油色谱在线监测装置在油浸变压器设备的研究与应用

／国网新疆阿克苏供电公司 张大宝 杜新泱 李波涛 胡贤文／

技术交流/TECHNICAL EXCHANGE

油色谱在线监测装置在油浸变压器设备的研究与应用

／国网新疆阿克苏供电公司 张大宝 杜新泱 李波涛 胡贤文／

本文简要描述了油色谱装置的一般技术原理，介绍了油色谱装置在变压器在线监测方面的作用。并通过对上海某公司的TROM-600油色谱装置组成和应用实例论证了油色谱装置对变压器在线监测的优势，为电网设备安装了一台实时体检的X光检测设备，提高了电网运行的可行性。

油浸式变压器设备；油色谱分析；在线监测；自动校准

0 引言

在供电系统中，油浸式变压器设备是变电站极其重要的设备，它的安全运行直接关系到电网的供电可靠性。而对于油浸式变压器设备，目前几乎都是用油来绝缘和散热，设备内的油和油中的固体有机绝缘材料在运行电压下因电、热、氧化和局部电弧等多种因素作用会逐渐老化、裂解，产生少量的低分子气体（如：H2、CO、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、CO2等），然后气体形成泡在油中经过对流、扩散作用，不断溶解在油中。当设备内部存在的潜伏性过热或放电故障时，就加快产气的速率。对于同一类性质的故障，其产生的气体组分和含量在一定程度上反映出变压器绝缘老化或故障的程度，可作为反映电气设备异常的特征量。传统的检测手段是通过对主变压器取油，定期做油色谱试验，往往不能及时发现变压器内部故障，导致变压器内部故障不断扩大。为了及时掌握变压器的健康运行情况，引进了新的技术和设备，将油色谱在线监测设备推广应用在油浸式变压器设备上。油色谱在线监测系统从分析方式上划分，有离线系统和在线系统。其中离线系统普遍采用一种测量方法，精度高。但离线分析的脱气、测量操作复杂，非专业人员难以完成。同时，受离线测量周期的限制，很难及时捕捉变压器运行中的故障；在线系统的自动化程度相比较高，能实时对运行中的变压器进行油色谱监测分析。

1 油色谱在线监测装置系统原理介绍

现以上海某公司生产的TROM-600G变压器油色谱在线监测装置为例介绍，其装置结构如下图所示。

图 TROM-600油色谱装置技术特点

TROM-600G主要由油气分离单元、气体分离单元、检测单元、AD采样单元和控制单元以及嵌入式工控机（IED）等组成。变压器油通过油循环方式进入油气分离单元，油气分离方式选用真空脱气的方式，并严格控制脱气环境的恒温恒压，确保每次脱气的效率一致。油中脱出的气体通过阀组进入色谱柱，不同气体在色谱柱中被分开，依次送入气体传感器进行浓度检测。不同气体的出峰顺序不一样，从而实现了对混合气体的检测。气体传感器把气体浓度信息转变为电信号输出，采样单元对电信号进行采集并经过控制单元进行数据处理，最终分析得到各种气体的浓度。分析结果通过485有线或GPRS无线方式上传到工作站后台，并实时显示出来，后台软件还可通过智能算法（大卫三角形法、三比值法等）对变压器状态进行分析并报警，为变压器检修提供依据。

TROM-600变压器油色谱在线监测系统就是根据电力用户的紧迫需求，针对变压器内部的过热和放电等故障所开发的监测设备，该设备弥补了离线测试周期长的不足，可以在线定时地长期监测油浸式变压器的运行状态，检测结果及时上传到后台的监控系统。6

2 设备系统应用

目前油浸式变压器设备的自校准油色谱在线监测系统已经成功应用于110kV及以上电压等级的变电站，变压器故障类型不同所产生的主要气体成分也不一样（见表1），通过油色谱在线监测系统所监测到的气体成分，可以实时制定或调整对变压器的检修方案。

表1 故障类型和产生气体组分

国网新疆阿克苏供电公司110kV北城变电站2号主变2011年6月投运，采用重庆亚东亚变压器有限公司的变压器，型号为SFZ11-40000/110，安装了一台自校准油色谱在线监测系统，对2#主变进行在线监测。设备投运后，在2015年10月23日在线监测系统首次发现变压器氢气含量高达328.25μL/L，为了进行一步掌握实时分析数据，对变压器进行了1年的跟踪（见表2）。

自校准油色谱在线监测系统经过1年的跟踪统计，发现变压器油中产生比较快主要气体为H2、CO2，次要气体为CH4、C2H4、C2H6、CO。根据三比值判断准侧，该变压器存在高湿度、高含气量引起油中低能量密度的局部放电。自校准油色谱在线监测系统的使用及时发现变压器潜在的故障问题，为阿克苏供电公司北城变变压器的稳定运行提供了实时跟踪的关键信息，避免发生设备故障停电的恶性事故。

3 结束语

通过油色谱监测装置对发现变压器早期故障、配合分析故障种类有着重要的意义。运维人员可以根据油色谱在线监测的数据趋势，及时了解变压器的运行状况，提前发现变压器存在的潜伏性故障，大大降低了检修成本，避免更大隐患的发生。油色谱监测装置已经成为变压器日常检修维护最重要的手段之一。

表2 在线设备连续跟踪数据（μL/L）

[1] 贾瑞军.高分子薄膜在变压器油中溶解气体在线监测中的应用[J].变压器，2001，38（10）：37-40.

[2] 张晓鹏，王瑜，曹军生. 变压器油色谱在线监测分析技术现状[J]. 山东电力技术, 2009, 4: 60-62.