油色譜在線監測裝置在油浸變壓器設備的研究與應用

／國網新疆阿克蘇供電公司 張大寶 杜新泱 李波濤 胡賢文／

技術交流/TECHNICAL EXCHANGE

油色譜在線監測裝置在油浸變壓器設備的研究與應用

／國網新疆阿克蘇供電公司 張大寶 杜新泱 李波濤 胡賢文／

本文簡要描述了油色譜裝置的一般技術原理，介紹了油色譜裝置在變壓器在線監測方面的作用。并通過對上海某公司的TROM-600油色譜裝置組成和應用實例論證了油色譜裝置對變壓器在線監測的優勢，為電網設備安裝了一臺實時體檢的X光檢測設備，提高了電網運行的可行性。

油浸式變壓器設備；油色譜分析；在線監測；自動校準

0 引言

在供電系統中，油浸式變壓器設備是變電站極其重要的設備，它的安全運行直接關系到電網的供電可靠性。而對于油浸式變壓器設備，目前幾乎都是用油來絕緣和散熱，設備內的油和油中的固體有機絕緣材料在運行電壓下因電、熱、氧化和局部電弧等多種因素作用會逐漸老化、裂解，產生少量的低分子氣體（如：H2、CO、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、CO2等），然后氣體形成泡在油中經過對流、擴散作用，不斷溶解在油中。當設備內部存在的潛伏性過熱或放電故障時，就加快產氣的速率。對于同一類性質的故障，其產生的氣體組分和含量在一定程度上反映出變壓器絕緣老化或故障的程度，可作為反映電氣設備異常的特征量。傳統的檢測手段是通過對主變壓器取油，定期做油色譜試驗，往往不能及時發現變壓器內部故障，導致變壓器內部故障不斷擴大。為了及時掌握變壓器的健康運行情況，引進了新的技術和設備，將油色譜在線監測設備推廣應用在油浸式變壓器設備上。油色譜在線監測系統從分析方式上劃分，有離線系統和在線系統。其中離線系統普遍采用一種測量方法，精度高。但離線分析的脫氣、測量操作復雜，非專業人員難以完成。同時，受離線測量周期的限制，很難及時捕捉變壓器運行中的故障；在線系統的自動化程度相比較高，能實時對運行中的變壓器進行油色譜監測分析。

1 油色譜在線監測裝置系統原理介紹

現以上海某公司生產的TROM-600G變壓器油色譜在線監測裝置為例介紹，其裝置結構如下圖所示。

圖 TROM-600油色譜裝置技術特點

TROM-600G主要由油氣分離單元、氣體分離單元、檢測單元、AD采樣單元和控制單元以及嵌入式工控機（IED）等組成。變壓器油通過油循環方式進入油氣分離單元，油氣分離方式選用真空脫氣的方式，并嚴格控制脫氣環境的恒溫恒壓，確保每次脫氣的效率一致。油中脫出的氣體通過閥組進入色譜柱，不同氣體在色譜柱中被分開，依次送入氣體傳感器進行濃度檢測。不同氣體的出峰順序不一樣，從而實現了對混合氣體的檢測。氣體傳感器把氣體濃度信息轉變為電信號輸出，采樣單元對電信號進行采集并經過控制單元進行數據處理，最終分析得到各種氣體的濃度。分析結果通過485有線或GPRS無線方式上傳到工作站后臺，并實時顯示出來，后臺軟件還可通過智能算法（大衛三角形法、三比值法等）對變壓器狀態進行分析并報警，為變壓器檢修提供依據。

TROM-600變壓器油色譜在線監測系統就是根據電力用戶的緊迫需求，針對變壓器內部的過熱和放電等故障所開發的監測設備，該設備彌補了離線測試周期長的不足，可以在線定時地長期監測油浸式變壓器的運行狀態，檢測結果及時上傳到后臺的監控系統。6

2 設備系統應用

目前油浸式變壓器設備的自校準油色譜在線監測系統已經成功應用于110kV及以上電壓等級的變電站，變壓器故障類型不同所產生的主要氣體成分也不一樣（見表1），通過油色譜在線監測系統所監測到的氣體成分，可以實時制定或調整對變壓器的檢修方案。

表1 故障類型和產生氣體組分

國網新疆阿克蘇供電公司110kV北城變電站2號主變2011年6月投運，采用重慶亞東亞變壓器有限公司的變壓器，型號為SFZ11-40000/110，安裝了一臺自校準油色譜在線監測系統，對2#主變進行在線監測。設備投運后，在2015年10月23日在線監測系統首次發現變壓器氫氣含量高達328.25μL/L，為了進行一步掌握實時分析數據，對變壓器進行了1年的跟蹤（見表2）。

自校準油色譜在線監測系統經過1年的跟蹤統計，發現變壓器油中產生比較快主要氣體為H2、CO2，次要氣體為CH4、C2H4、C2H6、CO。根據三比值判斷準側，該變壓器存在高濕度、高含氣量引起油中低能量密度的局部放電。自校準油色譜在線監測系統的使用及時發現變壓器潛在的故障問題，為阿克蘇供電公司北城變變壓器的穩定運行提供了實時跟蹤的關鍵信息，避免發生設備故障停電的惡性事故。

3 結束語

通過油色譜監測裝置對發現變壓器早期故障、配合分析故障種類有著重要的意義。運維人員可以根據油色譜在線監測的數據趨勢，及時了解變壓器的運行狀況，提前發現變壓器存在的潛伏性故障，大大降低了檢修成本，避免更大隱患的發生。油色譜監測裝置已經成為變壓器日常檢修維護最重要的手段之一。

表2 在線設備連續跟蹤數據（μL/L）

[1] 賈瑞軍.高分子薄膜在變壓器油中溶解氣體在線監測中的應用[J].變壓器，2001，38（10）：37-40.

[2] 張曉鵬，王瑜，曹軍生. 變壓器油色譜在線監測分析技術現狀[J]. 山東電力技術, 2009, 4: 60-62.