摘要：随着智能化变电站发展，油色谱在线监测装置在电力系统中得到了越来越广泛的应用。发现该种故障分析的方法，不仅高效且检测时间短；但是操作人员一定要注意细节问题，注重其检测样的进样量，定性、定量重复性偏差的控制等，使其高精度、数据快速处理等的仪器功能得以正常发挥。本文分析了变压器故障诊断的油色谱分析方法。
关键词：变压器；故障诊断；油色谱分析方法；
变压器绝缘油中的特征气体组分含量与变压器内部故障的严重程度关系密切，技术人员一直采用实验室油色谱分析监控变压器的健康状况，但是该方法存在人为误差、试验周期较长、费用相对较高、无法发现突发性设备故障、无法实时监控设备故障发展趋势等缺点，而变压器油色谱在线监测系统可解决上述问题。
一、油色谱监测装置原理和结构
1.油色谱在线监测装置的原理。油色谱在线监测系统的两个关键技术是油气分离和气体含量检测。油色谱在线监测通过脱气法将绝缘油中溶解的特征气体分离出来，经过色谱柱后，分离出各个单组分气体，再进入到气敏检测单元。检测单元的作用是将被色谱柱分离的组分按其物理、化学性质转化为易测量的电信号，目前最常用的是氢火焰离子化检测器和热导池检测器两种。传感器输出代表各组分气体浓度的电信号，经A/D转换后输入终端计算机，终端计算机将数据传送至主控计算机，并显示在上位机软件上。
2.油色谱在线监测装置结构。一是油气分离模块。油气分离模块是将油中溶解的气体通过化学物理方法从油溶剂中分离出来，而不完全分离将直接导致后续组分分离和检测结果不准确。目前，油气分离方法主要是：顶空法、真空法、薄膜渗透法等。二是数据处理及状态诊断模块。数据处理及状态诊断模块是由后台数据采集处理、后台数据传输和状态诊断所组成。利用各组分浓度、各组分产气速率和各组分物质的量比值，结合三比值法及特征气体法等方法对被监测设备进行状态诊断。
二、变压器故障诊断的油色谱分析方法
1.现状。自某电力1号主变2012年12月投运开始，变压器油色谱在线监测装置即在1号主变C相投入运行。根据变压器油取样离线送检情况，在相同时间、相同环境下对在线监测装置进行采样，通过对比分析2013年2、3、4月份的数据情况，发现在线监测装置所采集到的气体含量与试验院取样离线送检采集到的数据比较均偏小，数值偏差基本都在70%以上。于是，经过深入分析发现，试装的变压器油色谱在线监测装置使用的是差压传感器，即根据相对压力判断油气分离装置内的真空度，以控制真空泵的启停。在脱气过程中就要在油气分离装置内的实际真空度大于-80kPa时差压传感器才会检测到-80kPa,以控制真空泵停止抽真空。因此，造成油气分离装置内实际真空度偏大，导致气体鼓泡不足，气泵抽取采样气体就会变困难，抽取的气量就变少，气体量达不到色谱柱分析需求量，即导致采集分析出的数据普遍偏小。
2.变压器油色谱在线监测装置应用优化。由于在线监测装置的油气分离系统为集成系统，若要更换差压传感器为绝压传感器，现场不具备施工条件，需要整体返厂处理。于是技术人员将此情况与厂家技术人员进行了沟通，厂家技术人员根据此情况在实验室进行模拟试验。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时，电力技术人员在现场通过更改程序内油气分离装置真空度控制值进行多次测试，最后与实验室模拟实验得出一致结论，在电力所处地区的大气压力下，油气分离装置内的真空度控制值设定为-65kPa时，抽真空后油气分离装置内鼓泡量可以满足气泵抽气量要求。于是，电力技术人员对在线监测装置的程序进行了修改，设置在线监测装置中油气分离装置内真空度的控制值为-65kPa，并重新下装程序。以使真空脱气时油气分离装置内真空度满足气泵抽气量的要求，确保在线监测装置数据分析更加准确。
3.应用效果。变压器油色谱在线监测装置抽真空程序修改后，连续观察对比了六个月的数据分析情况，发现在线监测装置采集分析的数据明显变好，与试验院离线送检分析数据相比，对变压器设备故障判断较重要的氢气（H2）、乙炔（C2H2）、总烃采集分析值都满足了偏差小于30%的国标要求，其他数据如甲烷（CH4）、一氧化碳（CO）偏差也小于30%，未满足偏差小于30%的气体采集分析值其趋势变化也较明显。与同类电力所运行的变压器油色谱在线监测装置相比，其采集分析数值与离线送检标准数据的偏差均优于同类型电力运行的装置。结合运行观察发现，变压器油色谱在线监测装置技术优化之后，采集数据偏差基本可以满足变压器油运行状态监视需求，可以依托在线监测装置的实时监测数据判断变压器的运行工况，实现变压器油在线监测。电力技术人员可以根据在线监测装置实时采集数据的变化及装置报警情况对变压器油进行取样分析检查，实现变压器油定期取样送检到根据需要取样送检的转变，极大的减轻了生产人员的工作量，提高了工作效率。
4.油色谱对于变压器故障的防治措施。在明确了油色谱检测的含义和变压器经常会出现的故障类型之后，我们就要运用油色谱技术发现变压器出现的故障，并给出防治措施，主要运用油色谱在线检测系统来进行检测诊断和防治。油色谱分析变压器中出现的故障要经过一系列的实验步骤，第一步是采集样本，样本采集的质量会直接影响到检测结果是否准确，采集油样应按照国家规定的质量标准进行取样，采集样本时不能让油中的气体逸散出来，也不能将这些气体混入空气之中，实际操作时油中不能产生气泡。取样环境应也是十分严格的，应在晴天进行并将取出的样本阴凉保存，另外要准备取样瓶、注射器等仪器工具。第二步是将变压器中油中溶解的气体和油相分离，使用真空脱气法和振荡脱气法，脱气是一个关键的环节，对后续误差的产生和效率具有较大的影响，因此在进行脱气工作时，要遵循以下基本原则：完全地将特征气体从油中脱离出来；采用真空脱气法时，装置的密闭性应该良好，将真空计接入来监视真空度，采用溶解平衡脱气法时，要保证玻璃器皿注射器的密闭性良好。将气体与油分离之后，尽量不使这些气体对油产生回流现象。将脱出的气体混合均匀，然后注入色谱仪，及时进行样本分析。油色谱实验之后，就要将变压器工作时出现的故障气体特征与油色谱技术有机结合起来，运用各种类型的故障气体特征使油色谱技术得到充分运用，在进行油色谱实验时，气体样本的提取、油气的分离及需要注意的问题、然后将分析气体混合均匀注入色谱仪进行样本分析、注入色谱仪时应选取可靠的取样容器等等这些环节都要注意，然后得到色谱柱并转化为电信号进行分析，得出变压器的故障问题，使电力运行更加顺畅。
变压器油色谱在线监测系统的使用，不仅在保证变压器安全稳定运行上发挥了重要的作用，而且节省了频繁取样的成本，降低了人员的劳动强度。除此之外，还要很好地和当前的信息技术结合起来，运用先进的电脑信息系统技术进行数据的录入、整理与分析，提高实验工作的效率，使得实验更具有科学性和现实性。
参考文献
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[3]武中利.电力变压器故障诊断方法研究[D].华北电力大学，2016.
论文作者:付乐
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/22
标签：在线论文; 色谱论文; 变压器论文; 装置论文; 气体论文; 油气论文; 脱气论文; 《电力设备》2018年第15期论文;