气系统中进行油气分离，脱出来的气体再送入六通阀的定量管中。随后，使用高纯的氮气把定量管里的气体推入色谱柱，色谱柱将各种气体按时分顺序进行分离。然后，对这些气体进行检测，并通过AD转换将检测信号送往DSP中进行数据处理。最后通过通信系统将所得数据上传到分析诊断系统进行分析和诊断，实现对变压器油中气体含量的在线监测。
2.1油循环和油气分离系统。监测终端采用油循环系统，由于其可对取出的油进行脱气再送回变压器，因此可避免变压器油的消耗。该系统采用真空脱气原理，研制的真空脱气装置具有重复性高、全脱气、脱气时间短等特点。其脱气原理为：首先使用油循环泵从取油法兰中取出20ml的变压器油样，然后再对脱气室进行抽真空，将变压器油样送进脱气室里进行脱气，此时需将脱气室内的温度设置为65℃。脱气一次后再将样气送进集气室，总共需进行6次，从而达到完全脱气的指标（脱气95％以上）。等到脱气完成后再将样气送入色谱分离系统。
2.2色谱分离系统设计。色谱分离系统使用色谱柱将样气按时间顺序分离，采用单根复合色谱柱，可实现对七种混合组份样气的分离，减少气路系统的复杂性。气相色谱柱一般包含空心毛细管柱和填充柱两类，考虑到后者性能稳定，制备简单，本系统中选用填充柱。根据色谱仪安装时的要求对柱性能进行测试，将色谱柱装到色谱仪上。用来测试的标准的混合气体包含CO，CO2，CH4，C2H4，C2H6，C2H2，H2等七种成分。对各种填充材料的色谱柱进行了试验，由于标气中无CO2，色谱柱显示了六种气体的峰，从左到右依次为：H2，CO，CH4，C2H4，C2H6，C2H2。
2.3检测采集及数据传输系统设计
使用半导体制作的气敏传感器无法灵敏地检测CO2，系统使用固体电解质制作传感器进行检测。现场数据的采集系统采用24位的高精度AD（AD7732），具有最高是24位的无失码性能。处理器使用TI公司的TMS320F2812，DSP芯片为32位，主频为150MHZ、处理性可以达到150MIPS，每条指令的周期为6.67ns。流量传感器采用的是矽翔公司生产的FS5100流量传感器，监测的范围是0～200ml／Min，采用DSP的内部AD进行采样，实时对载气的流量进行监测。恒温系统选用固态继电器控制的电热丝加热的方式，采用PID控温原理，控温的精度是±0.1℃。现场使用的通信方式可采用GPRS无线通信和LonWorks现场总线任一种。
3变压器油色谱在线监测系统应用
3.1基于油中溶解气体的变压器故障诊断方法。变压器不同故障会产生不同气体，按照变压器油的气相色谱测定结果和产气的特征性及特征气体的量值等，可以初步对变压器故障及其性质做出判断。变压器油中溶解气体H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO和CO2共7种气体对于判断变压器的故障类型具有参考价值，称为特征气体。其中，CH4、C2H6、C2H4、C2H2的总和称为总烃，H2和总烃的和称为氢烃。根据试验和工程经验的积累，变压器故障性质的判断规则如表3所示。从气体组分相对占比与绝对量值参考给出了参考判据。
3.2在线监测系统具体应用。某变电站#1主变安装了1套变压器油色谱在线监测系统，运行至今，发现了2次疑似故障，经过离线油色谱试验对比分析，确定了1次局部放电事故，检修时做了处理，避免了事故的发展与扩大，起到了相应的作用。从该变压器一天24h采集的相关数据可知，氢气含量达到了10.38μL/L，且总烃数不高，CO和CO2变化不大；根据在线监测的数据出现的异常情况，对该变压器进行了当天现场取样，在试验室内进行油色谱分析试验。结果与在线监测的数据的值趋势是一致的，结合在线与离线油色谱分析的结果，可以判定该变压器存在局部放电故障，但基本不涉及固体绝缘的局部放电，因为CO和CO2的变化不明显。采取的维修策略是在进行滤油处理。处理后，在线监测的数据恢复到正常状态。
结语：总之，变压器油色谱在线检测能够对变压器进行有效的故障诊断，由于操作简便，检测结果直观，应在电力系统故障检测领域广泛应用，进一步提高电力系统的安全性和稳定性。
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论文作者:何鑫,李成滨,于伟玲,王澜,张博宇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/18
标签：在线论文; 色谱论文; 变压器论文; 脱气论文; 气体论文; 系统论文; 故障诊断论文; 《基层建设》2018年第25期论文;