超高壓輸電公司油色譜在線監測裝置綜合情況分析

高帆，廖建平，陳宇飛

（中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司檢修試驗中心，廣東廣州，510663）

0 引言

油中溶解氣體濃度分析（DGA）是判斷變壓器內部故障最為有效的方法之一[1-2]，但實驗室色譜檢測存在檢測周期長、難以連續監測的局限性，往往無法及時發現兩次定期取樣周期間突發或積累性故障，而油色譜在線監測裝置可對變壓器油中特征氣體進行實時監控，及時發現設備內部存在的潛伏性故障，隨時掌握設備的運行狀況，判斷設備是否運行正常[3]。因此，現如今油色譜在線監測裝置的應用廣泛，220kV以上電壓等級的變壓器都普遍安裝了油色譜在線監測裝置。

1 油色譜在線監測裝置應用情況

截止至2020年11月，超高壓輸電公司已安裝的油色譜在線監測裝置713臺，遍布廣東、廣西、云南、貴州、海南5個省，涉及13個廠家，各廠家技術原理均有差別，油色譜在線監測裝置的關鍵技術以及各廠家間的差異主要為油氣分離技術和氣體檢測技術[4]。目前，油色譜在線監測裝置油氣分離的常用方法主要有薄膜/毛細管滲透法、頂空分離法、真空脫氣法等，氣體檢測技術常用方法主要有電化學傳感器檢測技術、微型熱導檢測技術等[5]。

2 油色譜在線監測裝置比對方法及評判標準

為掌握油色譜在線監測裝置的運行狀況，配置不同濃度的油樣，對該類裝置與實驗室離線色譜數據[6]進行比對測試。比對測試的項目包括測量誤差、測量重復性以及最小檢測周期。其中誤差試驗、測量重復性試驗由試驗人員現場配置不同濃度的油樣開展測試。

本次共抽選10個廠家12種不同型號106臺在線監測裝置進行測試，基本涵蓋目前國內油色譜在線監測裝置的所有主要供應商，各廠家裝置按實際運行情況進行部分抽選。同一廠家優先抽選不同型號進行測試，同一型號優先抽選不同生產批次進行測試。按照以上的抽選原則選取測試裝置，具有一定的科學性和代表性。

根據DL/T 1498.2-2016《變電設備在線監測裝置技術規范 第2部分：變壓器油中溶解氣體在線監測裝置》[7]標準中對油色譜在線監測裝置誤差性及重復性要求，此次測試誤差性要求需滿足C級標準，測量重復性小于5%。最小檢測周期按照油氣分離方式的不同來區分評判標準，對于真空脫氣方式，最小檢測周期應不大于4小時，對于薄膜/毛細管滲透方式，最小檢測周期應不大于8小時。

3 測試結果及評價

3.1 不同濃度測量誤差性測試

配置低、中兩種不同濃度油樣，以實驗室氣相色譜儀（或便攜式氣相色譜儀）測量結果為基準值，采用在線監測裝置測量數據與實驗室氣相色譜儀測量數據對比分析。計算相對測量誤差值和絕對誤差值，對照C級標準分析誤差值是否滿足要求。按照滿足要求的比例，各廠家的誤差測試情況如圖1所示。

圖1 裝置誤差測試結果

從圖1可以看出，在低，中不同濃度油樣的比對測試下，裝置型號是B、E、K、I測量誤差性結果較好，裝置型號是A、L測量誤差性結果較差。

3.2 測量重復性測試

針對同一油樣，連續進行6次在線監測裝置油中溶解氣體成分分析，比較6次測量結果，計算各組分及總烴的相對標準偏差RSD，相對標準偏差值≤5%時，滿足要求，按照滿足要求的比例，各廠家的重復性測試達標率從13%～100%，具體情況如下：裝置型號為K的測量重復性結果最好，達標率達100%，而裝置型號為L的測量重復性結果最差，達標率僅為13%。

3.3 最小檢測周期

在線監測裝置連續工作方式下設置裝置參數應與“測量誤差試驗”和“測量重復性試驗”一致，在這個情況下，裝置開始工作，記錄儀器從本次檢測進樣到下次檢測進樣所需時間，記錄3次試驗時間，計算平均值，作為最小檢測周期。

4 在線監測裝置存在的問題及建議

從此次測試結果來看，油色譜在線監測裝置普遍存在測試數據準確度差、數據波動大的問題，主要原因分析如下：

（1）裝置軟硬件質量問題突出。受早期技術缺陷影響，部分裝置采用的膜脫氣、電化學傳感器、半導體傳感器等存在嚴重技術缺陷，且裝置無免維護設計功能。膜脫氣技術，長期使用膜孔堵塞，脫氣率將顯著下降，需定期進行更換。而電化學傳感器，存在壽命短、線性范圍窄、溫漂及零漂嚴重等問題，需加強管控，及時對裝置進行現場維護。

（2）裝置標定不規范。油中溶解氣體檢測裝置屬于化學檢測裝置，其測試數據準確性與標定有直接關系，如果在裝置標定方面考慮不周全，缺少標定功能或標定不規范，會導致測試數據準確性低。而且使用標準氣體進行裝置標定時只能對檢測器的輸出信號值進行修正，而無法考核脫氣部分及分離部分的性能，效果并不理想，如需對裝置進行全面的檢測，則需借助標準油樣，對在線監測裝置進行脫氣、分離及檢測，綜合考核。在新裝置購置后，裝置普遍由一次設備廠家采購供貨，部分廠家為節省成本，裝置在投運前未進行任何形式的標定，無法準確定量，導致裝置投運后問題頻出。因此，為了準確定量，提高數據的準確性，建議在裝置投運前對裝置進行標定。

（3）運行環境的影響。裝置通常安裝在變壓器附近，且長期帶電運行，現場運行溫濕度、電磁環境等條件非常惡劣，高溫可能引起元器件或線纜的老化、熱分解、龜裂，電磁閥密封膠的變硬變脆甚至脫落等現象發生。而濕度是造成監測裝置金屬材料腐蝕的最普遍的因素。特別是高溫高濕條件，可能造成金屬材料極為嚴重的腐蝕的現象。各品牌廠家出于成本或者技術因素，大多未能設計內置空調系統，或僅在脫氣及檢測器等部位安裝控溫裝置。為解決此問題的發生，建議在裝置內安裝控溫裝置。

5 結論

目前，油色譜在線監測裝置技術還不十分成熟，尤其在長期運行后，裝置整體不夠穩定，需要投入相當的人力進行維護。從測試結果看，（1）各裝置型號在低濃度油樣下的測量準確性比中濃度油樣下的測量準確性高。（2）裝置的油氣分離采用真空脫氣法或頂空脫氣法的脫氣方式，檢測單元采用微型熱導檢測器，所得的測試數據更穩定，數據準確性更高。（3）相比于其他，采用膜脫氣方式的裝置的檢測周期要稍長一點。