油色譜在線監(jiān)測裝置故障類型及處理方式

劉寶 楊治奎 徐蒙福 柳曉棟

摘要：變壓器的安全運行對電力系統(tǒng)具有重要意義。要最大限度地防止和減少變壓器故障和事故的發(fā)生。然而，變壓器投入運行后可能會發(fā)生故障和事故。通過分析油中的溶解氣體，通常由氫、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳和二氧化碳組成，能夠靈敏、準確地分析和診斷變壓器可能出現(xiàn)的過熱或放電故障，并及時處理，避免重大故障的發(fā)生。經過這些年的發(fā)展，油色譜在線監(jiān)測裝置產品的成熟和質量的提高，為電力變壓器的安全運行提供了良好的技術支持。

關鍵詞：油色譜;在線監(jiān)測裝置;故障處理

本文主要通過對某供電公司管轄的110kV和220kV共290臺油色譜在線監(jiān)測裝置近3年內的故障數(shù)據進行分析匯總，結合現(xiàn)場實際處理情況，探討了該類裝置主要的故障類型、故障發(fā)生率等，最后通過實際案例，從數(shù)據統(tǒng)計、數(shù)據差異和故障現(xiàn)象分析，制定一套現(xiàn)場消缺流程，總結出一套高效的處理措施，為設備安全運行提供保障。

1成套油色譜裝置的組成

油色譜在線監(jiān)測裝置有三種：氣相色譜原理、膜滲透技術和紅外光譜原理。大量的文獻對這三種技術進行了深入的對比分析和研究，這里不再贅述。本文主要研究該地區(qū)油色譜在線監(jiān)測裝置的類型和故障程度。

全區(qū)共有292臺色譜在線監(jiān)測設備，其中290臺基于氣相色譜原理，2臺基于膜滲透技術，0臺基于紅外光譜原理。

由于基于氣相色譜原理的在線監(jiān)測裝置相對成熟且應用廣泛，在應用中占據了絕大多數(shù)。本文從氣相色譜原理出發(fā)，著重分析了油相色譜在線裝置存在的缺陷。

整套油色譜在線監(jiān)測裝置由CAC在線監(jiān)測面板和現(xiàn)場色譜裝置組成。CAC在線監(jiān)測面板主要起到數(shù)據存儲、分析和傳輸?shù)淖饔茫哂泻笈_應用功能。油色譜測試現(xiàn)場色譜裝置的原理與離線氣相色譜儀相似。CAC在線監(jiān)測盤柜包括UPS電源、開關、LCD和CAC主機?，F(xiàn)場色譜裝置主要包括油路部分、氣路部分、油氣分離模塊、氣體分離模塊和信號處理主控單元。文獻中描述了每個模塊的原理和功能。

2故障類型及處理方法

2.1故障類型

根據油色譜在線監(jiān)測裝置的結構，可以發(fā)現(xiàn)故障將出現(xiàn)在其主體結構和網絡通信部分。然而，每個零件的失效概率是不同的。根據3年內的故障數(shù)據統(tǒng)計，CAC主機的故障概率接近43%;二是信號處理主控單元中的數(shù)據上傳模塊，故障概率為30%;油路失效概率為3%，主要原因為泄漏;氣路為10%，主要原因是壓力不足;網絡通信故障12%。

通過對近3年數(shù)據的進一步分析和分類，CAC在線監(jiān)測面板和現(xiàn)場色譜裝置的主要故障可分為通信中斷和數(shù)據異常。根據多年的數(shù)據總結，通信中斷缺陷占缺陷總數(shù)的42%，異常數(shù)據占45%，載氣欠壓占10%，漏油占3%。該裝置有290臺，但每年的消缺數(shù)量達到700臺。每臺機組的平均故障次數(shù)為每年2.5次。除欠壓、漏油故障外，相當于每臺機組每年發(fā)生1～2次數(shù)據異?；蛲ㄐ殴收?，故障頻率較高。

2.2處理方法

（1）CAC通信中斷，無法遠程連接：大部分故障為主機崩潰或軟件崩潰，可通過現(xiàn)場重啟CAC電源恢復;如果重啟后遠程連接仍然不可用，請檢查CAC主機是否正常，交換機和通信線路是否存在問題。

（2）油色譜裝置的通信中斷：該缺陷是一個通信問題。一般來說，從CAC到背景的光纖以及從油色譜裝置到CAC的部分都存在問題。通常，CAC不能在后臺查看。如果從油色譜設備到CAC的部分出現(xiàn)問題，則表明可以在后臺查看CAC，但其數(shù)據在某一天保持不變，并且現(xiàn)場色譜設備已更新。大多數(shù)問題出現(xiàn)在接口、穿過墻壁的纖維穿孔和其他彎曲處。

（3）所有數(shù)據均為0：大多數(shù)數(shù)據出現(xiàn)在現(xiàn)場色譜設備上。一般情況下，設備采樣，但分析數(shù)據沒有正確上傳到后臺，色譜進樣設備和數(shù)據上傳模塊存在問題。

（4）數(shù)據未更改：雖然CAC后臺數(shù)據正在更新，但值根本沒有更改，主要原因是數(shù)據上傳模塊故障和軟件程序混亂。

（5）數(shù)據超過報警值：接收到的缺陷清單大部分為H2超標，離線色譜正常，大部分為油路循環(huán)系統(tǒng)堵塞導致的死油注入。另一個原因是在線設備在長時間運行后會有很大的不準確問題，制造商需要到現(xiàn)場糾正數(shù)據。

（6）數(shù)據字符串通道：該問題自然發(fā)生的概率非常小。大多數(shù)是廠家現(xiàn)場維修時出現(xiàn)的錯誤信號通道，導致多臺主變數(shù)據混淆。一般情況下，可在現(xiàn)場更換頻道。

（7）有時沒有數(shù)據：這種情況很特殊，很少發(fā)生。第一個數(shù)據正常，第二個數(shù)據異常，第三個數(shù)據正常，第四個數(shù)據異常，第二天報警。內部軟件程序混亂，這是數(shù)據處理上傳模塊或脫氣裝置的問題。

3案例分析

該地區(qū)220kV某變電站3號主變壓器于6月更換，熱油循環(huán)過濾。離線油色譜合格，在線油色譜合格。然而，自10月16日以來，出現(xiàn)了一些異常情況。條件如下：

（1）有時沒有數(shù)據。第一天故障消失，第二天故障消失。這種情況反復發(fā)生。

（2）所有數(shù)據為0，部分數(shù)據丟失為0。

（3）數(shù)據步驟太離譜了。與10月16日和18日相比，10月17日的CH4太離譜了。

（4）10月份的線上數(shù)據與線下數(shù)據相似，數(shù)據更準確。然而，到11月，盡管斷層被消除，碳氫化合物氣體值沒有差異，但H2差異很大。

這是幾年來首次出現(xiàn)這種反?，F(xiàn)象。詢問廠家后，我們了解到全省已有好幾年沒有遇到過這種情況，特別是第一天數(shù)據全部為0，第二天恢復正常的現(xiàn)象。在現(xiàn)場消除缺陷時，首先判斷軟件程序混亂。但是，在多次升級軟件后，仍然出現(xiàn)此問題。

根據數(shù)據，有時沒有這種情況?？梢园l(fā)現(xiàn)油樣采集正確，表明油路模塊沒有問題，經過數(shù)據處理后數(shù)據上傳成功，證明信號處理主控單元沒有問題。從表2中的數(shù)據可以發(fā)現(xiàn)兩個問題：一天，所有數(shù)據為0，部分數(shù)據為0。判斷是脫氣不足造成的。最后，更換脫氣裝置并在現(xiàn)場手動運行多次在線裝置中的色譜柱長期未更換，老化敏感性降低，導致許多數(shù)據缺陷。

根據文獻分析，CH4偏差主要是由強電磁干擾引起的傳感器數(shù)據采集部分的精度失真造成的?；沮呌诜€(wěn)定，但H2與離線數(shù)據偏差較大，與實際值存在固定偏差，可能是氣體檢測單元老化所致。本次案例分析得到以下結論：

（1）室內盤柜內的CAC設備主機質量差，經常發(fā)生崩潰狀態(tài)。需要在現(xiàn)場重新啟動以恢復正常。建議應用單元安裝新設備，并選擇質量更好的主機。

（2）需要現(xiàn)場維護的故障主要是數(shù)據異常故障。不同類型的數(shù)據異常有相應的處理方法。特殊異常很少發(fā)生，主要發(fā)生在室外色譜設備上。

（3）幾乎所有此類設備的故障都是固態(tài)硬件故障，這反映了制造商使用的材料和制造工藝的缺陷。建議在購買時綜合考慮各廠家的設備。由于故障多、復發(fā)率高，后期維護費時費力，年維護費用巨大。建議與制造商簽訂協(xié)議。如果更換零件，一年內不得再次更換。如果再次出現(xiàn)相同問題，制造商應承擔費用，以避免出現(xiàn)劣質零件。

（4）確保在線數(shù)據與離線數(shù)據接近，并確保色譜柱定期更換。

未來將考慮天氣、濕度、溫度、采樣周期等因素，通過大數(shù)據分析技術，探索各種條件與油色譜在線監(jiān)測裝置的準確度和故障之間的功能關系，為設備的安全運行提供保障。

4結論

變壓器油色譜在線監(jiān)測裝置是變電站智能電網的具體表現(xiàn)。集變壓器色譜報警信息采集、測量、監(jiān)測和診斷功能于一體，實時反映變壓器運行狀態(tài)，為變電站運行監(jiān)測和維護管理提供可靠、智能的服務，為電力系統(tǒng)監(jiān)控提供可靠、智能化的服務，為運行維護管理提供基礎數(shù)據支持，為電力設備的健康運行提供良好保障。

參考文獻：

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