變壓器油的氣象色譜監測技術

【摘要】 文章分析了變壓器油的氣象色譜在線監測系統的原理、結構及在發展前景。

【關鍵詞】 變壓器油 色譜 在線監測

Abstract : The paper anlyses the principle， structure and development prospects of the on-line monitoring system of the transformer meteorological chromatography.

引言

在預測性維修制演變為維修預防制的過程中，人們開始定期對某些設備的絕緣停電做非破壞性和破壞性試驗研究，總結出了對某些設備的預防性試驗試行標準，并形成了局部預防性維修體系;從60年代起，各國相繼制定出了比較規范的停電預防性試驗標準，從而進入了預防性維修制時代，并將這種觀念一直延續至今。

進入預防性維修制時代后，人們逐漸認識和發現定期停電進行預防性試驗的缺陷和不足。當一臺大型電氣設備的某一元件的絕緣有缺陷時，往往反映不靈敏，即使整體預防性試驗合格，仍然時有故障發生。例如某局1998年站街變206開關CT在高壓試驗中合格，但卻發生了爆炸的事故。由于現行的預防性試驗電壓太低，無法真實反映運行電壓下的絕緣性能和整個工作情況，因此必需對現行的預防性維修制進行根本的變革，其發展方向必然是采用在線監測及診斷技術，并探索以在線監測為基礎的狀態檢修制。

下面簡單介紹一下變壓器油中六種溶解氣體在線監測診斷裝置。

1.監測的原理及方法:

電力變壓器不僅屬于電力系統中最重要的和最昂貴的設備之列，而且也是導致電力系統事故最多的設備之一，因此，國內外不僅要定期作以預防性試驗為基礎的預防性維護，而且相繼都在研究以在線監測為基礎的預知性維護策略，以便實時或定時在線監測與診斷潛伏性故障或缺陷。變壓器在發生突發性事故之前，絕緣的劣化及潛伏性故障在運行電壓下將產生光、電、聲、熱、化學變化等一系列效應及信息。對于大型電力變壓器，目前幾乎是用油來絕緣和散熱，變壓器油與油中的固體有機絕緣材料(紙和紙板等)在運行電壓下因電、熱、氧化和局部電弧等多種因素作用會逐漸變質，裂解成低分子氣體;變壓器內部存在的潛伏性過熱或放電故障又會加快產氣的速率。隨著故障的緩慢發展，裂解出來的氣體形成泡在油中經過對流、擴散作用，就會不斷地溶解在油中。同一類性質的故障，其產生的氣體的組分和含量在一定程度上反映出變壓器絕緣老化或故障的程度，可以作為反映電氣設備異常的特征量。

從預防性維修制形成以來，電力運行部門通過對運行中的變壓器定期分析其溶解于油中的氣體組分、含量及產氣速率，總結出了能夠及早發現變壓器內部存在潛伏性故障、判斷其是否會危及安全運行的方法即油色譜分析法。油色譜分析法是將變壓器油取回實驗室中用色譜儀進行分析，不僅不受現場復雜電磁場的干擾，而且可以發現油設備中一些用介損和局部放電法所不能發現的局部性過熱等缺陷。但常規的油色譜分析法存在一系列不足之處:不僅脫氣中可能存在較大的人為誤差，而且檢測曲線的人工修正法也會加大誤差，從取油樣到實驗室分析，作業程序復雜，花費的時間和費用較高，在技術經濟上不能適應電力系統發展的需要;檢測周期長，不能及時發現潛伏性故障和有效的跟蹤發展趨勢;因受其設備費用和技術力量的限制，不可能每個電站都配備油色譜分析儀，運行人員無法隨時掌握和監視本站變壓器的運行狀況，從而會加大事故率。

對于變壓器油中溶解氣體色譜分析的在線監測方法，雖然仍以油中溶解氣體為反映故障的特征量，但它是直接在變壓器現場實現油色譜的定時在線智能化監測于故障診斷。

常規的離線油色譜分析法與在線監測法都是分析油中溶解氣體的組分及濃度，本質上都與變壓器的運行狀態有關，因此故障診斷的方法應有同一標準。雖然各國對油色譜分析的故障診斷方法有所不同，但基本上都以國際電工委員會(IEC)的三比值法為基礎。

2.在線監測診斷裝置

變壓器油中六種溶解氣體在線監測診斷裝置。

在線監測診斷裝置結構:

2.1油氣分離單元

油氣分離單元包括:不滲透油只滲透各種氣體的透氣膜，集存滲透氣體的測量管和裝在變壓器本體放油閥上變換氣流通過的六通閥以及電動設備;

2.2氣體檢測單元

氣體檢測單元包括:分離混合氣體的氣體離柱及檢測氣體的傳感器，控制氣體分離柱工作溫度的恒溫箱、載氣、繼電器自動控制以及輔助電路設施;

2.3微機控制及診斷單元

微機控制及診斷單元主要由主板、接口板、電源部分以及打印輸出、顯示輸出部分組成。

要實現在現場對六種氣體的長期可靠監測，硬件的防干擾措施十分必要。必須將氣體分離和檢測部分置于控制室，這樣減輕了控制強電部分動作時電磁場的干擾，采用微機地(GND)與強電地完全分開的方式，避免了控制系統動作時地電位上升對微機系統的不良影響。所測結果比較穩定，得出的結論和變壓器實際健康狀況相符。

此絕緣監測系統具有很強的擴展性，硬件部份，微機控制及診斷單元留有接口，系統軟件采用靈活的、模塊化的軟件，可隨時加入其它監測項目，如局部放電的監測等。該系統還具有故障報警功能，可及時發出警告，讓工作人員有充分時間采取相應措施。

雖然在線監測裝置已在很多電力投入實際運用，但廠家還必需在檢測精度和檢測氣體種類、價格、裝置結構、系統軟件等關鍵技術上作大量的研究，根據實際運用中發現的問題進行逐步改進。現階段在線監測裝置還只能作為一種輔助檢測裝置，無法取代人工定期取樣化驗分析。

小結

在線監測及診斷技術在我國有良好的運用前景。通過使用、總結、提高后，可推廣用于高壓電容型設備介質損耗的監測，鐵芯電流和污穢電流的監測，溫度、濕度的監測，局部放電的監測，逐步取代離線人工監測。為實現以在線監測為基礎的狀態檢修打下良好的基礎。

(作者單位:大慶油田熱電廠質量監督站)