变压器油色谱在线监测仪测试准确性分析

刘小玲，周舟

(湖南省电力公司科学研究院，湖南长沙 410007)

目前我国的电力变压器大多都为充油式变压器，以绝缘油作为绝缘和散热的介质。在实际运行中，变压器绝缘油和固体绝缘材料在电和热的作用下，会逐渐老化、分解，产生少量的烃类及CO，CO2等气体，并溶解在油中。当存在潜伏性故障时，这些气体的产生速度和溶解在油中的数量都会增加，而故障气体的组成和含量与设备故障类型及严重程度有着密切关系。因此，检测变压器绝缘油的色谱情况是监视变压器运行的重要手段之一〔1〕。但是传统的实验室色谱分析存在取样繁琐，操作复杂，实验周期长等缺点，容易造成对变压器运行监督的不到位〔2〕。GB/T7595—2000《运行中变压器油质量标准》中规定，正常运行条件下500 kV变压器的检测周期为3个月，这对内部没有故障的变压器是合适的，但却难以满足对故障变压器进行监控的要求，有可能造成因色谱监督不到位造成的变压器事故。

变压器油中溶解气体在线监测由于具有实时性和连续性的特点，能及时发现监测目标设备的潜伏性故障，所以一直受到相关技术人员的重视。作为变压器油中溶解气体在线监测技术中最成熟的技术之一，在线色谱装置已在电力部门广泛使用，可在线监测变压器油中多种故障特征气体组分的含量变化〔3-4〕。随着对电力设备实施状态检修工作的推广，今后对于大型变压器的状态检修，会依靠在线色谱仪这一可靠的辅助技术手段〔5-6〕。

但是，由于在线色谱仪本身以及连接等因素的影响，如在线色谱仪色谱柱的分离效果、传感器的灵敏度、载气的消耗、采样油路是否合理等因素，都可能造成在线色谱仪出现测量结果偏差或数据不灵敏等问题。因此，在线色谱仪在安装运行前，利用实验室离线色谱进行的数据比对，确保在线色谱仪的数据准确、可靠〔7-8〕。

1 实验部分

实验室气相色谱分析采用Agilent 7890A型气相色谱仪，检测器为热导检测器和氢焰检测器，油中微水测试采用万通756KF型卡式库仑水分仪进行。在线色谱仪比对平台为自主研发，具体结构如图1所示。具体比对试验过程如下:往变压器油桶中注入一定量的变压器油，开启外部循环与恒温装置;往变压器油中注入一定量的H2，CH4，C2H4，C2H6，C2H2等标准气，待注入气体达到溶解平衡后，变压器油色谱在线监测仪启动进样程序，进行油中溶解各气体组分以及微水含量的自动检测，同时，通过油桶取样口人工取样，并按照相关标准要求进行实验室离线色谱、微水分析;重复上一步骤，直至检测出的气体含量超过规定注意值。

图1 在线色谱仪比对平台示意图

2 结果与讨论

图2为变压器油中H2含量在线监测仪与离线色谱仪的测试结果，从图中可以发现，在H2含量较低＜10 μL/L的情况下，在线与离线测试的结果非常接近;当H2含量增加时，在线与离线测试结果之间的误差有所增加，但相对误差最大也仅为29.6%(第8次:在线测量结果为35 μL/L，离线测量结果为27 μL/L)。

图2 变压器油中H2含量在线监测仪与离线色谱仪测试结果

由于C2H2是几种故障特征气体中较为重要的一种气体，往往在低浓度水平是就能反应出设备的潜伏性故障，所以对C2H2的检测要求非常灵敏。图3为变压器油中C2H2含量在线监测仪与离线色谱仪的测试结果，从图中可以发现，在整个比对试验中，C2H2的在线与离线测试的结果都非常接近，绝对误差最大仅为0.9 μL/L(第7次:在线测量结果为6.3 μL/L，离线测量结果为5.4 μL/L)。

图3 变压器油中C2H2含量在线监测仪与离线色谱仪测试结果

图4为变压器油中总烃含量在线监测仪与离线色谱仪的测试结果，从图中可以发现，在总烃含量较低＜50 μL/L的情况下，在线与离线测试的结果非常接近;当总烃含量增加时，在线与离线测试结果之间的误差有所增加，但相对误差最大也仅为28.9%(第11次:在线测量结果为183 μL/L，离线测量结果为142 μL/L)。

图4 变压器油中总烃含量在线监测仪与离线色谱仪测试结果

图5为变压器油中水分含量在线监测仪与离线水分仪的测试结果，从图中可以发现，在整个比对试验中，水分的在线与离线测试的结果都非常接近，相对误差最大仅为7.1%(第3次:在线测量结果为31 μL/L，离线测量结果为33.7 μL/L)。

图5 变压器油中水分含量在线监测仪与离线水分仪测试结果

综合以上4个方面，利用在线色谱仪比对平台进行准确度比对试验，在线监测仪测试结果与实验室离线装置分析数据基本一致，证明该变压器油色谱在线监测仪满足设计安装要求。

3 结论

为了保证在线监测设备的准确性与可靠性，发挥在线监测设备应有的监测作用，必须对入网设备进行质量把关工作，即在安装前对在线监测仪进行实验室比对试验。利用实验室色谱仪、水分仪、以及在线监测仪同时对模拟运行中的变压器油进行油色谱、微水检测分析，比较不同仪器测量的结果是否一致，判断在线监测仪的检测结果是否准确可靠，从而达到确保在线监测仪产品质量的目的，为电网的安全运行打下良好基础。

〔1〕胡永年.油色谱在线检测装置在大型电力变压器的应用〔J〕．电力安全技术，2001，3(5):13-14.

〔2〕赵学民，王鑫，赵哲军，等.油中溶解气体在线色谱监测技术在变压器运行中的应用〔J〕.华北电力技术，2007，(10):29-31.

〔3〕米秀河，崔丽珍.在线色谱仪技术改造方案〔J〕.中国仪器仪表，2008，(3):84-86.

〔4〕邬小波，姚文军，王军，等.变压器在线色谱装置技术条件分析〔J〕.中国电力，2009，42(5):72-75.

〔5〕章义贤.变压器在线色谱监测系统的应用〔J〕.福建电力与电工，2005，25(3):64-65.

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〔8〕刘小玲.浅析在线色谱在电力变压器油分析中的应用〔J〕.湖南电力，2011，30(6).