在線色譜現場校驗標準油樣便攜保存裝置的研制

朱洪斌，張曉琴，王　晨，劉建軍（江蘇省電力公司電力科學研究院，江蘇南京211103）

在線色譜現場校驗標準油樣便攜保存裝置的研制

朱洪斌，張曉琴，王晨，劉建軍
（江蘇省電力公司電力科學研究院，江蘇南京211103）

針對在線色譜現場校驗裝置用標準油樣無法長期穩定保存及運輸傳遞的問題，研制了在線色譜現場校驗標準油便攜保存裝置。該裝置采用內部膠囊設計、壓力式保存技術，解決了傳統保存裝置由于容器內壁吸附、氣體逸出導致組分含量無法穩定保持的難題。使用該裝置，可將標準油的保質期由4 d提高到180 d，最大限度的保證了標準油樣在任何環境下的穩定性，實現了變壓器油色譜分析量值標準的統一性，為變壓器在線色譜監測裝置現場校驗提供了穩定可靠的參比依據。

變壓器；在線監測裝置；標準油；保存裝置

電力變壓器是電力系統中重要運行設備之一，其能否正常運行對整個電網系統的安全影響很大。變壓器絕緣油及固體絕緣材料在運行電壓下因電、熱、氧化和局部電弧因素作用，裂解產生H2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H2、C2H4等特征氣體［1，2］。采用氣相色譜法對油中溶解氣體組分含量進行測定，是評估變壓器絕緣狀態、判斷設備內部潛伏性故障的重要手段［3］。常規油色譜分析需要將樣品取樣帶回實驗室，檢測周期長、不能有效跟蹤發展趨勢和及時發現潛伏性故障。在線色譜監測裝置則避免了取油樣到實驗室分析，運行人員可隨時監視設備運行狀況［4］。使用變壓器標準油樣進行校準，可有效確保在線色譜監測裝置的準確性［5］。然而，目前變壓器標準油樣保存和傳遞存在許多問題：運輸過程中標準油樣量值易發生改變，樣品保存期短，保存裝置體積龐大不易攜帶等。在線色譜現場校驗標準油便攜保存裝置的研制解決了上述問題，不僅顯著提升了標準油的保存時間，而且可直接對接在線色譜監測裝置使用，更加易于攜帶運輸，為提高色譜分析數據準確性提供了可靠保障。

1　江蘇電網在線色譜監測裝置運行情況

目前，江蘇電網安裝的變壓器絕緣油故障氣體在線色譜監測裝置分為單組分和多組分兩種類型。單組分在線監測裝置以北京中能公司代理的HYDRNM2為代表，通過滲透膜收集絕緣油中故障氣體，以特殊探頭分析絕緣油中關鍵可燃氣的總和（包括H2、CO、C2H2、C2H4，主要反映H2）。該類設備體積小，安裝方便，無外部附屬裝置，采樣分析時間快，在早期具有較好的實用性。但單組分在線監測裝置無法反映絕緣油中故障氣體的組成和含量、特別是無法反映設備故障類型，限制了它的進一步應用［6］。多組分油色譜在線監測裝置的廠家和型號較多，主要是采用氣相色譜的原理，可以監測和分析H2、CO、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、CO2多種特征氣體的組分和含量。近年來，出現了基于光聲光譜原理的油中氣體在線監測，同樣可以實現多種特征氣體成分的監測［7］。

無論是單組分在線監測裝置、還是多組分在線監測裝置，都會受環境因素及儀器穩定性的影響，發生精度失準的情況，也都需要定期在現場對監測裝置進行校準，以確保監測數據準確穩定。因此，用于對在線監測裝置進行校驗的標準油運輸傳遞至工作現場的標準油便攜式保存裝置是關鍵設備。

2　在線色譜現場校驗標準油便攜保存裝置的研制

對在線色譜監測裝置進行校驗，標準油應在20 d之內氣體組分含量變化率小于10%，而傳統保存裝置由于容器內壁吸附、氣體逸出等原因，標準油中氣體組分含量無法穩定保持。項目組研制了在線色譜現場校驗標準油便攜保存裝置，該裝置外殼選用不銹鋼材料，內部選用耐油丁氰橡膠，采用膠囊式保存設計，避免了油中組分在容器內壁的吸附；在“微正壓”條件下保存，解決了傳統保存裝置保存效果差、保存時間短的不足，既保證了變壓器油色譜分析標準油保存期間的穩定性，又大大延長了標準油的有效期。

研制的在線色譜現場校驗便攜保存裝置內部結構如圖1所示，工作原理如下。

圖1　在線色譜現場校驗便攜式保存裝置結構

（1）裝置預處理：關閉油閥，打開氣閥，向膠囊內充氮氣為起始壓力，氮氣壓力為0.01～0.02 MPa，這樣使內置膠囊緊貼存儲裝置內壁，然后關閉氣閥。

（2）進油保存：打開油閥，通過外部壓力將標準油充進存儲裝置，設定標準油的量到達裝置總體積的3/4，壓力為0.2～0.4 MPa時停止進油，從而達到壓力保存的效果，膠囊可承受的最大壓力為0.6 MPa；

（3）標準油的使用：打開油閥，通過內置膠囊的壓力可自動將油排出。排出口通過管道可直接與現場變壓器油在線色譜監測裝置連接。

該保存裝置使用方便、易攜帶，自重只有2 kg，容量可達20 L，實物如圖2所示。

圖2　在線色譜現場校驗便攜保存裝置

3　在線色譜現場校驗標準油便攜裝置的性能試驗

（1）采用一次配制、同時分裝、長期分析的方式，考察便攜保存裝置長期保存的量值穩定性。2014年4月25日使用變壓器油中溶解氣體標準油配制系統進行標油配制，配制完成后分別轉移至便攜保存容器。自2014年4月26日開始進行同批次長期保存量值穩定性考察，結果如圖3所示，便攜保存容器可穩定保存標準油180 d以上。

圖3　標準油中溶解氣體含量長期穩定性

（2）采用一次配制、同時分裝、多地檢測的方式，考察同批次標準油在不同實驗室檢測的量值穩定性。2014年10月8日使用變壓器油中溶解氣體標準油配制系統進行標油配制，配制完成后轉移至便攜保存裝置。自2014年10月13日起，分別在江蘇電科院、浙江電科院、上海電科院、蘇州供電公司及南京供電公司5個地區進行同批次標準油、不同實驗室之間的量值穩定性比對分析，比對時間間隔180 d。比對結果顯示，同一地點標準油各組分含量分析具有較好的平行性，不同地點標準油各組分基本保持一致，且均實現180 d以上的量值穩定，如表1至表5所示。

表1　江蘇電科院標準油檢測結果μL·L-1

表2　浙江電科院標準油檢測結果μL·L-1

表3　上海電科院標準油檢測結果μL·L-1

表4　南京供電公司標準油檢測結果μL·L-1

表5　蘇州供電公司標準油檢測結果μL·L-1

4　結束語

該在線色譜現場校驗標準油便攜保存裝置首次實現在線色譜現場校驗標準油的長期保存，標準油樣保存時間由4 d提升到180 d，最大限度保證樣品在任何環境條件下的穩定性，解決了變壓器標準油樣無法留

存復核的問題。該裝置實現了一次配油多次使用，可避免標準油取樣、轉移使用等環節引入的誤差，并直接對在線色譜進行現場校驗，在減少工作量的同時保證了變壓器油色譜分析量值標準的統一性，使分析數據更準確、更具有可比性。標準油便攜保存裝置解決了將標準油運輸傳遞至現場對在線色譜檢測系統進行精準校驗的難題，確保了在線色譜檢測數據的準確性，有助于提早發現變壓器設備潛伏性故障，節約檢修成本，減少非計劃停電，增加供電可靠性，因此具有廣泛的經濟社會效益。目前，在線色譜現場校驗標準油便攜保存裝置已應用于黑龍江、山東、福建等電科院，效果顯著。

［1］范潔，陳霄，黃奇峰，等.變壓器油中多組分氣體高精度在線檢測研究［J］.光譜學與光譜分析，2013，33（12）：160-163.

［2］黃獻濤.淺談變壓器運行中異?，F象的檢修與維護［J］.江蘇電機工程，2009，28（5）：14-16.

［3］操敦奎，許維宗，阮國方.變壓器運行維護與故障分析處理［M］.北京：中國電力出版社，2008:164-169.

［4］郭偉，武志峰，郝菊屏，等.變壓器油在線色譜監測裝置的應用現狀分析［J］.電力安全技術，2014，16（3）：55-59.

［5］陳麗娟.電力變壓器故障監測分析應用［J］.中國城市經濟，2011（24）：191.

［6］鄔小波，姚文軍，王軍，等.變壓器在線色譜裝置技術條件分析［J］.中國電力，2009，42（5）：72-75.

［7］趙學民，王鑫，趙哲軍，等.油中溶解氣體在線色譜監測技術在變壓器運行中的應用［J］.華北電力技術，2007（10）：29-31.

The Portable Standard Oil Saving Device for Calibrating Transformer On-line Chromatography Monitoring Instrument

ZHU Hongbin，ZHANG Xiaoqin，Wang Chen，Liu Jianjun
（Jiangsu Electric Pow er Com pany Electric Pow er Research Institute，Nanjing 211103，China）

Standard oil can be used to calibrate on-line monitoring chromatograph.Nowadays，there isn't an appropriate device to storage and transport the oil.A portable standard oil saving device is developed in this paper.The device adopts the design of internal capsule and pressure storage method.The oil conglutination on the inner wall is avoided，and the gas do not escape from the oil.Com pared to the traditional saving devices，the new device's preservation effect is better，and its preservation time is extended from 4 days to 180 days.The stability of standard oil in any environment is guaranteed，which fulfills the standard of transformer chromatographic analysis.The device provides a reliable reference for transformer on-line chromatography monitoring.

power transformer；on-line monitoring device；standard oil；the saving device

TM406

B

1009-0665（2015）05-0065-03

朱洪斌（1966），男，江蘇南京人，高級技師，從事電力用油、氣理化分析及用油氣設備的故障預警評估、診斷工作；

張曉琴（1989），女，江蘇南通人，碩士，從事電力用油、氣理化分析工作；

王晨（1985），男，江蘇鹽城人，技師，從事電力用油、氣理化分析工作；

劉建軍（1979），男，江蘇南京人，高級工程師，從事材料分析與評估工作。

2015-05-22；

2015-06-25