油色譜在線監測裝置準確性校驗方法的研究

2018-06-15 03:15:14郎雪淞鄭維剛趙君嬌

東北電力技術 2018年4期

唐紅，郎雪淞，鄭維剛，趙君嬌

(1.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧沈陽 110006; 2.遼寧東科電力有限公司，遼寧沈陽 110006)

1 概述

電力變壓器是電力系統中的核心電氣設備，其安全運行直接影響到電網的安全運行。變壓器油中溶解氣體分析(DGA)是變壓器內部故障診斷的重要手段，為間接了解變壓器內部的一般隱患提供了重要依據。絕緣油色譜技術是國際上公認的反映設備內部潛在問題最靈敏、快捷且有效可靠的方法。變壓器油中溶解氣體分析的傳統方法是定期到現場進行采樣得到數據，但此方法存在一定的弊端，根據GB/T7252—2001《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》對運行中設備的油色譜試驗定期檢測周期中要求[1]，220 kV及以上變壓器的檢測周期為6個月，500 kV及以上變壓器的檢測周期為3個月，對2次定期取樣周期間的變壓器突發故障不能及時發現。

近年來，隨著科技的發展和在線監測技術的不斷成熟，油色譜在線監測裝置發展快速，能實現通過狀態監測系統在線監測絕緣油中溶解的各種故障特征氣體(包括氫氣、氧氣、甲烷、乙烯、乙烷、乙炔、一氧化碳和二氧化碳)濃度及變化趨勢，同時傳輸在線監測數據到狀態監測系統，進行實時監測[2]，能隨時掌握設備運行情況，提高電網運行的安全可靠性，可及時發現設備隱患[3]。

變壓器油色譜在線監測裝置工作由油樣采集單元、油氣分離單元、氣體檢測單元、數據采集單元、現場控制與處理單元、通信控制單元、主站單元及監控軟件8個部分組成[4]。由于傳感器靈敏度、采樣油路是否合理、色譜柱分離效果等因素的影響，都可能造成數據準確性差或數據不靈敏等問題。在線監測技術是一種新興技術，還需進一步研究，各個生產廠家的水平參差不齊，因此，裝置在入網前應進行統一的準確性和靈敏性的檢測，保證裝置的數據有效性，提高對變壓器油色譜監測的可靠性。

2 傳統校驗方法

2.1 標準氣樣比對法

標準氣樣比對法是指使用多組不同濃度的標準氣樣，檢驗在線監測裝置數據是否準確，由于油色譜在線監測裝置工作包括8個單元，該方法只能校驗氣體檢測單元工作的可靠性，忽略了油樣采集單元、油氣分離單元對數據的影響，因此該方法并不能保障入網校驗的準確性[5]。

2.2 標準油樣比對法

標準油樣比對法是將標準氣體注入一定體積的空白油中，通過循環泵將油中氣體混合均勻，配成標準油樣，通過實驗室氣相色譜儀檢測標準油樣濃度，將在線監測裝置的數據與標準油樣數據進行比較，得到裝置的數據準確性。這種方法是利用標氣進行定量配置出標準油樣，但想要配制出理想濃度的油樣很難，在檢測中需要配置低、中、高至少3組不同濃度的油樣，不同濃度的油樣切換耗時長，并且氫氣及一氧化碳氣體容易逸散，油樣的濃度不穩定，因此該方法也無法保證入網校驗的準確性。

3 智能校驗方法

為克服上述傳統方法的弊端，研究一種智能校驗方法，主要由檢定儀、標氣儀及相應的氣路控制系統等組成。檢定儀能夠實現進油流程、加標氣流程(分為手動、自動2種方式)、循環流程、排氣流程、檢定氣壓流程、排廢油流程等功能，可以配置各種不同濃度的樣品油，從而實現模擬變壓器的效果，檢定儀系統如圖1所示。

首先將空白油和標準氣加入檢定儀中，在恒溫條件下，油樣和標準氣體在油缸中通過循環使油中溶解氣體達到分配平衡。通過測試油中各組分濃度，把樣品油取出分別在實驗室氣相色譜儀和在線監測系統進行標定。用實驗室氣相色譜和在線監測系統的標定結果進行比對，看標定結果是否相同，判斷油色譜在線監測裝置數據的準確性。

圖1 檢定儀系統示意圖

4 智能校驗方法應用實例

利用智能校驗方法判斷某廠家油色譜在線監測裝置的數據準確性，根據變壓器油中溶解氣體在線監測裝置技術規范要求[6]，利用智能校驗方法配置低、中、高3種濃度絕緣油，具體要求：配置烴類氣體小于10 μL/L油樣1個，烴類氣體10～150 μL/L大致成等差關系的不少于4個，介于150 μL/L和最高檢測限值兩者之間、氣體含量大致成等差關系的不少于4個。合格判據按照式(1)計算測量誤差，測量誤差不應超過±30%。試驗結果如表1—9所示，該裝置3種濃度下數據準確性均合格。