楚佳雨 產(chǎn)啟中

[摘? ? 要]變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)是近年來應(yīng)用較為成熟的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，為了提高對(duì)在線監(jiān)測(cè)裝置維護(hù)校驗(yàn)的效率，通過制定一套維護(hù)校驗(yàn)方法，對(duì)中山市八十多臺(tái)在線監(jiān)測(cè)裝置開展維護(hù)校驗(yàn)工作，為今后在線監(jiān)測(cè)裝置校驗(yàn)方法的選擇提供了參考依據(jù)。結(jié)果表明：利用本校驗(yàn)方法，明顯提高了裝置校驗(yàn)的工作效率，能夠保證在線監(jiān)測(cè)裝置的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

[關(guān)鍵詞]在線監(jiān)測(cè);氣相色譜;變壓器;油中溶解氣體

[中圖分類號(hào)]TM41 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）10–0–03

Discussion on On-line Monitoring and Maintenance

Method of Dissolved Gas in Transformer Oil

Chu Jia-yu? Chan Qi-zhong

[Abstract]Online monitoring of dissolved gases in transformer oil is a mature condition monitoring technology that has been applied in recent years. In order to improve the efficiency of maintenance and verification of online monitoring devices， a set of maintenance and verification methods have been developed to monitor more than 80 units in Zhongshan City. The maintenance and calibration of the device provide a reference for the selection of the online monitoring device calibration method in the future. The results show that the use of this verification method significantly improves the efficiency of device verification and can ensure the stability and accuracy of the online monitoring device.

[Keywords]online monitoring; gas chromatography; transformer; dissolved gas in oil

變壓器的長期運(yùn)行，絕緣油與其他固體絕緣材料在過熱、放電的影響下，會(huì)釋放出一些特征氣體。由于這些特征氣體會(huì)溶解于絕緣油中，可以通過將絕緣油樣品取回化驗(yàn)室中，對(duì)其進(jìn)行色

譜、微水、耐壓等一系列的離線試驗(yàn)判定絕緣油的品質(zhì)，以達(dá)到對(duì)絕緣油監(jiān)測(cè)的目的。但是離線試驗(yàn)耗時(shí)耗力，且無法持續(xù)監(jiān)測(cè)絕緣油狀態(tài)變化的過程，所以通過油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置對(duì)變壓器油中溶解氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部存在的潛伏性故障，并持續(xù)跟蹤其故障發(fā)展趨勢(shì)

中山供電局共有76臺(tái)油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置，基本已覆蓋全市所有220 kV以上的變電站。但是從現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況表明，裝置與主變本體之間的距離越近越好，所以導(dǎo)致了裝置長期處于戶外環(huán)境中，其零部件更容易老化和故障，油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置在實(shí)際使用中經(jīng)常出現(xiàn)裝置離線、漏報(bào)、誤報(bào)、在線數(shù)據(jù)與離線數(shù)據(jù)偏差較大等情況，導(dǎo)致不能及時(shí)對(duì)變壓器狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警，或造成不必要的停運(yùn)檢修，浪費(fèi)人力物力，影響供電可靠性;目前并沒有一套高效的維護(hù)方法可供參考，因此目前的維護(hù)工作只是被動(dòng)地維護(hù)，發(fā)現(xiàn)裝置告警或離線才去維護(hù)，維護(hù)效率較低并且增加了電網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。

1 油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置簡介

1.1 工作流程

油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置主要工作流程為油樣采集模塊從變壓器內(nèi)取出油樣（圖1），油樣在油路中循環(huán)清洗裝置油路，清洗后進(jìn)行定量取樣準(zhǔn)備脫氣，定量油樣在油氣分離模塊中快速分離出油中溶解氣體，油氣分離之后的有種氣體送至六通閥定量管進(jìn)行自動(dòng)進(jìn)樣，樣品在載氣的推動(dòng)下經(jīng)過色譜柱進(jìn)行氣體分離，各組分氣體根據(jù)分離先后順序進(jìn)入檢測(cè)模塊進(jìn)行檢測(cè)并通過數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行計(jì)算、采集和分析，最終分析數(shù)據(jù)通過網(wǎng)路上傳至后臺(tái)機(jī)繼而上送至在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)。

1.2 工作原理

主站部分：氣相色譜分離是利用了樣品中各組分在色譜柱中的流動(dòng)相和固定相之間的分配系數(shù)不同的特點(diǎn)。當(dāng)式樣被載氣帶入色譜柱中運(yùn)行時(shí)，組分就在其中的兩相間進(jìn)行反復(fù)多次的分配，由于固定相對(duì)各組分的吸附或溶解能力不同，因此各組分在色譜柱中的運(yùn)行速度就不同，經(jīng)過一定的柱長后，便彼此分離，按先后順序離開色譜柱進(jìn)入檢測(cè)器。

后臺(tái)機(jī)（在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)）部分：通過通信傳輸，裝置后臺(tái)總主機(jī)接收油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置發(fā)出的告警信號(hào)指示，對(duì)裝置狀態(tài)分析，確定裝置故障的類型，形成異常處理方案，設(shè)置數(shù)據(jù)告警規(guī)則，通過特點(diǎn)自適應(yīng)對(duì)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速判斷處置，當(dāng)數(shù)據(jù)異常告警時(shí)啟動(dòng)數(shù)據(jù)分析，對(duì)于特征明顯的數(shù)據(jù)進(jìn)行告警跟蹤、數(shù)據(jù)排查、檢修處理等，對(duì)于特征不明顯的數(shù)據(jù)進(jìn)行告警抑制。根據(jù)裝置告警情況和所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)選取聚合規(guī)則，形成監(jiān)測(cè)日志和運(yùn)行記錄。

1.3 數(shù)據(jù)對(duì)比

以中山地區(qū)為例，其主要的在線監(jiān)測(cè)裝置供應(yīng)商有4家，各廠家的可靠性與準(zhǔn)確性參差不齊。為了保證裝置能夠及時(shí)告警且測(cè)試數(shù)據(jù)可信可靠，因此，制定一套完整的、高效的可重復(fù)使用的主動(dòng)式維護(hù)方法顯得尤為重要。

2 解決方法

經(jīng)過多年的維護(hù)之后，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)所有的問題中，在線數(shù)據(jù)與離線數(shù)據(jù)誤差較大占比最高，其次也經(jīng)常出現(xiàn)裝置氣路模塊損壞、設(shè)備電源損壞、無線模塊異常、后臺(tái)綜合處理單元異常等情況。所以一套科學(xué)高效的在線監(jiān)測(cè)裝置檢查維護(hù)方法顯得尤為重要。經(jīng)過長時(shí)間現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的打磨與總結(jié)，筆者認(rèn)為其方法應(yīng)當(dāng)分為兩個(gè)部分：第一部分是設(shè)備硬件及軟件的外部維護(hù);第二部分是數(shù)據(jù)的可靠性及準(zhǔn)確率的數(shù)據(jù)維護(hù)。

2.1 全面檢查

對(duì)所有變電站的所有油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行一次維護(hù)檢查，此檢查目的是確保設(shè)備各零部件正常運(yùn)行，能夠按計(jì)劃每日走完全部流程。發(fā)現(xiàn)裝置存在零部件老化，故障或軟件版本過低不兼容后，更換零部件或升級(jí)軟件后，確保每一臺(tái)設(shè)備能夠正常運(yùn)行。

2.2 重點(diǎn)排查

通過裝置后臺(tái)機(jī)的運(yùn)行情況查看狀態(tài)是否異常，通過裝置的狀態(tài)及數(shù)據(jù)初步判斷裝置故障類型。經(jīng)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)年代較為久遠(yuǎn)的裝置出現(xiàn)同類故障概率較高，例如：氣路模塊故障或：結(jié)果圖譜中顯示出峰不明顯，需要對(duì)此類設(shè)備納入重點(diǎn)排查對(duì)象中，對(duì)上一年之中故障發(fā)生頻率較高的裝置也要納入重點(diǎn)排查對(duì)象中。提高維護(hù)頻率或?qū)υ撗b置的核心重要部件進(jìn)行更換，如果仍然達(dá)不到規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，需將其報(bào)廢，整體更換以保證在線率。

2.3 裝置校驗(yàn)

為了提高裝置的數(shù)據(jù)可靠性及準(zhǔn)確率，用標(biāo)準(zhǔn)油樣（以下簡稱標(biāo)油）接入油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行校驗(yàn)。此方法能對(duì)在線監(jiān)測(cè)裝置的準(zhǔn)確度進(jìn)行較為全面的校驗(yàn)，并可以真實(shí)地模擬變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置的工作條件，屬于一種仿真型校驗(yàn)，可校驗(yàn)在線監(jiān)測(cè)裝置的最小檢測(cè)濃度、報(bào)警濃度、出峰時(shí)間、交叉敏感性、重復(fù)性等重要指標(biāo)。

但這種方法也有以下缺點(diǎn)：①在南網(wǎng)檢修規(guī)程中并未提到關(guān)于標(biāo)油的成分配比，且試驗(yàn)規(guī)范也僅提出高、中、低濃度，并未對(duì)三者具體定義。②溶解在油中的標(biāo)準(zhǔn)氣體含量在運(yùn)輸過程中會(huì)有一定量的損耗;③用標(biāo)油檢驗(yàn)完的在線監(jiān)測(cè)裝置及管路可能會(huì)受到標(biāo)油的污染，導(dǎo)致后續(xù)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。因此，確保標(biāo)油的一致性與參考價(jià)值，中山局與廣東省電科院深度合作，將定量的特征氣體注入純凈的油樣中，制取低濃度、中濃度和高濃度的標(biāo)油，獲取標(biāo)準(zhǔn)油樣。為了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，將該種標(biāo)油向全省推廣，保證標(biāo)準(zhǔn)的一致性。

在標(biāo)油校驗(yàn)過程中，關(guān)閉主變本體進(jìn)油管以及回油管的閥門，保證標(biāo)油是在裝置及油箱之間的循環(huán)，并且在校驗(yàn)完之后用變壓器油清洗裝置及管路數(shù)次，且沖洗的廢油不能進(jìn)入回油管，需把廢油收集起來集中處理。保證標(biāo)油已被完全清洗干凈，方可接入運(yùn)行。

2.4 對(duì)比離線數(shù)據(jù)

為了掌握油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置可靠性及準(zhǔn)確率，根據(jù)Q/GDW 536—2010《變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置技術(shù)規(guī)范》，對(duì)主要廠家的油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置與實(shí)驗(yàn)室離線色譜數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，共76臺(tái)裝置中，有37臺(tái)裝置不合格，占比達(dá)48.7 %。選取中山地區(qū)4個(gè)廠家已投運(yùn)油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置，以高濃度標(biāo)油為定量，進(jìn)行測(cè)試分析，廠家的裝置合格率，如表1所示。

測(cè)量誤差（相對(duì)）=（在線監(jiān)測(cè)裝置測(cè)量數(shù)據(jù)-實(shí)驗(yàn)室氣相色譜儀測(cè)量數(shù)據(jù)）/實(shí)驗(yàn)室氣相色譜儀測(cè)量數(shù)據(jù)×100 %（1）

測(cè)量誤差（絕對(duì)）=在線監(jiān)測(cè)裝置測(cè)量數(shù)據(jù)-實(shí)驗(yàn)室氣相色譜儀測(cè)量數(shù)據(jù)（2）

按式（1）、式（2）計(jì)算在線監(jiān)測(cè)裝置測(cè)量誤差將油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置測(cè)得標(biāo)油的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的離線數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，對(duì)照分析偏差值是否滿足規(guī)程要求。

廠家A共有65臺(tái)裝置，不合格有32臺(tái)，不合格率為49.23 %;B廠家共有5臺(tái)設(shè)備，不合格0臺(tái)，不合格率為0 %;C廠家共有1臺(tái)設(shè)備，不合格0臺(tái)，不合格率為0 %;D廠家共有5臺(tái)設(shè)備，不合格5臺(tái)，不合格率為100%;

通過標(biāo)油校驗(yàn)和對(duì)比離線數(shù)據(jù)，可以判斷篩選出準(zhǔn)確率不達(dá)標(biāo)的裝置。對(duì)不合格的裝置進(jìn)行維修，待維修完之后再次用標(biāo)油進(jìn)行校驗(yàn)，確保與離線數(shù)據(jù)偏差在符合規(guī)范要求之內(nèi)。如果單純維修無法保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，就對(duì)該臺(tái)在線監(jiān)測(cè)裝置整體更換，更換后同樣需用標(biāo)油對(duì)裝置的準(zhǔn)確性進(jìn)行校驗(yàn)。

2.5 加強(qiáng)控盤

結(jié)合在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)每日查看在線數(shù)據(jù)及在線監(jiān)測(cè)裝置狀態(tài)，如果出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常或是裝置離線，立即進(jìn)行跟蹤和處理，保證確保每一臺(tái)在線監(jiān)測(cè)裝置穩(wěn)定運(yùn)行。

3 運(yùn)維注意事項(xiàng)

通過對(duì)中山片區(qū)所有油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置維護(hù)方法進(jìn)行梳理，對(duì)比發(fā)現(xiàn)主動(dòng)式不僅效率更高，而且能直觀地驗(yàn)證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，同時(shí)積累的數(shù)據(jù)能夠成為判斷裝置健康度的重要指標(biāo)，對(duì)保證電網(wǎng)可靠運(yùn)行具有非常重要的戰(zhàn)略意義。所以，科學(xué)高效的維護(hù)方法勢(shì)在必行。在維護(hù)過程中，總結(jié)出了以下幾條注意事項(xiàng)。

（1）在更換零部件后，一定要再次用標(biāo)油進(jìn)行校驗(yàn)，保證更換零部件后的裝置數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性能夠達(dá)標(biāo)。

（2）運(yùn)行年限較長的裝置，在變電站的惡劣環(huán)境中整體老化會(huì)越發(fā)明顯，而且色譜柱、氣路模塊等重要零部件在長期運(yùn)行下更加容易發(fā)生老化，故障或者導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)偏差太大，無法反映真實(shí)的絕緣油狀況。所以應(yīng)當(dāng)利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)情況，從服役時(shí)長，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，發(fā)生故障概率等多維度對(duì)裝置進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)于老舊裝置狀態(tài)及時(shí)跟蹤，保證在線率和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

（3）在用標(biāo)油對(duì)所有裝置校驗(yàn)的過程中，同時(shí)使用低濃度標(biāo)油及高濃度標(biāo)油進(jìn)行校驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)對(duì)比低濃度標(biāo)油的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)的誤差值比高濃度標(biāo)油的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)的誤差值大。由于低濃度標(biāo)油的組分比起高濃度標(biāo)油，與工況下絕緣油的組分更為相似，所以為了提高校驗(yàn)效率，只做高、中濃度標(biāo)油的校驗(yàn)，而低濃度的標(biāo)油校驗(yàn)的測(cè)試對(duì)比結(jié)果，則直接參考本體絕緣油的離線數(shù)據(jù)與在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)較得出。

5 結(jié)束語

通過以上總結(jié)可知，油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為電網(wǎng)運(yùn)行中不可或缺的重要一環(huán)，也是電氣試驗(yàn)從計(jì)劃試驗(yàn)轉(zhuǎn)向狀態(tài)監(jiān)測(cè)的重要轉(zhuǎn)變。但是，隨著越來越多油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)的投運(yùn)，對(duì)其校驗(yàn)維護(hù)就顯得越來越重要。目前油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)變壓器的故障診斷只能起到初步篩選的作用，必須結(jié)合離線試驗(yàn)進(jìn)行比對(duì)。在試驗(yàn)規(guī)程中，也沒有在線監(jiān)測(cè)裝置在投運(yùn)后定期校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)，因此，裝置長期受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響運(yùn)行后的檢測(cè)結(jié)果偏差會(huì)越來越大，準(zhǔn)確性不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。所以制定一套合適的方法，提高在線監(jiān)測(cè)的可靠性與準(zhǔn)確性就顯得十分必要。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐湘憶，陳璐，熊鳴翔，等.變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置準(zhǔn)確性分析[J].電力與能源，2016，37（3）：295-299.