變壓器油色譜在線監(jiān)測裝置應(yīng)用與管理

摘 要：變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)變壓器狀態(tài)檢修的重要基礎(chǔ)之一，其應(yīng)用的重要性已經(jīng)顯現(xiàn)出來，并將成為電力系統(tǒng)應(yīng)用中的重要發(fā)展趨勢。相關(guān)人員更加需要對變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用予以深入分析，讓其獲得更大的發(fā)展空間。

關(guān)鍵詞：變壓器；油色譜；在線監(jiān)測裝置；應(yīng)用與管理

中圖分類號：TM41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）33-0127-01

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(yùn)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(yùn)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(hù)最重要的手段之一。

1 變壓器油色譜在線監(jiān)測的理論及依據(jù)

微電子技術(shù)、高靈敏度傳感器的不斷發(fā)展更新為變壓器油色譜在線監(jiān)測提供可靠條件。變壓器設(shè)備一般會通過絕緣油中各氣體濃度以及可燃?xì)怏wTCG來診斷故障，變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)是通過廣譜型氣相色譜技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

①溶解于變壓器油中的故障氣體經(jīng)由脫氣裝置脫氣。②由載氣推動通過色譜柱，色譜柱對通過的氣體進(jìn)行逐一分離。③針對各故障氣體氣敏傳感器按出現(xiàn)峰順序進(jìn)行檢測，并將氣體的濃度特性轉(zhuǎn)換成信號。轉(zhuǎn)換信號經(jīng)過數(shù)據(jù)處理器的處理轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字，并以數(shù)字的形式保存在存貯器中。此過程可保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及可靠性，并不間斷地監(jiān)測油中溶解的故障氣體，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測的適時性。

現(xiàn)場通訊設(shè)備獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)并傳遞給計算機(jī)RS-485模塊，計算機(jī)軟件系統(tǒng)將數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并計算出各故障氣體含量和總烴氣含量。通過對氣體的濃度及含量變化來判斷變壓器內(nèi)部故障，分析故障類型提出檢修建議。

2 設(shè)計變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)

2.1 變壓器油色譜在線檢測系統(tǒng)的原理及軟件應(yīng)用

①安裝滿足用戶通訊需求的變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)，將其安裝位置放置在變電站被監(jiān)測的主變附近，以便進(jìn)行在線色譜分析。②分析結(jié)果經(jīng)計算機(jī)RS-485傳遞至變電站主控室上位工控機(jī)，變電站工控機(jī)均配有固定IP，通過電力系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與中心機(jī)房的總監(jiān)控站進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，使室內(nèi)全部油色譜在線監(jiān)測數(shù)據(jù)均傳送至總監(jiān)控站，實(shí)現(xiàn)對所有變壓器油色譜系統(tǒng)的在線監(jiān)測。在總監(jiān)控站可查詢所需要的任何油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)并設(shè)置分析周期等。監(jiān)控中心及監(jiān)控主站均具有WEB發(fā)布功能，有權(quán)限的管理人員可以在線查詢所需數(shù)據(jù)并根據(jù)需要在系統(tǒng)軟件中進(jìn)行專家診斷。

2.2 各種設(shè)備功能應(yīng)用

（1）油氣分離。變壓器內(nèi)部設(shè)置了油氣分離裝置進(jìn)行油氣分離。此裝置采用國際最先進(jìn)的分離方式-真空排氣，將油中所含氣體全部分離出去。油氣的完全分離避免了測量的誤差，為后序步驟奠定了基礎(chǔ)。

（2）混合氣體分離。需要分析的油樣經(jīng)過油氣分離裝置將油氣分離，分離的混合氣體被載氣裝置推入氣相色譜分離系統(tǒng)，混合氣體經(jīng)氣相色譜柱分離得到單組份的氣體。

（3）分離氣體的檢測。氣體通過分析儀內(nèi)，經(jīng)其內(nèi)部氣體檢測器通過傳感器裝置將濃度信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，在通過RS-485通訊裝置傳送至工作站，由監(jiān)測軟件分析最終將數(shù)值轉(zhuǎn)換為對應(yīng)油中濃度。

（4）數(shù)據(jù)傳輸。將所得數(shù)字信號通過RS-485通訊裝置傳送至監(jiān)控鉆。斷電后數(shù)據(jù)保持。計算機(jī)斷電或者故障時，分析儀器仍按原有設(shè)定的內(nèi)容工作。監(jiān)測分析數(shù)據(jù)存放至數(shù)據(jù)庫，有權(quán)限人員可以查閱數(shù)據(jù)庫資料實(shí)現(xiàn)資源共享。

3 變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例

某變電站3號主變曾安裝了寧波理工監(jiān)測設(shè)備有限公司的MGA2000-6系列變壓器色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)，此監(jiān)測系統(tǒng)主要是用來在線監(jiān)測變壓器等充油式高壓設(shè)備油中溶解的故障特征氣體的含量及其增長率，并通過故障診斷專家系統(tǒng)早期預(yù)報設(shè)備故障隱患信息。該色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)分析周期短，分析周期可調(diào)，適合色譜跟蹤分析。

通過比較油色譜數(shù)據(jù)，我們可以發(fā)現(xiàn)，在線油色譜數(shù)據(jù)變化情況基本等同于離線油色譜數(shù)據(jù)變化情況，但是，從數(shù)據(jù)絕對值方面來說，二者之間存在著顯著的差別。除此之外，在在線油色譜數(shù)據(jù)中，具備良好的連續(xù)性與穩(wěn)定性，能夠?qū)⒆儔浩鞯慕】登闆r正確表現(xiàn)出來。

在變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)中，不單單能夠?qū)τ蜕V數(shù)據(jù)的變化情況，開展實(shí)時監(jiān)控工作，還能夠開展數(shù)據(jù)分析與故障診斷等工作，在對變壓器故障類型進(jìn)行判定的過程中，應(yīng)用最為普遍的故障診斷方法包括三種，即改良三比值法、立方體圖示法、大衛(wèi)三角形法，利用這三種故障診斷方法，分析并診斷天湖變電所1號主變的油色譜在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。

通過利用這三種診斷方法，均得出在某水電站3號主變出現(xiàn)了油中熱故障特征氣體組份含量、乙炔組份含量增長中過熱故障，為了對判斷結(jié)果的精確性進(jìn)行驗證，運(yùn)用改良三比值法，計算離線油色譜數(shù)據(jù)，計算結(jié)果也表明確實(shí)存在著中過熱故障，該結(jié)果與在線油色譜數(shù)據(jù)三種診斷方法結(jié)果相同，所以，可以保障油色譜在線監(jiān)測故障診斷功能的精確性。

4 存在的問題分析

4.1 載氣管理

通常情況下，變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)的載氣源都是高純氮?dú)馄?。由于鋼瓶中所存儲的氮?dú)饬坑邢?，?jīng)過一段時間的使用后，就會出現(xiàn)高純氮?dú)馐褂猛戤吇蚯穳呵闆r，很難繼續(xù)開展檢測工作，無法保障在線監(jiān)測系統(tǒng)檢測功能的連續(xù)性。在各次的檢測工作中，所花費(fèi)的高純氮?dú)饬炕静粫l(fā)生變化，高純氮?dú)馄烤哂泄潭ǖ暮瑲饬?，利用相關(guān)計算，就能夠?qū)⒁黄扛呒兊獨(dú)馐褂脮r間估算出來，通過對氣瓶更換時間進(jìn)行記錄，可以提前一至二周對氣瓶進(jìn)行更換，確保系統(tǒng)運(yùn)行的連續(xù)性與穩(wěn)定性。在場地允許的情況下，為了縮減氣瓶的更換次數(shù)，可以對大容量的高純氮?dú)馄窟M(jìn)行運(yùn)用。

4.2 儀器標(biāo)定

無論是在線色譜儀，還是離線色譜儀，都應(yīng)當(dāng)定期開展標(biāo)定工作。應(yīng)用范圍最為廣泛的就是外標(biāo)法。對于離線色譜儀而言，在各次開機(jī)的過程中都應(yīng)當(dāng)進(jìn)行標(biāo)定，倘若長時期不注重標(biāo)定工作，會對檢測數(shù)據(jù)的精確性造成影響，特別是在對載氣瓶進(jìn)行更換之后，應(yīng)當(dāng)迅速開展標(biāo)定工作，有效避免數(shù)據(jù)偏差過大情況的發(fā)生。為了使儀器標(biāo)定這一問題得到順利解決，可以將儀器自動標(biāo)定的功能模塊加入至變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)中來。

5 結(jié) 語

變壓器油色譜在線監(jiān)測裝置的應(yīng)用及管理方法的提升，為充油設(shè)備管理提供了新的管理思路，使形成清晰高效的異常缺陷設(shè)備閉環(huán)管理機(jī)制成為可能。在實(shí)踐運(yùn)用中，借助于該管理思路，提升了工作效率，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，對保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-10-10