劉小玲，周舟

(湖南省電力公司科學(xué)研究院，湖南長(zhǎng)沙 410007)

目前我國(guó)的電力變壓器大多都為充油式變壓器，以絕緣油作為絕緣和散熱的介質(zhì)。在實(shí)際運(yùn)行中，變壓器絕緣油和固體絕緣材料在電和熱的作用下，會(huì)逐漸老化、分解，產(chǎn)生少量的烴類及CO，CO2等氣體，并溶解在油中。當(dāng)存在潛伏性故障時(shí)，這些氣體的產(chǎn)生速度和溶解在油中的數(shù)量都會(huì)增加，而故障氣體的組成和含量與設(shè)備故障類型及嚴(yán)重程度有著密切關(guān)系。因此，檢測(cè)變壓器絕緣油的色譜情況是監(jiān)視變壓器運(yùn)行的重要手段之一〔1〕。但是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室色譜分析存在取樣繁瑣，操作復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)，容易造成對(duì)變壓器運(yùn)行監(jiān)督的不到位〔2〕。GB/T7595—2000《運(yùn)行中變壓器油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，正常運(yùn)行條件下500 kV變壓器的檢測(cè)周期為3個(gè)月，這對(duì)內(nèi)部沒有故障的變壓器是合適的，但卻難以滿足對(duì)故障變壓器進(jìn)行監(jiān)控的要求，有可能造成因色譜監(jiān)督不到位造成的變壓器事故。

變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)由于具有實(shí)時(shí)性和連續(xù)性的特點(diǎn)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)目標(biāo)設(shè)備的潛伏性故障，所以一直受到相關(guān)技術(shù)人員的重視。作為變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)技術(shù)中最成熟的技術(shù)之一，在線色譜裝置已在電力部門廣泛使用，可在線監(jiān)測(cè)變壓器油中多種故障特征氣體組分的含量變化〔3-4〕。隨著對(duì)電力設(shè)備實(shí)施狀態(tài)檢修工作的推廣，今后對(duì)于大型變壓器的狀態(tài)檢修，會(huì)依靠在線色譜儀這一可靠的輔助技術(shù)手段〔5-6〕。

但是，由于在線色譜儀本身以及連接等因素的影響，如在線色譜儀色譜柱的分離效果、傳感器的靈敏度、載氣的消耗、采樣油路是否合理等因素，都可能造成在線色譜儀出現(xiàn)測(cè)量結(jié)果偏差或數(shù)據(jù)不靈敏等問題。因此，在線色譜儀在安裝運(yùn)行前，利用實(shí)驗(yàn)室離線色譜進(jìn)行的數(shù)據(jù)比對(duì)，確保在線色譜儀的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠〔7-8〕。

1 實(shí)驗(yàn)部分

實(shí)驗(yàn)室氣相色譜分析采用Agilent 7890A型氣相色譜儀，檢測(cè)器為熱導(dǎo)檢測(cè)器和氫焰檢測(cè)器，油中微水測(cè)試采用萬通756KF型卡式庫侖水分儀進(jìn)行。在線色譜儀比對(duì)平臺(tái)為自主研發(fā)，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。具體比對(duì)試驗(yàn)過程如下:往變壓器油桶中注入一定量的變壓器油，開啟外部循環(huán)與恒溫裝置;往變壓器油中注入一定量的H2，CH4，C2H4，C2H6，C2H2等標(biāo)準(zhǔn)氣，待注入氣體達(dá)到溶解平衡后，變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)儀啟動(dòng)進(jìn)樣程序，進(jìn)行油中溶解各氣體組分以及微水含量的自動(dòng)檢測(cè)，同時(shí)，通過油桶取樣口人工取樣，并按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室離線色譜、微水分析;重復(fù)上一步驟，直至檢測(cè)出的氣體含量超過規(guī)定注意值。

圖1 在線色譜儀比對(duì)平臺(tái)示意圖

2 結(jié)果與討論

圖2為變壓器油中H2含量在線監(jiān)測(cè)儀與離線色譜儀的測(cè)試結(jié)果，從圖中可以發(fā)現(xiàn)，在H2含量較低＜10 μL/L的情況下，在線與離線測(cè)試的結(jié)果非常接近;當(dāng)H2含量增加時(shí)，在線與離線測(cè)試結(jié)果之間的誤差有所增加，但相對(duì)誤差最大也僅為29.6%(第8次:在線測(cè)量結(jié)果為35 μL/L，離線測(cè)量結(jié)果為27 μL/L)。

圖2 變壓器油中H2含量在線監(jiān)測(cè)儀與離線色譜儀測(cè)試結(jié)果

由于C2H2是幾種故障特征氣體中較為重要的一種氣體，往往在低濃度水平是就能反應(yīng)出設(shè)備的潛伏性故障，所以對(duì)C2H2的檢測(cè)要求非常靈敏。圖3為變壓器油中C2H2含量在線監(jiān)測(cè)儀與離線色譜儀的測(cè)試結(jié)果，從圖中可以發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)比對(duì)試驗(yàn)中，C2H2的在線與離線測(cè)試的結(jié)果都非常接近，絕對(duì)誤差最大僅為0.9 μL/L(第7次:在線測(cè)量結(jié)果為6.3 μL/L，離線測(cè)量結(jié)果為5.4 μL/L)。

圖3 變壓器油中C2H2含量在線監(jiān)測(cè)儀與離線色譜儀測(cè)試結(jié)果

圖4為變壓器油中總烴含量在線監(jiān)測(cè)儀與離線色譜儀的測(cè)試結(jié)果，從圖中可以發(fā)現(xiàn)，在總烴含量較低＜50 μL/L的情況下，在線與離線測(cè)試的結(jié)果非常接近;當(dāng)總烴含量增加時(shí)，在線與離線測(cè)試結(jié)果之間的誤差有所增加，但相對(duì)誤差最大也僅為28.9%(第11次:在線測(cè)量結(jié)果為183 μL/L，離線測(cè)量結(jié)果為142 μL/L)。

圖4 變壓器油中總烴含量在線監(jiān)測(cè)儀與離線色譜儀測(cè)試結(jié)果

圖5為變壓器油中水分含量在線監(jiān)測(cè)儀與離線水分儀的測(cè)試結(jié)果，從圖中可以發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)比對(duì)試驗(yàn)中，水分的在線與離線測(cè)試的結(jié)果都非常接近，相對(duì)誤差最大僅為7.1%(第3次:在線測(cè)量結(jié)果為31 μL/L，離線測(cè)量結(jié)果為33.7 μL/L)。

圖5 變壓器油中水分含量在線監(jiān)測(cè)儀與離線水分儀測(cè)試結(jié)果

綜合以上4個(gè)方面，利用在線色譜儀比對(duì)平臺(tái)進(jìn)行準(zhǔn)確度比對(duì)試驗(yàn)，在線監(jiān)測(cè)儀測(cè)試結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室離線裝置分析數(shù)據(jù)基本一致，證明該變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)儀滿足設(shè)計(jì)安裝要求。

3 結(jié)論

為了保證在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的準(zhǔn)確性與可靠性，發(fā)揮在線監(jiān)測(cè)設(shè)備應(yīng)有的監(jiān)測(cè)作用，必須對(duì)入網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行質(zhì)量把關(guān)工作，即在安裝前對(duì)在線監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室比對(duì)試驗(yàn)。利用實(shí)驗(yàn)室色譜儀、水分儀、以及在線監(jiān)測(cè)儀同時(shí)對(duì)模擬運(yùn)行中的變壓器油進(jìn)行油色譜、微水檢測(cè)分析，比較不同儀器測(cè)量的結(jié)果是否一致，判斷在線監(jiān)測(cè)儀的檢測(cè)結(jié)果是否準(zhǔn)確可靠，從而達(dá)到確保在線監(jiān)測(cè)儀產(chǎn)品質(zhì)量的目的，為電網(wǎng)的安全運(yùn)行打下良好基礎(chǔ)。

〔1〕胡永年.油色譜在線檢測(cè)裝置在大型電力變壓器的應(yīng)用〔J〕．電力安全技術(shù)，2001，3(5):13-14.

〔2〕趙學(xué)民，王鑫，趙哲軍，等.油中溶解氣體在線色譜監(jiān)測(cè)技術(shù)在變壓器運(yùn)行中的應(yīng)用〔J〕.華北電力技術(shù)，2007，(10):29-31.

〔3〕米秀河，崔麗珍.在線色譜儀技術(shù)改造方案〔J〕.中國(guó)儀器儀表，2008，(3):84-86.

〔4〕鄔小波，姚文軍，王軍，等.變壓器在線色譜裝置技術(shù)條件分析〔J〕.中國(guó)電力，2009，42(5):72-75.

〔5〕章義賢.變壓器在線色譜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用〔J〕.福建電力與電工，2005，25(3):64-65.

〔6〕尚麗平，曹鐵澤，劉先勇，等.變壓器油中溶解氣體在線色譜監(jiān)測(cè)綜述〔J〕.變壓器，2004，41(8):36-39.

〔7〕盧立秋，郭軍科，張桂賢，等.變壓器在線色譜儀運(yùn)行中的校準(zhǔn)技術(shù)〔J〕.供用電，2009，26(4):62-64.

〔8〕劉小玲.淺析在線色譜在電力變壓器油分析中的應(yīng)用〔J〕.湖南電力，2011，30(6).