【摘要】 文章分析了變壓器油的氣象色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理、結(jié)構(gòu)及在發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】 變壓器油 色譜 在線監(jiān)測(cè)

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(yù)測(cè)性維修制演變?yōu)榫S修預(yù)防制的過程中，人們開始定期對(duì)某些設(shè)備的絕緣停電做非破壞性和破壞性試驗(yàn)研究，總結(jié)出了對(duì)某些設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)試行標(biāo)準(zhǔn)，并形成了局部預(yù)防性維修體系;從60年代起，各國相繼制定出了比較規(guī)范的停電預(yù)防性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，從而進(jìn)入了預(yù)防性維修制時(shí)代，并將這種觀念一直延續(xù)至今。

進(jìn)入預(yù)防性維修制時(shí)代后，人們逐漸認(rèn)識(shí)和發(fā)現(xiàn)定期停電進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)的缺陷和不足。當(dāng)一臺(tái)大型電氣設(shè)備的某一元件的絕緣有缺陷時(shí)，往往反映不靈敏，即使整體預(yù)防性試驗(yàn)合格，仍然時(shí)有故障發(fā)生。例如某局1998年站街變206開關(guān)CT在高壓試驗(yàn)中合格，但卻發(fā)生了爆炸的事故。由于現(xiàn)行的預(yù)防性試驗(yàn)電壓太低，無法真實(shí)反映運(yùn)行電壓下的絕緣性能和整個(gè)工作情況，因此必需對(duì)現(xiàn)行的預(yù)防性維修制進(jìn)行根本的變革，其發(fā)展方向必然是采用在線監(jiān)測(cè)及診斷技術(shù)，并探索以在線監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的狀態(tài)檢修制。

下面簡(jiǎn)單介紹一下變壓器油中六種溶解氣體在線監(jiān)測(cè)診斷裝置。

1.監(jiān)測(cè)的原理及方法:

電力變壓器不僅屬于電力系統(tǒng)中最重要的和最昂貴的設(shè)備之列，而且也是導(dǎo)致電力系統(tǒng)事故最多的設(shè)備之一，因此，國內(nèi)外不僅要定期作以預(yù)防性試驗(yàn)為基礎(chǔ)的預(yù)防性維護(hù)，而且相繼都在研究以在線監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的預(yù)知性維護(hù)策略，以便實(shí)時(shí)或定時(shí)在線監(jiān)測(cè)與診斷潛伏性故障或缺陷。變壓器在發(fā)生突發(fā)性事故之前，絕緣的劣化及潛伏性故障在運(yùn)行電壓下將產(chǎn)生光、電、聲、熱、化學(xué)變化等一系列效應(yīng)及信息。對(duì)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(jī)絕緣材料(紙和紙板等)在運(yùn)行電壓下因電、熱、氧化和局部電弧等多種因素作用會(huì)逐漸變質(zhì)，裂解成低分子氣體;變壓器內(nèi)部存在的潛伏性過熱或放電故障又會(huì)加快產(chǎn)氣的速率。隨著故障的緩慢發(fā)展，裂解出來的氣體形成泡在油中經(jīng)過對(duì)流、擴(kuò)散作用，就會(huì)不斷地溶解在油中。同一類性質(zhì)的故障，其產(chǎn)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(shè)備異常的特征量。

從預(yù)防性維修制形成以來，電力運(yùn)行部門通過對(duì)運(yùn)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(chǎn)氣速率，總結(jié)出了能夠及早發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部存在潛伏性故障、判斷其是否會(huì)危及安全運(yùn)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(shí)驗(yàn)室中用色譜儀進(jìn)行分析，不僅不受現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁場(chǎng)的干擾，而且可以發(fā)現(xiàn)油設(shè)備中一些用介損和局部放電法所不能發(fā)現(xiàn)的局部性過熱等缺陷。但常規(guī)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(cè)曲線的人工修正法也會(huì)加大誤差，從取油樣到實(shí)驗(yàn)室分析，作業(yè)程序復(fù)雜，花費(fèi)的時(shí)間和費(fèi)用較高，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上不能適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要;檢測(cè)周期長(zhǎng)，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛伏性故障和有效的跟蹤發(fā)展趨勢(shì);因受其設(shè)備費(fèi)用和技術(shù)力量的限制，不可能每個(gè)電站都配備油色譜分析儀，運(yùn)行人員無法隨時(shí)掌握和監(jiān)視本站變壓器的運(yùn)行狀況，從而會(huì)加大事故率。

對(duì)于變壓器油中溶解氣體色譜分析的在線監(jiān)測(cè)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(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)油色譜的定時(shí)在線智能化監(jiān)測(cè)于故障診斷。

常規(guī)的離線油色譜分析法與在線監(jiān)測(cè)法都是分析油中溶解氣體的組分及濃度，本質(zhì)上都與變壓器的運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)，因此故障診斷的方法應(yīng)有同一標(biāo)準(zhǔn)。雖然各國對(duì)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(huì)(IEC)的三比值法為基礎(chǔ)。

2.在線監(jiān)測(cè)診斷裝置

變壓器油中六種溶解氣體在線監(jiān)測(cè)診斷裝置。

在線監(jiān)測(cè)診斷裝置結(jié)構(gòu):

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(cè)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(dòng)設(shè)備;

2.2氣體檢測(cè)單元

氣體檢測(cè)單元包括:分離混合氣體的氣體離柱及檢測(cè)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(dòng)控制以及輔助電路設(shè)施;

2.3微機(jī)控制及診斷單元

微機(jī)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(shí)現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)六種氣體的長(zhǎng)期可靠監(jiān)測(cè)，硬件的防干擾措施十分必要。必須將氣體分離和檢測(cè)部分置于控制室，這樣減輕了控制強(qiáng)電部分動(dòng)作時(shí)電磁場(chǎng)的干擾，采用微機(jī)地(GND)與強(qiáng)電地完全分開的方式，避免了控制系統(tǒng)動(dòng)作時(shí)地電位上升對(duì)微機(jī)系統(tǒng)的不良影響。所測(cè)結(jié)果比較穩(wěn)定，得出的結(jié)論和變壓器實(shí)際健康狀況相符。

此絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性，硬件部份，微機(jī)控制及診斷單元留有接口，系統(tǒng)軟件采用靈活的、模塊化的軟件，可隨時(shí)加入其它監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，如局部放電的監(jiān)測(cè)等。該系統(tǒng)還具有故障報(bào)警功能，可及時(shí)發(fā)出警告，讓工作人員有充分時(shí)間采取相應(yīng)措施。

雖然在線監(jiān)測(cè)裝置已在很多電力投入實(shí)際運(yùn)用，但廠家還必需在檢測(cè)精度和檢測(cè)氣體種類、價(jià)格、裝置結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)軟件等關(guān)鍵技術(shù)上作大量的研究，根據(jù)實(shí)際運(yùn)用中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行逐步改進(jìn)?，F(xiàn)階段在線監(jiān)測(cè)裝置還只能作為一種輔助檢測(cè)裝置，無法取代人工定期取樣化驗(yàn)分析。

小結(jié)

在線監(jiān)測(cè)及診斷技術(shù)在我國有良好的運(yùn)用前景。通過使用、總結(jié)、提高后，可推廣用于高壓電容型設(shè)備介質(zhì)損耗的監(jiān)測(cè)，鐵芯電流和污穢電流的監(jiān)測(cè)，溫度、濕度的監(jiān)測(cè)，局部放電的監(jiān)測(cè)，逐步取代離線人工監(jiān)測(cè)。為實(shí)現(xiàn)以在線監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的狀態(tài)檢修打下良好的基礎(chǔ)。

(作者單位:大慶油田熱電廠質(zhì)量監(jiān)督站)