變壓器瓦斯氣體真空化取樣方法的應用性研究

皇劍

摘要：運行中的變壓器內部可能有局部過熱和局部放電兩種形式的故障，故障時故障點周圍的變壓器油和固體絕緣材料因發熱而產生氣體，當發生潛伏性故障時，產氣速率較慢，產生的特征氣體溶于絕緣油中緩慢釋放，最終密集到瓦斯繼電器引發報警，當故障較嚴重時，產氣速率快，產生的特征氣體直接從絕緣油中析出，密集到瓦斯繼電器，引發重瓦斯報警，為了判斷障類型和故障嚴重程度，需要對產生的特這氣體進行取樣分析，而以往的采用沖洗管路的取樣方法易產生雜質氣體、沖洗不干凈、易殘留等對分析結果造成影響，對于密集在瓦斯繼電器中的烴類氣體較少，無法取樣的問題從而導致無法對設備的故障類型以及發展趨勢進行分析、判斷。

關鍵詞：真空、特征氣體、瓦斯繼電器、注射器

1傳統檢測方式存在的不足點

1.當瓦斯繼電器其中含有少量瓦斯氣體，但不足以發生瓦斯報警或輕瓦斯報警時，密集在瓦斯繼電器中的烴類氣體較少，若采用傳統的清洗取氣，其含量滿足不了取樣最低含量氣體要求，從而無法通過數據分析對設備的運行狀況進行判定。

2.當發生瓦斯報警時，現有的沖洗取樣的過程中需要對取樣設備和管路進行沖洗，由于氣體的擴散效應，其沖洗取樣完成后樣品中含有少量雜質氣體，使分析結果與設備的實際運行狀況存在偏差。

3.對于真空有載分接開關，當真空有載分接開關滅弧的真空泡發生缺陷時，絕緣油會滲入其內部，從而造成絕緣油的分解產生烴類氣體，密集在瓦斯繼電器中，在缺陷前期其產生少量的瓦斯氣體但不足以發生瓦斯報警，采用現有的取樣方式無法取出其微量瓦斯氣體，也就無法判斷分接開關的運行狀態及故障的嚴重程度，繼而無法為后續的缺陷處理提供數據支持。

4.在變壓器運行中，其瓦斯繼電器上部也會積累一些氣體，變壓器油在正常電場和熱量的作用下，自然分解出的自由氣體;變壓器本體密封性不良，絕緣油溶解空氣等氣體飽和后析出密集到瓦斯繼電器。

2變壓器瓦斯氣體真空化取樣方法研究

2.1.系統結構組成

2.2各功能部件的結構原理、創新點及解決的問題

1.氣密性自鎖閥門取樣器

可用于電力設備分析時絕緣油取樣、瓦斯氣體取樣、以及實驗室分析用。

通過內部設置閥門，對樣品進行密封，防止外部因素對樣品的污染，解決傳統方式采用塑料膠帽對樣品的密封不可靠，樣品在運輸以及試驗分析過程中造成膠帽的密封松動、掉落造成的樣品泄露，失真以及塑料膠帽使用造成的環境污染以及資源浪費。

2.瓦斯通路聯結器

改裝置主要由內置三個蝶閥的三通閥構成，每個蝶閥單獨控制每個出口的開通及關閉。

使用過程中，該三個接口分別連接瓦斯繼電器集氣盒、負壓抽真空裝置、氣密性自鎖閥門取樣器。通過操控瓦斯通路聯結器的三個出口的閥門進行設備的操作從而達到 瓦斯氣體的取樣的目的。

3.攜帶式可移動交流電源裝置

攜帶式可移動交流電源裝置，是一種通用性，便攜式的給電力設備檢修試驗測試設備、實驗室交流電源分析設備以及相關電動工器具使用提供工作電源的裝置。

1.解決了傳統實驗室設備只能在固定場所工作以及室外的電力測試設備、電動工器具需要搭接外在電源的問題，為流動性現場檢修、測試數據分析提供電源上的支持。提高工作效率、工作靈活性以及減少作業風險，減少試驗樣品報廢以及測試設備損壞。

2.杜絕了檢修人員檢修實驗過程中，檢修試驗人員私自翻越遮欄進行檢修試驗電源的搭接而造成的違章以及人身風險事故的發生。

3.降低了檢修成本，在電力系統電氣設備的檢修中，同時由于電源距離檢修設備較遠，需要使用線盤，這就造成檢修需要購置大量的線盤，造成了檢修成本的增加。

2.3.真空化取樣的工作機理

1.通過真空抽濾裝置，將瓦斯聯結通路裝置中的雜氣排空后，打開集氣盒放氣閥，通過兩側壓力不同原理，瓦斯氣體自動引入通路空間，進入取樣注射器取樣。

2.通過雙密封取樣注射器，無干擾狀態下將氣體收集在針筒內，關閉取樣針閥門，套上膠帽。待用。

針對每個環節，創造一個接近于無雜質氣體干擾的理想狀態，從而保證了樣品的保真性以及試驗數據的準確性。

2.4.真空取樣方法操作規范流程

第一步：將取氣裝置的三通連接裝置進口連接到瓦斯集氣盒，將變壓器瓦斯氣體專用取樣裝置各部分連接，檢查各連接部分有無松動，確保各部分連接可靠;

第二步：確保瓦斯集氣盒上部引接管處閥門處在打開狀態，旋開瓦斯取氣盒下部放油閥的外蓋，打開閥門排取氣盒內的油;待將引下管的油排掉后，從窺視鏡處觀察到，隨著逐步排油，上部瓦斯處集合氣逐漸引至下部瓦斯取氣盒處，直至瓦斯繼電器中的瓦斯氣體全部導入集氣盒;

第三步：接好真空泵的便攜式移動交流電源，打開三通連接裝置的手動閥門使真空泵與取氣管路連通，開動電源抽真空，對裝置的連接通路進行抽真空;

第四步：達到真空度后，關閉三通連接裝置與真空泵連接的手動閥門，打開瓦斯集氣盒旋開瓦斯取氣盒上部的排氣閥門的外蓋，瓦斯氣體自動引入通路進入取樣器取樣;

第五步：當達到足夠的取樣量時，關閉三通連接裝置，取樣針筒收集瓦斯氣樣品，封閉取樣器，妥善避光保管，待用;

第六步：卸去取氣裝置，將瓦斯取氣盒內的氣體排掉直至出油，回裝取氣閥門的外蓋。

3真空取樣檢測方法數據準確度校驗

采用已指濃度的標準氣體模擬變壓器在故障下的產生的瓦斯氣體，分別采取《GB_T_7597-2007電力用油（變壓器油、汽輪機油）取樣方法》的傳統沖洗取樣和真空化取樣方法，通過對外接已知濃度的標準氣體和兩種取樣方式的檢測數據進行對比，對兩種取樣方法的進行數據準確性進行校驗，按照《GB_T_17623-1998絕緣油中溶解氣體組分含量的氣相色譜測定法》中要求：標定儀器應在儀器運行工況穩定且相同的條件下進行，兩次標定的重復性應在其平均值的±2%以內，對設備進行標定;

通過對比兩種取樣方法所取樣品的實驗室檢測數據與標準氣體實驗室檢測數據的平均值的相對誤差的方式的大小對兩種取樣方法的檢測數據的準確度及重復性進行評價。

傳統取樣和真空取樣方法的數據準確度度及重復性評價;

采用已知濃度的標準氣體模擬變壓器在故障下的產生的瓦斯氣體，分別按《GB_T_7597-2007電力用油（變壓器油、汽輪機油）取樣方法》的傳統沖洗取樣和真空化取樣方法對樣品進行取樣，分別進行兩次重復性測試，取其算數平均值作為最終檢測結果，

按照《GB_T_17623-1998絕緣油中溶解氣體組分含量的氣相色譜測定法》中要求：標定儀器應在儀器運行工況穩定且相同的條件下進行，兩次標定的重復性應在其平均值的±2%以內。由于是采用的是已知濃度的標準氣體進行校驗，其兩次重復性測量結果應與已知濃度的標準氣體的平均值的相對誤差在±2%以內。

通過對已知濃度的標準氣體進行兩次重復性測定，其中H2、CO、CO2、C2H6的檢測數據符合要求，而C2H4、C2H2、∑CH的檢測數據的分散性較大，其中C2H2的相對誤差最大，C2H2作為判斷設備是否存在嚴重過熱和電弧放電的關鍵性指標，其數據的嚴重失真將造成分析人員對設備的運行狀態及故障的類型、發展趨勢造成嚴重的誤判，對設備和電網的安全埋下嚴重的隱患;

通過對已知濃度的標準氣體進行兩次重復性測定，其中H2、CO、CO2、C2H6、C2H4、C2H2、∑CH的檢測數據均符合要求，數據的準確性和重復性高。

通過取樣方式檢測數據的對比，真空取樣方法檢測數據的準確性、重復性好，能為試驗人員對設備的運行狀況及故障的類型、發展趨勢做出正確的判斷，為設備的故障處理提供了數據支持，從而保證了設備和電網安全穩定。

0 結語

真空取樣方法的應用，徹底解決了此類難題，為運維人員提供可靠的試驗分析分析數據，保證了主變壓器乃至電網的安全穩定運行，在行業內具有領先水平，全面全網推廣應用前景廣闊。

參考 文獻

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