兰敏
（南方电网超高压输电公司柳州局，广西来宾 545005）
摘要：本文主要探究变压器油色谱在线检测与故障诊断应用。研究过程中，以油色谱在线检测概述为切入点，分析可通过装置结构、监测通讯等系统配置，进行变电站的诊断运用。以此为研究基础，结合案例提出具体应用措施，以期为相关工作者提供有益借鉴。
关键词：变压器；油色谱分析；在线检测；故障诊断
前言：
随着科技的不断发展，电网建设规模逐渐加大，变压器作为其中核心设备，价格较高，且产生故障后易引发电网供电故障，解决难度大，检修变压器或更换变压器均需要承担一定经济成本。因此，应当及时掌握变压器隐患，以稳定电网运行，通过应用油色谱在线检测装置，可对变压器运行状态实施检测，根据故障类型及气体特征了解变压器运行情况，进而实现从定期维修转变为装袋检修，以此提高电力系统社会及经济效益。
1?油色谱在线检测概述
变压器油大部分为石油分离的矿物油，绝缘部分源于石油中矿物绝缘油与有机固体绝缘材料，由多种碳氢化合物构成，包含芳香烃、环烷烃、烷烃等，碳氢元素约为总量95-99%。变压器在受到热与电的作用下，将会有H2、CO2、C2H4、C2H2、CH4、CO、C2H6等特征气体，故障后特征气体速度产生明显加快，设备不同程度的故障，其产生的气体浓度、类型、比例关系也有所不同，因而通过检测变压器特征气体浓度，即可对其是否存在故障进行判断[1]。特征气体与变压器故障关系见表1。
表1 变压器故障与特征气体关系
裸金属过热，有电弧放电绝缘受损 乙炔与氢气较高、总烃高
2?变压器油色谱在线检测与故障诊断应用
2.1?系统配置
在线监测系统利用有循环系统在变压器中取出标油，送入真空脱气系统内实施油气分离，气体脱出后将其输入六通阀定量管内，之后利用高纯氮气在色谱柱中推入定量管气体，按照顺序分离色谱柱气体，检测气体后通过AD转换将信号送至DSP内，完成数据处理，借助通信系统上传数据至分析诊断系统，以此在线监测变压器油气体含量。具体系统配置如下：
（1）装置结构
变压器油色谱在线监测装置由主机和监控计算机构成，分别安装在一次设备现场与主控室（保护室）内。
现场安装的主机包含色谱数据采集器、通讯控制单元、嵌入式现场处理和控制单元。其中，色谱数据采集器负责将清洁的氮气、空气及氢气提供给检测系统，实现数据采集、油气分离、油样采集与气体检测[2]；通讯控制单元通过网络接收指令、传输数据；嵌入式现场处理和控制单元包含恒温控制与电路控制，恒温控制负责通过PTC加热器与小型工业空调保证现场主机始终处于恒温温度，电路控制包含主控板、电源及工控计算机。主机结构见图1。
图1 主机结构
主控室（保护室）内安装的监控计算机分为无线通讯接收模块、专家故障诊断系统、工作站监测软件。
（2）监测通讯
在线监测装置由GPRS接入与有线接入两种方式，通过MIS系统远程功能可在用户端进行直接参数设置、数据查询及观看监测界面。其中，GPRS接入是通过GPRS网络进行在线监测，每个变压器均有色谱数据采集器监测，经过GPRS网络多台色谱数据才契机被一台处理器控制，此时电脑接入GPRS均可进行数据查看；有线接入是指变电站中色谱数据采集器监测变电站，通过RS485总线被一台数据处理器控制多台色谱数据采集器，以此形成三级远程在线监测。在数据处理器内连接局域网，则终端浏览器即可查看数据信息。
2.2?检测诊断运用
该系统在检测诊断中，首先应用油循环泵在取油法兰内抽取变压器油样20mL，之后脱气室抽真空，将油样送入脱气室内脱气，设置气室内温度为65℃，完成一次脱气后将样气输入至集气室，完成6次后达到完全脱气效果，即可将其送至色谱分离系统。
色谱分离系统按照时间顺序应用色谱柱分离样气，应用单根符合色谱柱，即可分离七种混合组份样气，降低气路系统繁杂性。气相色谱柱总体过长包含填充柱与空心毛细管柱这两种，前者制备简单，性能更加稳定，因而系统内应用填充柱[3]。结合安装色谱仪要求，测试柱性能，在色谱仪上安装色谱柱，测试标准混合气体H2、CO2、C2H4、C2H2、CH4、CO、C2H6，试验后表明，色谱柱可显示气体峰值。
3?应用案例
某地500kV变电站主变工作后，B相绝缘油色谱对C2H2进行判断，成分显著高于1μL/L，通过对该变电站主变进行油样复测，现场带电进行故障检测分析，与超声局放带点检测及故障定位，以此确定该变电站主变存在不良放电情况。在检测过程中产生C2H2，且含量不断增高，A、C两相油色谱无异常。乙炔含量10天后已经超过1μL/L注意值，取样分析后B相C2H2含量为1.5μL/L（见表2）。
表2 主变复测分析
该变电站于2015年开始工作，新增三侧进线间隔与无励磁调压变压器，工程施工三个月，完成安装后8月1日进行局部实验，检测可稳定运行，10月8号正式运行，在18日前主变均正常运行，良好天气下系统操作无异常。从正式运行至停电消缺，变电站主变运行时间11d。通过检测后，主变A、C两相油色谱检测正常，B相乙炔含量超过标准值。
以此可判断该变电站产生明显放电情况，且变压器油色谱结果低于下部，不良状态与变压器底面相接近。并且，进行超声波局部带点分析，获得数据，分析另外设备，未发生较大超声数据，每个传感器所得数据易于捕捉，分析B相低压位置存在内部放电。之后，通过故障排查、查找故障点、分析故障原因的方式，对其进行消缺处理，表明设备长期运动下，铁芯旁轭及上下旁轭项链位置硅钢片产生变型，且缩短距离进而产生放电情况，可能是由于硅钢片剪裁后运输中碰撞造成，消缺后局部放电试验表明结果正常，可正式投运。
4?结束语
综上所述，变压器油色谱在线检测可诊断变压器故障，检测结果直观、操作便捷，在电力系统中应用较为广泛。因此，应当结合实际变电站情况进行系统配置，追溯变压器状态量评分，使得检修、运行、管理人员均可对其状况加以监测，制定检修计划，从而为电力系统运行提供保障。
参考文献：
[1]任双赞,吴昊,刘晓立,朱红梅,单玉涛,刘晶,韩红蕊.变压器油中溶解气体在线监测技术研究现状[J].电工技术,2020(19):86-90.
[2]李文震,罗汉武,许晓路,谷凯凯,吴启瑞.基于改进RBF的变压器油色谱在线监测装置配置策略研究[J].计算机应用与软件,2020,37(01):122-127.
[3]郭雅辉.变压器油色谱在线检测与故障诊断研究[J].科技风,2018(13):161.