朱洪斌，張曉琴，王　晨，劉建軍（江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院，江蘇南京211103）

在線色譜現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)油樣便攜保存裝置的研制

朱洪斌，張曉琴，王晨，劉建軍
（江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院，江蘇南京211103）

針對(duì)在線色譜現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)裝置用標(biāo)準(zhǔn)油樣無(wú)法長(zhǎng)期穩(wěn)定保存及運(yùn)輸傳遞的問(wèn)題，研制了在線色譜現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)油便攜保存裝置。該裝置采用內(nèi)部膠囊設(shè)計(jì)、壓力式保存技術(shù)，解決了傳統(tǒng)保存裝置由于容器內(nèi)壁吸附、氣體逸出導(dǎo)致組分含量無(wú)法穩(wěn)定保持的難題。使用該裝置，可將標(biāo)準(zhǔn)油的保質(zhì)期由4 d提高到180 d，最大限度的保證了標(biāo)準(zhǔn)油樣在任何環(huán)境下的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了變壓器油色譜分析量值標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一性，為變壓器在線色譜監(jiān)測(cè)裝置現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)提供了穩(wěn)定可靠的參比依據(jù)。

變壓器；在線監(jiān)測(cè)裝置；標(biāo)準(zhǔn)油；保存裝置

電力變壓器是電力系統(tǒng)中重要運(yùn)行設(shè)備之一，其能否正常運(yùn)行對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全影響很大。變壓器絕緣油及固體絕緣材料在運(yùn)行電壓下因電、熱、氧化和局部電弧因素作用，裂解產(chǎn)生H2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H2、C2H4等特征氣體［1，2］。采用氣相色譜法對(duì)油中溶解氣體組分含量進(jìn)行測(cè)定，是評(píng)估變壓器絕緣狀態(tài)、判斷設(shè)備內(nèi)部潛伏性故障的重要手段［3］。常規(guī)油色譜分析需要將樣品取樣帶回實(shí)驗(yàn)室，檢測(cè)周期長(zhǎng)、不能有效跟蹤發(fā)展趨勢(shì)和及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛伏性故障。在線色譜監(jiān)測(cè)裝置則避免了取油樣到實(shí)驗(yàn)室分析，運(yùn)行人員可隨時(shí)監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀況［4］。使用變壓器標(biāo)準(zhǔn)油樣進(jìn)行校準(zhǔn)，可有效確保在線色譜監(jiān)測(cè)裝置的準(zhǔn)確性［5］。然而，目前變壓器標(biāo)準(zhǔn)油樣保存和傳遞存在許多問(wèn)題：運(yùn)輸過(guò)程中標(biāo)準(zhǔn)油樣量值易發(fā)生改變，樣品保存期短，保存裝置體積龐大不易攜帶等。在線色譜現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)油便攜保存裝置的研制解決了上述問(wèn)題，不僅顯著提升了標(biāo)準(zhǔn)油的保存時(shí)間，而且可直接對(duì)接在線色譜監(jiān)測(cè)裝置使用，更加易于攜帶運(yùn)輸，為提高色譜分析數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性提供了可靠保障。

1　江蘇電網(wǎng)在線色譜監(jiān)測(cè)裝置運(yùn)行情況

目前，江蘇電網(wǎng)安裝的變壓器絕緣油故障氣體在線色譜監(jiān)測(cè)裝置分為單組分和多組分兩種類型。單組分在線監(jiān)測(cè)裝置以北京中能公司代理的HYDRNM2為代表，通過(guò)滲透膜收集絕緣油中故障氣體，以特殊探頭分析絕緣油中關(guān)鍵可燃?xì)獾目偤停ò℉2、CO、C2H2、C2H4，主要反映H2）。該類設(shè)備體積小，安裝方便，無(wú)外部附屬裝置，采樣分析時(shí)間快，在早期具有較好的實(shí)用性。但單組分在線監(jiān)測(cè)裝置無(wú)法反映絕緣油中故障氣體的組成和含量、特別是無(wú)法反映設(shè)備故障類型，限制了它的進(jìn)一步應(yīng)用［6］。多組分油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置的廠家和型號(hào)較多，主要是采用氣相色譜的原理，可以監(jiān)測(cè)和分析H2、CO、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、CO2多種特征氣體的組分和含量。近年來(lái)，出現(xiàn)了基于光聲光譜原理的油中氣體在線監(jiān)測(cè)，同樣可以實(shí)現(xiàn)多種特征氣體成分的監(jiān)測(cè)［7］。

無(wú)論是單組分在線監(jiān)測(cè)裝置、還是多組分在線監(jiān)測(cè)裝置，都會(huì)受環(huán)境因素及儀器穩(wěn)定性的影響，發(fā)生精度失準(zhǔn)的情況，也都需要定期在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行校準(zhǔn)，以確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確穩(wěn)定。因此，用于對(duì)在線監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行校驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)油運(yùn)輸傳遞至工作現(xiàn)場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)油便攜式保存裝置是關(guān)鍵設(shè)備。

2　在線色譜現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)油便攜保存裝置的研制

對(duì)在線色譜監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行校驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)油應(yīng)在20 d之內(nèi)氣體組分含量變化率小于10%，而傳統(tǒng)保存裝置由于容器內(nèi)壁吸附、氣體逸出等原因，標(biāo)準(zhǔn)油中氣體組分含量無(wú)法穩(wěn)定保持。項(xiàng)目組研制了在線色譜現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)油便攜保存裝置，該裝置外殼選用不銹鋼材料，內(nèi)部選用耐油丁氰橡膠，采用膠囊式保存設(shè)計(jì)，避免了油中組分在容器內(nèi)壁的吸附；在“微正壓”條件下保存，解決了傳統(tǒng)保存裝置保存效果差、保存時(shí)間短的不足，既保證了變壓器油色譜分析標(biāo)準(zhǔn)油保存期間的穩(wěn)定性，又大大延長(zhǎng)了標(biāo)準(zhǔn)油的有效期。

研制的在線色譜現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)便攜保存裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，工作原理如下。

圖1　在線色譜現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)便攜式保存裝置結(jié)構(gòu)

（1）裝置預(yù)處理：關(guān)閉油閥，打開(kāi)氣閥，向膠囊內(nèi)充氮?dú)鉃槠鹗級(jí)毫?，氮?dú)鈮毫?.01～0.02 MPa，這樣使內(nèi)置膠囊緊貼存儲(chǔ)裝置內(nèi)壁，然后關(guān)閉氣閥。

（2）進(jìn)油保存：打開(kāi)油閥，通過(guò)外部壓力將標(biāo)準(zhǔn)油充進(jìn)存儲(chǔ)裝置，設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)油的量到達(dá)裝置總體積的3/4，壓力為0.2～0.4 MPa時(shí)停止進(jìn)油，從而達(dá)到壓力保存的效果，膠囊可承受的最大壓力為0.6 MPa；

（3）標(biāo)準(zhǔn)油的使用：打開(kāi)油閥，通過(guò)內(nèi)置膠囊的壓力可自動(dòng)將油排出。排出口通過(guò)管道可直接與現(xiàn)場(chǎng)變壓器油在線色譜監(jiān)測(cè)裝置連接。

該保存裝置使用方便、易攜帶，自重只有2 kg，容量可達(dá)20 L，實(shí)物如圖2所示。

圖2　在線色譜現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)便攜保存裝置

3　在線色譜現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)油便攜裝置的性能試驗(yàn)

（1）采用一次配制、同時(shí)分裝、長(zhǎng)期分析的方式，考察便攜保存裝置長(zhǎng)期保存的量值穩(wěn)定性。2014年4月25日使用變壓器油中溶解氣體標(biāo)準(zhǔn)油配制系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)油配制，配制完成后分別轉(zhuǎn)移至便攜保存容器。自2014年4月26日開(kāi)始進(jìn)行同批次長(zhǎng)期保存量值穩(wěn)定性考察，結(jié)果如圖3所示，便攜保存容器可穩(wěn)定保存標(biāo)準(zhǔn)油180 d以上。

圖3　標(biāo)準(zhǔn)油中溶解氣體含量長(zhǎng)期穩(wěn)定性

（2）采用一次配制、同時(shí)分裝、多地檢測(cè)的方式，考察同批次標(biāo)準(zhǔn)油在不同實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的量值穩(wěn)定性。2014年10月8日使用變壓器油中溶解氣體標(biāo)準(zhǔn)油配制系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)油配制，配制完成后轉(zhuǎn)移至便攜保存裝置。自2014年10月13日起，分別在江蘇電科院、浙江電科院、上海電科院、蘇州供電公司及南京供電公司5個(gè)地區(qū)進(jìn)行同批次標(biāo)準(zhǔn)油、不同實(shí)驗(yàn)室之間的量值穩(wěn)定性比對(duì)分析，比對(duì)時(shí)間間隔180 d。比對(duì)結(jié)果顯示，同一地點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)油各組分含量分析具有較好的平行性，不同地點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)油各組分基本保持一致，且均實(shí)現(xiàn)180 d以上的量值穩(wěn)定，如表1至表5所示。

表1　江蘇電科院標(biāo)準(zhǔn)油檢測(cè)結(jié)果μL·L-1

表2　浙江電科院標(biāo)準(zhǔn)油檢測(cè)結(jié)果μL·L-1

表3　上海電科院標(biāo)準(zhǔn)油檢測(cè)結(jié)果μL·L-1

表4　南京供電公司標(biāo)準(zhǔn)油檢測(cè)結(jié)果μL·L-1

表5　蘇州供電公司標(biāo)準(zhǔn)油檢測(cè)結(jié)果μL·L-1

4　結(jié)束語(yǔ)

該在線色譜現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)油便攜保存裝置首次實(shí)現(xiàn)在線色譜現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)油的長(zhǎng)期保存，標(biāo)準(zhǔn)油樣保存時(shí)間由4 d提升到180 d，最大限度保證樣品在任何環(huán)境條件下的穩(wěn)定性，解決了變壓器標(biāo)準(zhǔn)油樣無(wú)法留

存復(fù)核的問(wèn)題。該裝置實(shí)現(xiàn)了一次配油多次使用，可避免標(biāo)準(zhǔn)油取樣、轉(zhuǎn)移使用等環(huán)節(jié)引入的誤差，并直接對(duì)在線色譜進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)，在減少工作量的同時(shí)保證了變壓器油色譜分析量值標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一性，使分析數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確、更具有可比性。標(biāo)準(zhǔn)油便攜保存裝置解決了將標(biāo)準(zhǔn)油運(yùn)輸傳遞至現(xiàn)場(chǎng)對(duì)在線色譜檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行精準(zhǔn)校驗(yàn)的難題，確保了在線色譜檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，有助于提早發(fā)現(xiàn)變壓器設(shè)備潛伏性故障，節(jié)約檢修成本，減少非計(jì)劃停電，增加供電可靠性，因此具有廣泛的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。目前，在線色譜現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)油便攜保存裝置已應(yīng)用于黑龍江、山東、福建等電科院，效果顯著。

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The Portable Standard Oil Saving Device for Calibrating Transformer On-line Chromatography Monitoring Instrument

ZHU Hongbin，ZHANG Xiaoqin，Wang Chen，Liu Jianjun
（Jiangsu Electric Pow er Com pany Electric Pow er Research Institute，Nanjing 211103，China）

Standard oil can be used to calibrate on-line monitoring chromatograph.Nowadays，there isn't an appropriate device to storage and transport the oil.A portable standard oil saving device is developed in this paper.The device adopts the design of internal capsule and pressure storage method.The oil conglutination on the inner wall is avoided，and the gas do not escape from the oil.Com pared to the traditional saving devices，the new device's preservation effect is better，and its preservation time is extended from 4 days to 180 days.The stability of standard oil in any environment is guaranteed，which fulfills the standard of transformer chromatographic analysis.The device provides a reliable reference for transformer on-line chromatography monitoring.

power transformer；on-line monitoring device；standard oil；the saving device

TM406

B

1009-0665（2015）05-0065-03

朱洪斌（1966），男，江蘇南京人，高級(jí)技師，從事電力用油、氣理化分析及用油氣設(shè)備的故障預(yù)警評(píng)估、診斷工作；

張曉琴（1989），女，江蘇南通人，碩士，從事電力用油、氣理化分析工作；

王晨（1985），男，江蘇鹽城人，技師，從事電力用油、氣理化分析工作；

劉建軍（1979），男，江蘇南京人，高級(jí)工程師，從事材料分析與評(píng)估工作。

2015-05-22；

2015-06-25