關于變壓器油色譜在線監測裝置誤報警原因探討

繆祥琎

摘要：當前的在線監測裝置中已經廣泛的應用了變壓器色譜，但實際運用中經常發生裝置誤報警問題，進而無法及時發現變壓器故障。本文將對變壓器器油色譜在線監測裝置誤報警現象進行分析，并對油色譜在線檢測裝置的結構原理和誤報警-進行研究，進而進行油色譜在線檢測裝置誤報警原因和相應改進措施的探究。

關鍵詞：變壓器；油色譜；在線監測裝置；誤報警

某500kV變電站變壓器油譜在線監測系統發1號變壓器油色譜B相乙炔一級報警動作信號，進行現場檢查后發現1號變壓器三相具有正常的運行聲音，瓦斯繼電器具有正常外觀，壓力釋放閥工作正常，繞組溫度和油溫在正常范圍內，1號變壓器B溫度正常。通過監控系統發展1號變壓器B相中低、中、高三側電壓和電流均為超過正常范圍，功率較為穩定。對1號變壓器油色譜數據采集箱內裝置的運行狀態進行檢查。根據在線監測主機可知，1號變壓器B相乙炔氣體含量為2.13uL/L，其他氣體變化不明顯，如表1.

一、 油化實驗結果

在1號變壓器B相的絕緣油試驗中未發現異常，如表2。為了保證油化實驗結果準確無誤，對1號變壓器A、B、C三相的油分別進行絕緣油試驗，證明滿足要求，可見變壓器一次設備運行不存在問題。油色譜在線監測裝置通常每四周進行以此采樣。檢修人員再次對變壓器B相油色譜在線監測裝置進行采樣，如表3為氣體組分含量。油色譜在線監測裝置表明乙炔氣體是B相油中氣體組分變化最大的。根據檢查結果確定1號變壓器B相油色譜在線監測裝置為誤報警[1]。

二、 特征氣體的時間

在變壓器在線監測裝置的再次檢查中，沒有發現裝置異常運行。之后在A、B、C三相故障特征氣體譜圖對比中顯示，A、C相各特征氣體被檢測到的時間和系統設置的保留時間相同，但B相乙炔停留得見和系統設置的保留時間不一致：氫氣為90.5s、系統設置保留91.875s；一氧化碳為115.375s、系統設置保留時間119.125s；甲烷為167.875s、系統設置保留173.375s。三種氣體保留時間基本和停留時間一致，所以氣體檢測其識別的較為準確。但乙炔停留時間處于乙烷和乙炔系統保留時間（616.625～698.25）之間為655.25s，出現的氣體種類在這個時間點很難被氣體檢測器識別出來。檢修人員通過對油化實驗結果和設備檢查情況綜合考慮，判斷在這個邊緣時間點氣體檢測器將乙烷錯誤識別為乙炔。

三、油色譜在線監測裝置結構原理

（一） 取油樣

油色譜在線監測系統，利用油泵抽取變壓器郵箱中流動的油樣，并將氣體分離器注入。

（二） 氣體分離

滲透膜是氣體分離器的關鍵部件，不僅要保障各種氣體要通過，還應當保證其機械強度和耐溫能力符合一定要求，這樣就能夠具有更長的使用壽命。當油氣分離器中進入采集油樣后，其中的氣體穿過滲透膜，并從色譜分析裝置的注射接口進入，最后由變壓器本體接收唾棄之后的油樣。

（三） 色譜分析

在色譜分析裝置的注射接口中，混合樣品隨著載氣經過色譜柱，靜相溶解和吸附動相中的部分物質。靜相發揮到動相中的試樣物質分子會隨著其中物質分子的增加而增加，也就是在兩相中分配各物質分子，進而達到最終平衡。而在兩相中揮發和溶解該物質的過程就是分配過程，平衡時兩相中物質達到的濃度為平衡系數，表示為K，等于固定相中物質濃度除以在流動相中物質的濃度。

溫度不變時，常數為分配系數K。所以氣象色譜分離采用的是"兩相間存在不同物質具有不同分配系數，試樣中的各組分會在兩相作相對運動時進行分配會充分多次，各組分在具有很小差別分配系數情況下仍會產生很好的分離效果，進而分離不同組分[2]。

四、變壓器油色譜在線監測裝置誤報警原因

載氣推動分離出的氣體進行色譜柱，載氣壓力很大程度上決定了色譜柱中各故障特征氣體停留時間。而氣體檢測單元中穩壓閥決定了載氣壓力，所以能夠得到穩壓閥引起氣體檢測其的錯誤識別。

（一） 誤報警現象原因分析

不同組分氣體具有不同的性質和對色譜柱的親和力，進而使得色譜柱不同組分氣體按照不同的先后順序流出。在大量的試驗中，氣體檢測器在穩壓閥載氣壓力為0.1MPa和溫度為60C條件下具有最高靈敏度。同時各組分氣體在該條件下流出色譜柱的時間相對固定。而系統設置的各組分氣體的保留時間就是這一時間點。氣體檢測器的運行就是利用這一原理，其測量和識別各種故障氣體的時間依據系統設置的保留時間[3]。

載氣流速在穩壓閥氣壓不小于0.1MPa情況下就發生變化，同時變化的還有各組分氣體流出色譜柱的時間。色譜柱中的乙烷在載氣壓力變化時會降低停留時間，這樣其進入氣體檢測器的時間也會提前。檢測器中進入乙烷的時間為655.25s，在乙烷和乙炔的系統保留時間（616.625～698，25）范圍內，該氣體是乙炔還是乙烷在這個時間點很難被氣體檢測器檢測出來。在油化實驗中發現，此時不含乙炔氣體，此時乙炔氣體無法被檢測器檢測出來，進而使得乙烷被檢測器識別成乙炔。

（二） 溫度對油色譜在線監測精度的影響

分配敘述K會隨著色譜分析裝置溫度的改變而改變，相應的就具有不同色譜柱動相和靜相濃度組分氣體，進而改變各組分氣體流出色譜柱的時間，進而引起色譜分析裝置精度的降低，最終引發誤報警[4]。

環境溫度會對色譜分析裝置溫度造成較大環境。雖然有載氣加熱器、環境溫度傳感器、油溫傳感器設置于色譜在線監測裝置中，進而將色譜分析裝置控制在60度，但現有裝置對于色譜分析箱內高于60度的情況無法有效解決，進而引發油色譜在線裝置精度下降問題。

五、現場處理

對變壓器B相色譜數據采集箱中的穩壓閥進行現場檢查，其載氣壓力超過了0.1MPa，應當用穩壓閥調節器將穩壓閥載氣壓力降低并控制在0.1MPa。重啟1數據采集器，對故障特征氣體進行充分采樣分析。1號變壓器B相各組分氣體含量被傳輸至數據服務器主機，1號變壓器B相不含乙炔氣體，其他氣體含量水平正常，采樣結果符合要求。并且系統設置的時間等于各組分氣體停留時間，進而確保氣體檢測器能夠正確識別氣體[5]。

六、改進和防范措施

首先，改進建議。可以用智能溫度控制裝置替代載氣加熱器，依據油溫和環境溫度降低或加熱載氣，將有色譜分析裝置溫度保持在60度，保證裝置精度符合要求。其次，防范措施。應當定期檢查變壓器在線監測裝置的穩壓閥載氣壓力，并及時處理發現的異常情況。并將在線監測主機中各故障特征氣體譜圖的分析，作為日常巡檢的重點，嚴格校驗系統設備的保留時間，保證正確識別各故障氣體[6]。

結語：

本文對變壓器油色譜在線監控裝置產生誤報警的原因進行了分析，并在此基礎上探索了相應的改進措施，以求提升在線監測裝置的準確性。但本文還存在一定局限，希望行業人員能夠加強重視，通過有效分析和解決實際當中變壓器油色譜在線監測裝置誤報警問題，提升在線監測裝置的準確性。

參考文獻：

[1]賈瑞君.關于變壓器油中溶解氣體在線監測的綜述[J].電網技術，2013，（05）：51-57.

[2]彭琳峰，劉小玲，周舟，胡旭.變壓器油中溶解氣體在線監測系統的應用與管理[J].湖南電力，2013，（09）：55-60.

[3]賈瑞君.關于變壓器油中溶解氣體在線監測的綜述[J].變壓器，2012，（09）：39-45.