變壓器油中溶解氣體在線監測維護方法的探討

楚佳雨 產啟中

[摘? ? 要]變壓器油中溶解氣體在線監測是近年來應用較為成熟的狀態監測技術，為了提高對在線監測裝置維護校驗的效率，通過制定一套維護校驗方法，對中山市八十多臺在線監測裝置開展維護校驗工作，為今后在線監測裝置校驗方法的選擇提供了參考依據。結果表明：利用本校驗方法，明顯提高了裝置校驗的工作效率，能夠保證在線監測裝置的穩定性和準確性。

[關鍵詞]在線監測;氣相色譜;變壓器;油中溶解氣體

[中圖分類號]TM41 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）10–0–03

Discussion on On-line Monitoring and Maintenance

Method of Dissolved Gas in Transformer Oil

Chu Jia-yu? Chan Qi-zhong

[Abstract]Online monitoring of dissolved gases in transformer oil is a mature condition monitoring technology that has been applied in recent years. In order to improve the efficiency of maintenance and verification of online monitoring devices， a set of maintenance and verification methods have been developed to monitor more than 80 units in Zhongshan City. The maintenance and calibration of the device provide a reference for the selection of the online monitoring device calibration method in the future. The results show that the use of this verification method significantly improves the efficiency of device verification and can ensure the stability and accuracy of the online monitoring device.

[Keywords]online monitoring; gas chromatography; transformer; dissolved gas in oil

變壓器的長期運行，絕緣油與其他固體絕緣材料在過熱、放電的影響下，會釋放出一些特征氣體。由于這些特征氣體會溶解于絕緣油中，可以通過將絕緣油樣品取回化驗室中，對其進行色

譜、微水、耐壓等一系列的離線試驗判定絕緣油的品質，以達到對絕緣油監測的目的。但是離線試驗耗時耗力，且無法持續監測絕緣油狀態變化的過程，所以通過油中溶解氣體在線監測裝置對變壓器油中溶解氣體進行實時的監測，可及時發現變壓器內部存在的潛伏性故障，并持續跟蹤其故障發展趨勢

中山供電局共有76臺油中溶解氣體在線監測裝置，基本已覆蓋全市所有220 kV以上的變電站。但是從現場運行情況表明，裝置與主變本體之間的距離越近越好，所以導致了裝置長期處于戶外環境中，其零部件更容易老化和故障，油中溶解氣體在線監測裝置在實際使用中經常出現裝置離線、漏報、誤報、在線數據與離線數據偏差較大等情況，導致不能及時對變壓器狀態進行預警，或造成不必要的停運檢修，浪費人力物力，影響供電可靠性;目前并沒有一套高效的維護方法可供參考，因此目前的維護工作只是被動地維護，發現裝置告警或離線才去維護，維護效率較低并且增加了電網運行的風險。

1 油色譜在線監測裝置簡介

1.1 工作流程

油色譜在線監測裝置主要工作流程為油樣采集模塊從變壓器內取出油樣（圖1），油樣在油路中循環清洗裝置油路，清洗后進行定量取樣準備脫氣，定量油樣在油氣分離模塊中快速分離出油中溶解氣體，油氣分離之后的有種氣體送至六通閥定量管進行自動進樣，樣品在載氣的推動下經過色譜柱進行氣體分離，各組分氣體根據分離先后順序進入檢測模塊進行檢測并通過數據處理模塊進行計算、采集和分析，最終分析數據通過網路上傳至后臺機繼而上送至在線監測平臺。

1.2 工作原理

主站部分：氣相色譜分離是利用了樣品中各組分在色譜柱中的流動相和固定相之間的分配系數不同的特點。當式樣被載氣帶入色譜柱中運行時，組分就在其中的兩相間進行反復多次的分配，由于固定相對各組分的吸附或溶解能力不同，因此各組分在色譜柱中的運行速度就不同，經過一定的柱長后，便彼此分離，按先后順序離開色譜柱進入檢測器。

后臺機（在線監測平臺）部分：通過通信傳輸，裝置后臺總主機接收油色譜在線監測裝置發出的告警信號指示，對裝置狀態分析，確定裝置故障的類型，形成異常處理方案，設置數據告警規則，通過特點自適應對在線監測數據進行快速判斷處置，當數據異常告警時啟動數據分析，對于特征明顯的數據進行告警跟蹤、數據排查、檢修處理等，對于特征不明顯的數據進行告警抑制。根據裝置告警情況和所有監測數據選取聚合規則，形成監測日志和運行記錄。

1.3 數據對比

以中山地區為例，其主要的在線監測裝置供應商有4家，各廠家的可靠性與準確性參差不齊。為了保證裝置能夠及時告警且測試數據可信可靠，因此，制定一套完整的、高效的可重復使用的主動式維護方法顯得尤為重要。

2 解決方法

經過多年的維護之后，經過統計發現所有的問題中，在線數據與離線數據誤差較大占比最高，其次也經常出現裝置氣路模塊損壞、設備電源損壞、無線模塊異常、后臺綜合處理單元異常等情況。所以一套科學高效的在線監測裝置檢查維護方法顯得尤為重要。經過長時間現場維護的打磨與總結，筆者認為其方法應當分為兩個部分：第一部分是設備硬件及軟件的外部維護;第二部分是數據的可靠性及準確率的數據維護。

2.1 全面檢查

對所有變電站的所有油中溶解氣體在線監測裝置進行一次維護檢查，此檢查目的是確保設備各零部件正常運行，能夠按計劃每日走完全部流程。發現裝置存在零部件老化，故障或軟件版本過低不兼容后，更換零部件或升級軟件后，確保每一臺設備能夠正常運行。

2.2 重點排查

通過裝置后臺機的運行情況查看狀態是否異常，通過裝置的狀態及數據初步判斷裝置故障類型。經大數據統計發現年代較為久遠的裝置出現同類故障概率較高，例如：氣路模塊故障或：結果圖譜中顯示出峰不明顯，需要對此類設備納入重點排查對象中，對上一年之中故障發生頻率較高的裝置也要納入重點排查對象中。提高維護頻率或對該裝置的核心重要部件進行更換，如果仍然達不到規范的標準，需將其報廢，整體更換以保證在線率。

2.3 裝置校驗

為了提高裝置的數據可靠性及準確率，用標準油樣（以下簡稱標油）接入油中溶解氣體在線監測裝置進行校驗。此方法能對在線監測裝置的準確度進行較為全面的校驗，并可以真實地模擬變壓器油中溶解氣體在線監測裝置的工作條件，屬于一種仿真型校驗，可校驗在線監測裝置的最小檢測濃度、報警濃度、出峰時間、交叉敏感性、重復性等重要指標。

但這種方法也有以下缺點：①在南網檢修規程中并未提到關于標油的成分配比，且試驗規范也僅提出高、中、低濃度，并未對三者具體定義。②溶解在油中的標準氣體含量在運輸過程中會有一定量的損耗;③用標油檢驗完的在線監測裝置及管路可能會受到標油的污染，導致后續數據不準確。因此，確保標油的一致性與參考價值，中山局與廣東省電科院深度合作，將定量的特征氣體注入純凈的油樣中，制取低濃度、中濃度和高濃度的標油，獲取標準油樣。為了統一標準，將該種標油向全省推廣，保證標準的一致性。

在標油校驗過程中，關閉主變本體進油管以及回油管的閥門，保證標油是在裝置及油箱之間的循環，并且在校驗完之后用變壓器油清洗裝置及管路數次，且沖洗的廢油不能進入回油管，需把廢油收集起來集中處理。保證標油已被完全清洗干凈，方可接入運行。

2.4 對比離線數據

為了掌握油中溶解氣體在線監測裝置可靠性及準確率，根據Q/GDW 536—2010《變壓器油中溶解氣體在線監測裝置技術規范》，對主要廠家的油中溶解氣體在線監測裝置與實驗室離線色譜數據進行對比，共76臺裝置中，有37臺裝置不合格，占比達48.7 %。選取中山地區4個廠家已投運油中溶解氣體在線監測裝置，以高濃度標油為定量，進行測試分析，廠家的裝置合格率，如表1所示。

測量誤差（相對）=（在線監測裝置測量數據-實驗室氣相色譜儀測量數據）/實驗室氣相色譜儀測量數據×100 %（1）

測量誤差（絕對）=在線監測裝置測量數據-實驗室氣相色譜儀測量數據（2）

按式（1）、式（2）計算在線監測裝置測量誤差將油中溶解氣體在線監測裝置測得標油的結果與實驗室測得的離線數據進行比對，對照分析偏差值是否滿足規程要求。

廠家A共有65臺裝置，不合格有32臺，不合格率為49.23 %;B廠家共有5臺設備，不合格0臺，不合格率為0 %;C廠家共有1臺設備，不合格0臺，不合格率為0 %;D廠家共有5臺設備，不合格5臺，不合格率為100%;

通過標油校驗和對比離線數據，可以判斷篩選出準確率不達標的裝置。對不合格的裝置進行維修，待維修完之后再次用標油進行校驗，確保與離線數據偏差在符合規范要求之內。如果單純維修無法保證數據的準確性，就對該臺在線監測裝置整體更換，更換后同樣需用標油對裝置的準確性進行校驗。

2.5 加強控盤

結合在線監測平臺每日查看在線數據及在線監測裝置狀態，如果出現數據異常或是裝置離線，立即進行跟蹤和處理，保證確保每一臺在線監測裝置穩定運行。

3 運維注意事項

通過對中山片區所有油中溶解氣體在線監測裝置維護方法進行梳理，對比發現主動式不僅效率更高，而且能直觀地驗證數據的準確性，同時積累的數據能夠成為判斷裝置健康度的重要指標，對保證電網可靠運行具有非常重要的戰略意義。所以，科學高效的維護方法勢在必行。在維護過程中，總結出了以下幾條注意事項。

（1）在更換零部件后，一定要再次用標油進行校驗，保證更換零部件后的裝置數據準確性能夠達標。

（2）運行年限較長的裝置，在變電站的惡劣環境中整體老化會越發明顯，而且色譜柱、氣路模塊等重要零部件在長期運行下更加容易發生老化，故障或者導致測試結果數據偏差太大，無法反映真實的絕緣油狀況。所以應當利用現有的數據情況，從服役時長，數據準確性，發生故障概率等多維度對裝置進行統計，對于老舊裝置狀態及時跟蹤，保證在線率和數據準確性。

（3）在用標油對所有裝置校驗的過程中，同時使用低濃度標油及高濃度標油進行校驗，發現對比低濃度標油的在線監測數據和離線數據的誤差值比高濃度標油的在線監測數據和離線數據的誤差值大。由于低濃度標油的組分比起高濃度標油，與工況下絕緣油的組分更為相似，所以為了提高校驗效率，只做高、中濃度標油的校驗，而低濃度的標油校驗的測試對比結果，則直接參考本體絕緣油的離線數據與在線監測數據較得出。

5 結束語

通過以上總結可知，油中溶解氣體在線監測已經成為電網運行中不可或缺的重要一環，也是電氣試驗從計劃試驗轉向狀態監測的重要轉變。但是，隨著越來越多油中溶解氣體在線監測的投運，對其校驗維護就顯得越來越重要。目前油中溶解氣體在線監測數據對變壓器的故障診斷只能起到初步篩選的作用，必須結合離線試驗進行比對。在試驗規程中，也沒有在線監測裝置在投運后定期校準的標準，因此，裝置長期受現場環境影響運行后的檢測結果偏差會越來越大，準確性不滿足標準要求。所以制定一套合適的方法，提高在線監測的可靠性與準確性就顯得十分必要。

參考文獻

[1] 徐湘憶，陳璐，熊鳴翔，等.變壓器油中溶解氣體在線監測裝置準確性分析[J].電力與能源，2016，37（3）：295-299.