油色譜在線監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生。然而，變壓器投入運行后可能會發生故障和事故。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的過熱或放電故障，并及時處理，避免重大故障的發生。經過這些年的發展，油色譜在線監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臺油色譜在線監測裝置近3年內的故障數據進行分析匯總，結合現場實際處理情況，探討了該類裝置主要的故障類型、故障發生率等，最后通過實際案例，從數據統計、數據差異和故障現象分析，制定一套現場消缺流程，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油色譜在線監測裝置的類型和故障程度。

全區共有292臺色譜在線監測設備，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測裝置相對成熟且應用廣泛，在應用中占據了絕大多數。本文從氣相色譜原理出發，著重分析了油相色譜在線裝置存在的缺陷。

整套油色譜在線監測裝置由CAC在線監測面板和現場色譜裝置組成。CAC在線監測面板主要起到數據存儲、分析和傳輸的作用，具有后臺應用功能。油色譜測試現場色譜裝置的原理與離線氣相色譜儀相似。CAC在線監測盤柜包括UPS電源、開關、LCD和CAC主機。現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

根據油色譜在線監測裝置的結構，可以發現故障將出現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年內的故障數據統計，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年數據的進一步分析和分類，CAC在線監測面板和現場色譜裝置的主要故障可分為通信中斷和數據異常。根據多年的數據總結，通信中斷缺陷占缺陷總數的42%，異常數據占45%，載氣欠壓占10%，漏油占3%。該裝置有290臺，但每年的消缺數量達到700臺。每臺機組的平均故障次數為每年2.5次。除欠壓、漏油故障外，相當于每臺機組每年發生1～2次數據異常或通信故障，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的部分出現問題，則表明可以在后臺查看CAC，但其數據在某一天保持不變，并且現場色譜設備已更新。大多數問題出現在接口、穿過墻壁的纖維穿孔和其他彎曲處。

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

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

（5）數據超過報警值：接收到的缺陷清單大部分為H2超標，離線色譜正常，大部分為油路循環系統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，制造商需要到現場糾正數據。

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

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

3案例分析

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

（1）有時沒有數據。第一天故障消失，第二天故障消失。這種情況反復發生。

（2）所有數據為0，部分數據丟失為0。

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

（4）10月份的線上數據與線下數據相似，數據更準確。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這種反常現象。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，特別是第一天數據全部為0，第二天恢復正常的現象。在現場消除缺陷時，首先判斷軟件程序混亂。但是，在多次升級軟件后，仍然出現此問題。

根據數據，有時沒有這種情況。可以發現油樣采集正確，表明油路模塊沒有問題，經過數據處理后數據上傳成功，證明信號處理主控單元沒有問題。從表2中的數據可以發現兩個問題：一天，所有數據為0，部分數據為0。判斷是脫氣不足造成的。最后，更換脫氣裝置并在現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據采集部分的精度失真造成的。基本趨于穩定，但H2與離線數據偏差較大，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，經常發生崩潰狀態。需要在現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）需要現場維護的故障主要是數據異常故障。不同類型的數據異常有相應的處理方法。特殊異常很少發生，主要發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議。如果更換零件，一年內不得再次更換。如果再次出現相同問題，制造商應承擔費用，以避免出現劣質零件。

（4）確保在線數據與離線數據接近，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，通過大數據分析技術，探索各種條件與油色譜在線監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測裝置是變電站智能電網的具體表現。集變壓器色譜報警信息采集、測量、監測和診斷功能于一體，實時反映變壓器運行狀態，為變電站運行監測和維護管理提供可靠、智能的服務，為電力系統監控提供可靠、智能化的服務，為運行維護管理提供基礎數據支持，為電力設備的健康運行提供良好保障。

參考文獻：

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