陈思奇 邵俊人
中国南方电网超高压输电公司昆明局 云南昆明 650217
摘要：本文通过对油色谱在线监测技术的分析和它在换流站中的应用，结合油色谱在线监测装置运行过程中出现的问题，提出有效的改进方案，使换流站能更加安全稳定的运行。
关键词：特高压换流站；油色谱；在线监测装置
0. 引言
电力系统经过多年的发展，已经实现超远距离的输电，但是长距离输电最好是采用超高压或特高压的直流电，因此换流站是这个输电系统中必不可少的环节。换流变压器是换流站的主要设备之一，它的安全高效运行才能确保整个输电系统的稳定性和经济效益。对换流变压器进行定期维护管理，实时监测其运行状态，及时发现换流变压器隐藏故障，根据设备运行情况来判断设备合适的检修时机，这样既能够保证换流变压器的安全高效运行，也避免事故的发生。油色谱在线监测能够实时连续的监控设备的运行，它对换流变压器的运行，制定有效的检修方案都有重要的现实意义。
1. 换流变压器状态检修的必要性
1.1 换流变压器的特点
换流变压器是换流站最重要的设备之一，它处在直流电和交流电来回切换的关键位置，和换流阀共同作用来让直流电和交流电相互转换。它还具有隔离直流电和交流电系统的作用，防止两种形式的电流混乱。换流变压器的构造与普通的变压器大致相同，但是它在运行时会受到换流器换相的作用，造成非线性影响，所以在漏抗、谐波、绝缘等方面均不同于普通变压器[1]，表现在这几个方面：
（1）为了防止直流电短路时电流过大，短路电阻应该足够大。
（2）换流变压器阀侧绕组均要有直流电和交流电。
（3）谐波会增大变压器的损耗，造成部分组件过热，所以要有隔音装置。
（4）电压能够调节的范围要足够大，一般在25%左右。
（5）与变压器只需进行交流电的试验不同，换流变压器还要有直流的试验。
1.2 状态检修的必要性
随着电力系统的不断完善，电力设备更新换代，对其进行的传统检修已经不适于现在的电网运行。传统的检修模式采用定期检修，对设备进行“一刀切”。当检修不足或者检修过度时都有很大的影响。检修不足就可能出现设备检修不到位，没有及时发现隐患，导致设备运行时发生事故。检修过度则会浪费大量人力财力，影响设备的运行效率，严重时还会损伤设备性能。因此电力系统需要更新检修模式，采用状态检修，根据运行的状态来判断是否应该检修。
1.3 状态检修的优势
（1）能够合理的安排运行和检修，运行检修互不冲突，安排检修人员定期检修，并尽量减轻当期工作量，这就能节约很多人力财力，减少停电时间，使换流变压器运行效率更高。
（2）变压器的每次检修都需要停电，严重影响整个变电站的运行，状态检修就能减少盲目停电试验，防止因检修过度而影响设备性能，延长设备寿命，科学维修管理变压器。
（3）对变压器进行状态分析，能准确知道设备的运行情况和状态，制定其检修和保养措施，避免突发事故出现，对提高设备的监管水平都有极大的作用。
（4）实行状态检修后，就能大大减少计划停电，同时减少了开关操作，提高供电的安全可靠性，使用户满意度增高。
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2. 油色谱在线监测的原理和应用
2.1 油色谱在线监测原理
变压器油色谱在线监测系统的功能是对变压器的安全运行情况实时监测和调控，并建立在不影响变压器正常使用的条件下。这套系统主要有单组分和多组分气体监测两种类型，多组分在当前市面上使用较多。
2.1.1 系统组成
变压器油色谱在线监测系统的组成部件包括在线色谱检测柜、后台检测主机、在线监测和故障诊断软件、变压器阀门接口组件和不锈钢油管等。包含气体采集模块、分离模块、检测和数据采集模块以及图谱分析模块[2]。
2.1.2 工作原理
气体采集模块主要实现采集气体的功能，将变压器中的油和气分离。分离模块中，采集到的气体流至色谱柱后，各种气体分离，不同气体在检测系统中呈现不同化学信号转变为电信号现象。各种电信号经由数据采集模块分析，通过网络传输到后台监测系统，通过对色谱图的分析计算出每种气体的含量，故障诊断系统根据每种气体含量所占比，用系统软件诊断出变压器的运行状况[3]。一旦检测到异常情况，在线监测系统就能立即诊断出故障类型，并给出维修方案供选择。
2.2 换流变压器油色谱在线监测的应用
2.2.1 应用情况
目前，±800kV直流电运输工程中每极阀组都有高端、低端，所以它的换流变压器在数量上比普通变电站多得多。这就导致检测和取油工作量极大，某些地方温度又比较高，换流变压器运行时机器发热，当换流变压器所处环境温度达到40℃左右时，相关工作难度大大提高。而且这一工程输电功率较大，一旦变压器出现问题，严重时整个电网可能会崩溃。所以全面考虑这一问题，在此工程中实行油色谱在线监测，确保换流变压器的运行情况能够实时把控。
2.2.2 数据分析
变压器可能出现各种故障，运行时内部气体也不尽相同。具体表现在以下方面：
（1）由于设备使用时间较长，绝缘性能变差，发热情况更加严重，故障气体主要是二氧化碳。
（2）设备内部线路老化，出现放电现象，进一步影响其绝缘性，故障气体大部分是乙炔和氢气。
（3）变压器自身受潮，主要体现在氢气含量增多，其他成分无明显变化。
由于换流变压器运行环境和工作性质等原因，综合故障发生情况，安装油色谱在线监测系统是十分有必要的。
3. 油色谱在线监测装置的运维管理
3.1 运维情况
在换流站实际工作中，油色谱在线监测装置并不属于站内工作人员管理，它是由专门的检修人员进行检测和维修的，这就导致普通工作人员不了解这些设备，也不能很快发现可能导致故障发生的异常情况，检修人员也只是定期对变压器做取油试验，然后分析其内部运行状况，而不是根据
（下转第382页）检测设备来观察运行，这就使这套设备没有发挥其作用，且浪费高额维护成本[4]。
3.2 暴露的问题
根据对实际运行情况分析，综合各电网运转状况，发现在线监测装置可能出现的问题包括警示信号没有连接后台、回油管道阀门漏油比较严重、工作人员对装置不够重视等。
警示信号不连接后台这就使在线监测装置形同虚设，一旦有故障出现根本没有发出预警的可能，所以将其接入后台是很有必要的。漏油问题是阀门垫圈老化，密封不到位造成。工作人员管理在线监测装置时也只是观察其正常通信有否问题，对于其检测到的气体变化情况没有进一步分析，大大减弱在线监测设备的作用。
3.3 技术展望
油色谱在线监测技术发展周期较短，尚在成长阶段，还需要技术研究，进一步完善系统。
（1）变压器油色谱在线监测装置商业化程度不高，大多采用的还是色谱加热检测，这种工艺下设备生产复杂，维修也不易，制造成本高，所以还需提高技术水平。
（2）在线监测装置运行条件比较苛刻，在恶劣天气，或干扰环境下运行性能不佳，所以设备稳定方面还需研究升级。
（3）现有的故障诊断功能还不完备，有些故障不能检测出原因，或者只能给出简单解释，不能提供故障解决方案，在这一方面仍需加强完善，使故障诊断技术能够更加智能。
（4）国内只针对油色谱设备有相关行业标准，对于在线监测装置还没有足够重视。
4. 结束语
油色谱在线监测装置的安装对于换流变电站是极具现实意义的，它不仅保障了变压器的安全稳定运行，而且节约了设备检测成本，解放工作人员的工作强度。通过对在线监测设备的观察，结合离线试验，诊断软件分析就能得出正确结论。如果能妥善解决好在线监测装置在日常运行时暴露出的一些问题，就可以让其更加高效的进行监测，提供更精准的故障分析，保证换流站的安全稳定运行。
参考文献:
[1]黄建华.变电站高压电气设备状态检修的现状及其发展[J].变压器,2002,(Z1):11-15.
[2]李建辉. 变压器状态检修问题探讨[J]. 科技资讯, 2011,(25):154-155.
[3]黄皓炜. 变压器油色谱在线监测系统的应用[J]. 浙江电力, 2011,(3):25-27.
[4]张挺, 王章启, 魏天魁. 变压器油中溶解气体在线监测系统的研究[J]. 高压电器, 2005,(1):21-23.
论文作者:陈思奇,邵俊人
论文发表刊物:《防护工程》2018年第28期
论文发表时间:2019/1/4
标签：在线论文; 色谱论文; 变压器论文; 设备论文; 装置论文; 气体论文; 直流电论文; 《防护工程》2018年第28期论文;