王红艳
国网山西省电力公司吕梁供电公司，山西 吕梁033000
摘要：随着我国经济的逐步、高效和健康发展，电力工业正进入快速发展阶段。提高电气设备的运行可靠性具有特别重要的意义，而电力系统则影响到高压、大型电网、大容量和自动化定向。电流互感器是停电、变化、配电装置和配电装置等领域最重要、最昂贵的设备之一。它们功能强大且容易出错，其稳定性直接关系到整个电力系统的安全性和经济性。变压器故障时，容易影响生产，带来不便。严重威胁对人民的生命和财产安全构成威胁，阻碍了整个国家经济的发展。因此，变频器的监控以及变压器可能出现的故障的早期检测和排除是保证电源可靠性的重要手段。变压器油(绝缘)中溶解气体的实验室研究是保证变压器正常运行的最有效方法之一。绝缘中溶解气体的在线监测装置广泛用于解决无法实时监测的问题。但故障检测存在缺陷，故障率高，在线监测装置的校准对解决这些问题尤为重要。
关键词：绝缘油；溶解气体；在线监测；装置校验；定值系统
引言
油纸复合绝缘作为变压器内绝缘最主要的绝缘方式，在变压器运行过程中受温度、水分、氧气、电场等因素影响，水分是除温度外导致变压器内绝缘性能下降的最主要因素。因此，研究水分对变压器油纸绝缘热老化特性的影响具有重要意义。目前，关于水分对油纸绝缘热老化特性影响的研究成果较丰富，但现有试验研究中所用的绝缘油大部分为矿物绝缘油。矿物绝缘油因闪点低、生物降解性差、不可再生等缺点与当前所需环保型高燃点液体绝缘电介质之间的矛盾日益突出。
1绝缘油中溶解气体在线监测装置的发展现状
20世纪70年代以来，绝缘溶解气体在线监测技术有了很大的发展和发展。它从单个氢和气体计数器发展到六个、七个甚至九个传感器，从气体传感器发展到半导体传感器、微热传导传感器、氦离子传感器、光谱传感器、傅里叶红外传感器。在线监测装置从简单的气体灵敏度传感器到色谱光谱仪都在发展。最近有光谱仪，傅里叶红外传感器，不需要光谱，也不需要光谱。在线监测装置绝缘中溶解气体的检测工作才刚刚开始。主要过程是首先生产各种工作油样品，与工作油样品检测到的工作油样品输入和输出连接在一起进行在线监测，同时手工抽取样品，使用油压机的实验室值，并将实验室配色方案的结果作为在线监测的参考值。由于在线监测装置通常有2小时甚至4小时的检查周期，因此需要反复检查6次。通常需要对三种标准的低、中、高质量油样进行校准，整个校准过程需要较长时间，手动样品检测效率低下。全面的现场验证迫切需要一个解决方案来处理劳动密集型和低效的流程。
2绝缘油中溶解气体超标原因
a.2020年3月至4月，该厂2号主变经历了机组从长期低负荷率到高负荷率的状态转变，高负荷率意味着变压器内部铁芯及绕组温度升高，绝缘油状态改变，引起油中低碳碳氢化合物发生分解，生成H2和CH4类气体，致使油中含气量升高。b.该厂2号机组近期频繁启停，启停过程中将引起变压器内绝缘油所承受电压的状态变化，产生局部放电，油中气泡被击穿，释放出H2和甲烷，致使油中溶解气体量超标。c.在密封的设备里，考虑到O2和N2的相对溶解度，正常来说油中O2/N2的比值间接的反应出空气的组成，其比值接近于0.5，但是在运行的变压器中，内部时刻发生着绝缘油的氧化或纸的老化，则比值可能会降低，因为油中O2的消耗比扩散更迅速，其次，上面所提到的负荷和保护系统的变化也可能影响这个比值，但是当O2/N2比值低于0.3时，则怀疑是出现氧被极度消耗的迹象。鉴于异常时该厂2号主变C相绝缘油O2/N2比值约为0.1，虽然其他证据不足以证明其变压器内部存在故障，但也要引起足够的重视。最后，O2和N2溶解量的突然增大，换个角度分析，变压器器身、油管路、阀门及油枕泄漏或绝缘油取样、运输和试验过程中发生泄漏的可能性是存在的。
3定值系统关键技术
3.1红外测温分析
由前面分析可知，油中含气量超标很可能是储油柜胶囊破裂所致。为进一步验证分析结果，检修人员对该组A、B、C三相变压器的储油柜进行了红外精确测温。由红外测温图谱可以看出，该组变压器除A相外B相储油柜红外测温图谱也显示异常，均无明显的温度分界线，而是分为三层，中间温度高，上下温度较低。油务人员立即对B相变压器的油中溶解气体和含气量历史数据进行分析，B相变压器油中溶解气体、含气量都在规程标准范围内，且较之前无明显增长，因此判断B相储油柜红外图片异常应为储油柜胶囊未充分展开导致胶囊未与储油柜上端紧密贴合所致。而储油柜胶囊检查也表明A相储油柜胶囊未充分展开，结合油中溶解气体和含气量的分析，认为A相含气量超标的故障原因是储油柜胶囊破裂导致变压器油与空气直接接触所致。
3.2相对介电常数
相对介电常数随老化时间的变化关系见图１。由图１可知，Ａ与Ｂ在老化过程中相对介电常数整体均呈快速增加趋势，老化９６ｈ前Ａ、Ｂ增加速率基本一致，增加速率最大，老化９６ｈ后Ａ的增加速率较Ｂ有所放缓。主要原因由天然酯油纸绝缘老化机理分析可知，绝缘纸在高温和水分作用下发生水解反应生成水分，增加绝缘纸中的水分含量，而天然酯变压器油中含有羟基、羧基、酰基等亲水基团，吸收水分能力较强，老化初期绝缘纸中含水量呈迅速下降趋势［３］，天然酯变压器油会从绝缘纸中吸收较多水分，水是强极性液体电介质，因此老化９６ｈ前Ａ与Ｂ相对介电常数增加速率最大；同时绝缘油中水分含量增加会促进绝缘油的水解反应生成更多的酸和醇等极性物质增加绝缘油的相对介电常数。
3.3工作站软件设计
作为一个绝缘油中溶解气体在线监测装置现场校验使用的定值系统，除了具备自动分析传输功能，还应具备便携类仪器的就地操作功能。现场安装好后，需要进行就地校验，实时查看设备所处的状态。考虑到操作环境，该系统采用内置工控电脑板，采用性能较高的３．５寸研化单板电脑，加装４Ｇ内存和１２８Ｇ固态硬盘，运行Ｗｉｎｄｏｗｓ系统，内部运行专用色谱工作站。根据软件的总体需求，试验设计的软件主要包含４个部分：人机交互、样品标定、数据处理、样品诊断。
结束语
综上分析，绝缘油暂未发现明显内部故障，但两次气相色谱试验均显示油中含气量超标，应提高警觉，加大设备巡检力度，并在接下来的几个月内缩短其绝缘油化验周期，减少偶然因素造成的误判，发现问题及时分析并消除。
参考文献
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