在線油色譜檢測技術在變壓器運行中的應用

王 炯，單 鋒

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江 天臺 317200）

1 概述

變壓器油是電器絕緣油中最主要的產品，其主要作用是：保持變壓器內部的絕緣，不至于發生短路和電弧；帶走變壓器運行中產生的熱量，使其運行溫度不至于過高。

在正常情況下充油電氣設備內的絕緣油及有機材料在熱和電的作用下，會逐漸老化分解，產生少量的各種低分子烴類及一氧化碳、二氧化碳等氣體，這些氣體大部分溶解在油中。當設備內部存在潛伏性過熱或放電故障時，就會加快這些氣體的產生速度，隨著故障發展，分解出的氣體形成氣泡，不斷溶解在油中。在變壓器里，當產生速率大于溶解速率時，會有一部分氣體進入瓦斯繼電器內。

實踐證明，故障氣體的組成和含量與故障的類型和故障的嚴重程度有密切關系。因此，分析溶解于油中的氣體，能盡早發現設備內部存在的潛伏性故障并可隨時掌握故障發展的情況。當變壓器的氣體繼電器內出現氣體時，分析其中的氣體組分，并同時分析變壓器本體油樣中的溶解氣體組分含量，有助于對設備情況作出正確的判斷。

2 桐柏電廠變壓器油色譜在線遠程監測系統介紹

桐柏電廠采用了MGA2000-6H變壓器色譜在線監測系統，可定量、自動、快速的在線監測變壓器等油浸式電力高壓設備的油中溶解故障氣體的含量及其增長率，并通過故障診斷專家系統早期預報設備故障隱患信息，避免設備事故，減少重大損失，提高設備運行的可靠性。該系統作為油色譜在線監測領域的權威產品，為電力變壓器實現在線遠程DGA分析提供穩定可靠的解決方案，是電力系統狀態檢修制度實施的有力保障。

MGA2000-6H變壓器色譜在線監測系統由現場監測單元（色譜數據采集器MGA2000-6H-01）、主站單元（數據處理服務器MGA2000-6H-02）及監控軟件（狀態監測與預警軟件MGA2000-6HV2.0.3）組成。現場監測單元即色譜數據采集器由油樣采集單元、油氣分離單元、氣體檢測單元、數據采集單元、現場控制處理單元、通訊控制單元及輔助單元組成。其中輔助單元包括置于色譜數據采集器內的載氣，變壓器接口法蘭、油管及通信電纜等。其組成示意圖如圖1所示。

圖1 MGA2000-6H變壓器色譜在線監測系統組成示意圖

3 MGA2000-6H變壓器色譜在線監測工作原理

MGA2000-6H變壓器色譜在線監測系統工作時，采用真空差壓方式將變壓器油吸入到油樣采集單元中，通過油泵進行油樣循環；油氣分離單元快速分離油中溶解氣體至氣室，內置的微型氣體采樣泵把分離出來的氣樣輸送到六通閥的定量管內并自動進樣；在載氣推動下，樣氣經過色譜柱分離，順序進入氣體檢測器；數據采集單元完成AD數據的轉換和采集，嵌入式處理單元對采集到的數據進行存儲、計算和分析，并通過RS485/CAN/100M以太網接口將數據上傳至數據處理服務器（安裝在主控室），最后由MGA2000-6HV2.0.3狀態監測與預警軟件進行數據處理和故障分析。如圖2所示。

圖2 MGA2000-6H系統原理示意圖

4 MGA2000-6H變壓器色譜在線遠程監測網絡

桐柏電廠MGA2000-6H變壓器色譜在線監測系統通過局域網數據連接及GPRS網絡實現網絡遠程功能，兩個通道互為冗余，用戶可以在遠端顯示監測界面、數據查詢、參數設置等現場具備的全部功能。

（1）有線接入方式：

MGA2000-6H系統可以組成三級遠程變壓器色譜在線監測網絡。一臺數據處理服務器（MGA2000-6H-02）設置在電廠中央控制室機房，通過100M以太網控制多臺色譜數據采集器（MGA2000-6H-01），每一臺色譜數據采集器（MGA2000-6H-01）對應監測一臺電力變壓器。

MGA2000-6H 系統可以通過數據處理服務器（MGA2000-6H-02）接入局域網，局域網上的任一終端瀏覽器都可以在獲得授權的條件下瀏覽數據處理服務器（MGA2000-6H-02）數據庫中的監測數據和有關系統信息。

廠端數據處理服務器和廠家的遠程監控中心可以通過Internet網進行遠程監測和遠程維護。

（2）GPRS接入方式：

MGA2000-6H系統利用無線網絡資源組成基于GPRS的在線監測網絡，使只要能登錄上Internet網絡的PC都能查看監測數據。

專職人員配備GPRS接收端，便于及時分析變壓器在線色譜監測數據，了解變壓器運行狀態。

5 變壓器在線油色譜分析在桐柏電站變壓器運行中的應用

MGA2000-6H變壓器在線油色譜系統提供的數據種類主要有：歷史數據、實時數據和譜圖數據，針對這些數據各自的特點，系統提供了各種直觀、生動的表現方式以及豐富強大的控制功能（見圖3，表1）。

表1 1號主變1月份色譜在線監測報表

圖3 桐柏電廠1號主變1月份油色譜在線監測數據趨勢圖

桐柏電廠變壓器色譜在線監測裝置為變壓器實際運行狀態監測提供了可靠的監測數據，通過各類圖表的數據反饋，使監測人員能實時了解變壓器的運行狀態，及時發現變壓器運行中的異常，與常規油色譜試驗室數據的分析報告對比，并輔以主變壓器的其它電氣試驗結果，為主變壓器狀態評估提供判據，為變壓器運行、檢修提供參考依據，為制定合理的主變壓器運行、檢修策略提供指導性的意見。

6 結語

常規的實驗室油色譜分析法判斷故障的可靠性高，但存在一系列不足之處，不僅脫氣過程中可能存在較大的誤差，而且檢測曲線的人工修正也會加大誤差，并存在作業程序復雜、時效性差、檢測周期長、運行人員無法隨時掌握和監視本站變壓器的運行狀況等缺點，不能充分發揮油色譜分析法的有效性和優點。因此變壓器油中溶解氣體色譜分析的在線監測就成為安全、可靠運行的有效手段之一。

目前，變壓器檢修實行計劃檢修制度，而計劃檢修不可避免會存在檢修過剩或檢修不足的問題。檢修過剩造成人力、財力、物力的巨大浪費，導致設備利用率降低，而且對正常設備可能造成損傷；檢修不足可能導致設備的事故隱患。采用在線監測技術可以有效避免這些問題，并為最終實現變壓器的狀態檢修提供了條件。

[1]電力行業電廠化學標準化技術委員會.電力用油、氣質量、試驗方法及監督管理標準匯編[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2]孫堅明.電力用油（氣）[M].電力行業油、氣分析檢驗人員考核委員會；國家電力公司熱工研究院，1996.