技术与应用 一种新型免维护油色谱装置分析与应用 王 阳 范 明 李传才 （国网浙江省电力公司嘉兴供电公司，浙江嘉兴 ３１４０３３） 摘要本文针对传统型油色谱存在的问题，提出了一种新型变压器油色谱，装置具有无载气、 自校正、模块化等特点，介绍了该油色谱在嘉兴供电公司的应用情况。新型变压器油色谱在线监 测技术是当今油色谱在线监测系统发展的趋势，在国内属技术前沿。 关键词：油色谱在线监测；无载气；真空脱气；模块化 Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｆｒｅｅ Ｏｉｌ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ Ｗａｎｇ Ｙａｎｇ Ｆａｎ Ｍｉｎｇ Ｌｉ Ｃｈｕａｎｃａｉ （Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ Ｊｉａｘｉｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｊｉａｘｉｎｇ，Ｚｈｅｊ ｉａｎｇ ３ １ ４０３ ３） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｏｉｌ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ，ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ａ ｎｅｗ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ．Ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｎｏ ｃａｒｒｉｅｒ ｇａｓ，ｓｅｌｆ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ，ｍｏｄｕｌａｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ， ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｏｉｌ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｍ ｉｎ Ｊｉａｘｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｃｏｍｐａｎｙ￣Ｎｅｗ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｏｎｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｏｉｌ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ ｏｎｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ｔｏｄａｙ，ｗｈｉｃｈ ｂｅｌｏｎｇｓ ｔｏ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｆｒｏｎｔｉｅｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｎ－ｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ｃａｒｒｉｅｒ ｇａｓ ｆｌｅｅ；ｖａｃｕｕｍ ｄｅｇａｓｓｉｎｇ；ｍｏｄｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ 随着电力系统的不断发展，变压器油色谱在线 监测系统作为对变压器最有效的检测手段之一被大 量引入电力系统中。利用变压器油色谱在线监测系 样传输到色谱柱中，需要使用高纯度空气或高纯氮 气作为载气，需要１～２个钢瓶用于储存高纯的空气 或者氮气，但是随着装置工作运行时不断地消耗发 现载气不足，需要立即更换钢瓶，不仅增加了日常 维护工作，给现场运行带来很大的不便，且提高了 系统的整体成本。如不及时更换引起装置不能正常 工作问题，这期间如果载气不能及时供应，变压器 出现异常就不能及时发现 】。 传统油色谱在线监测装置油气分离技术采用不 统对绝缘油中溶解气体含量进行监测、分析，是发 现变压器潜在故障最有效的手段之一。作为变压器 预防性试验的辅助手段，它实现了对变压器实时在 线监测，是开展变压器状态检修的基础【ｌ。］。 变压器油色谱在线监测装置能够收集并存储变 压器在各个状态时油中溶解气体各组分含量，通过 与报警设定值比较以及专家的系统分析得出结论。 但是目前传统的油色谱在线监测装置在工程化应用 循环取油的方式，需要定期排油，维护工作量大， 脱气时间长，脱气不完全效率较低，并且受温度影 响大。定容动态顶空或正压动态吹扫方式，存在分 中存在诸多问题，装置故障频发，结构复杂，维护 困难等等。因此２０１４年３月国网运检一（２０１４）２４ 号文提出了《变电设备在线监测装置质量提升方案》 离效率低和吹扫气体进入变压器主体风险。使用单 色谱柱，氢气、二氧化碳分离效果差，长期运行后 色谱分析性能变差，导致传输数据不准确，使用寿 命缩短。整套系统在结构上为一整体，维护较为复 杂。并且油色谱装置故障情况时有发生，装置硬件 故障死机，系统瘫痪等等，并且经常出现监测数据 异常的现象，如果不是非常有经验很难发现原因所 在【５ ７ｌ。 对于变压器油气在线监测提出简单灵敏、实时性强、 价格低、免维护等特点，用于监测设备突发异常， 实现及时预警的需求。 １传统油色谱装置现状 目前传统油色谱为了让从变压器油中分离的气 ２０１６年第１２期曛ｌＩＩ纛嫩Ｉ１５９ Ｉ 技术‘ 应用 ２新型油色谱特点 ２．１ 无载气钢瓶，免日常维护 １５ｍｉｎ达剑 衡，｝ｌＪＩ样处丁真 状态卜，脱 Ｃ完 的油样为ｆ 净油样能够直接返回变 器小体油车订 【ＩＩ，呵丈Ｊ＝』ＪＩ！．循环取样。脱气牢稳定，受环境影响小， 新型油色谱装置采用无俐瓶设ｉ；ｔ‘， 先变 器 中的变压器油通过进油管路进入汕气分离单元ｌｌＪ， 油气分离单元将变压器油中夹杂的，ｃ体分离…来 （这部分气体即为需要检测的气体），并通过入Ｕ 结构简单， 能叮靠， ｝划２所，Ｊ÷。 管路输入六通电磁阀中，而脱气后的变压器汕 ０币＝ 新回到变压器中，此时入ｌ＿１管 出Ｌ Ｊ管相互连通， ｍ口管为废气排 管路，ｌ！１］气样通过｝１｛Ｌ１管排…， 排出一段时间后关闭入ｌ＿】管和出【＿］管 的电磁阀， 此时六通电磁阀中定量管中存有一定量的气样，然 后六通电磁阀转动，让另‘入口管路通过定 管后 与出口管路相连，入口管中吹送的高纯度卒气会推 动定量的气样进入色谱柱，气体中的各种气体按Ｊ｝｛｛ 图２真空脱气示意图 ２．３在线自校正技术 新型汕色谱采川 线 动跟踪技术羽１峰谱自动 ＂ ｌｌ ｌ￣０技术， 线通过彩组分色谱｝｝｝１线分削成‘系列 导数Ｉｌｌ１线门动 ！圳峰潜。 ‘个标 肮，当采 俯号 元，通过测试找…最合通的参数，对信号ｔ ． 进行去噪和求导， 样数据产 偏 ， 确 。 顺序排出至气体传感器进行逐…检测。 高纯度空气是通过气泵启动，将 气通过 气 滤 进行初步过滤后输入剑储气罐ｌｌ｛１，最开始时 储气罐相连的废气排｝Ｈ口丌肩，将储气罐中没仃经 过初步过滤的空气排净后，关闭废 （．ｔｌｆ－…口¨Ｉ 的电 磁阀，然后将储气罐中的 气经过 气颗粒杂质过 滤器进行二次过滤，经过高分子膜水分过滤器 除 水分后，经过调压阀和稳压阀，形成纯净ｎ勺、稳定 的空气作为载气，如图１所ｌ，Ｊ 。 线［１校Ｉｌ 披术 脱气单冗接线 稳时，设矫会Ｉ Ｉ动做 标气数据，『１动校Ｊ｝： 线，极人捉高了 测数据准 新型油色谱 线： 测系统 ｌ 闪ｒ，ｌ—Ｊ’通过远 线数 ｎ动校 制调 饺Ｉ １人１ ｒ，迅速达到 线数据 离线数 Ｉ的对比，通过及时校Ｉｔ 线数 极人捉舟 １Ｉ１凡１ｋ洲ｆＹ＇；０数 的有效 。 ２．４模块化设计，便于维护 新型汕也 线１ 机内采川模块化波汁［ｆ１现场 ｛ 测土机独●：完成，现场 测卜机包含色谱数据采 ｒ———＇ｎ 早 Ｉｌ ｌ＾ 气泵 … 变 压 器 单元 ，（１ 『入¨Ｊ丫一ｆ ｌ 定量管 处理举厄 餮Ｂ器 ＦＩ料能 处理模块、汕气分离模块、 体枪测十Ｉｌ块、气源 卡ｌｌ块等４个舟集成梭块利辅助 无组成，现场装 疗‘便，维修便捷。 食系统的ｆｄＪ环设汁， 系统常 悄况下１ 会 现故障，但足 特刖情况卜，卜机 ｒＩ：系统‘｝Ｉ．发，１ｉ战障， 能，辂套系统会ｎ动 痪等问题，蛐Ｉ ３ ，ｊ 。 线系统具仃 动复位功 ，避免 什死机，系统瘫 图１ 新型无载气油色谱原理图 ２．２ 新型油气分离技术 １）循环取油技术。新 汕色谱采川循环耳义汕ｎ勺 方式，扶取变压器本体油牵ｆｉ ｆ１的新鲜油样，设备分 析油样能够典型代表变压器运行状态， 消耗汕样， 维护工作量减小。 ２）分离因数。新 油也 采用先进的分离Ｉ 数 消除了平均效应，消除了戏汕的影响， 污染、／１ 消耗二 次脱气，过滤避免了油流带｝Ｕ。增人了环境 适应能力，避免环境的变化从而对 ｅ仆分配系数 生影响。并Ｈ缩短了分离时『『ｊＪ， 衡Ｉｔ￣／＂Ｉ＇ｉＵ小，易维护。 ３）真空脱气技术。新型油色谱采川真 脱 ｅ力‘ 式，完伞脱气，脱气效率人０ ９５％， ｌ衡时ｆＩｔＪ快， 图３新型油色谱组成图 １６０Ｉ电气技术２０１６年第１２期 ３应用情况 ２０１４年底，嘉兴供电公司在２２０ｋＶ双山变和 １ １０ｋＶ南汇变成功开始试用该新型油色谱。运行近 ２年一直很稳定，只有在２０１５年一台油色谱装置发 生了一次装置故障问题，维修人员当天赶至现场更 换模块后立即恢复正常，用时只有１０ｍｉｎ左右。装 置运行近两年来在线监测数据稳定，没有出现过误 报警情况，监测数据误差在３％以内。以变压器带电 检测为例２２０ｋＶ变电站主变１个月取一次油样， １１０ｋＶ变电站３个月取一次油样，从而达到对变压 器的分析监测，而新型油色谱通过在线自校正达到 了对变压器主设备准确的连续的实时监控。双山变 ｝｝１主变油色谱在线监测２０１６年９月历史数据稳定， 见表１。 表１ 双山变撑１主变油色谱在线监测９月份历史数据表 监测时间 Ｈ２ ＣＯ ＣＨａ Ｃ２Ｈ６ Ｃ２Ｈ２ Ｃ２Ｈ４ 总烃 ２Ｏｌ６．９．８ ２．１５ ２９７ ４．４７ １．２７ Ｏ Ｏ．９６ ６．７６ ２Ｏ１６．９．７ ２．１１ ２８１ ４．７ １．１４ ０ ０．９２ ７．１１ ２０１６．９．６ ２．１１ ２８８ ４．８６ １．３２ ０ Ｏ．９３ ６．９２ ２０１６．９．５ ２ ２９６ ４．６８ １．３１ ０ Ｏ．９３ ７．０２ ２Ｏ１ ６．９．４ １．９２ ２９４ ４．８ １．３ｌ Ｏ ０，９１ ７．Ｏ２ ２０１６．９．３ １．９５ ２７４ ４．７６ ４．７６ ０ １．Ｏ９ ７．１ ２０１６．９．２ ２．１１ ２８０ ４．８ ４．８ ０ ０．９２ ７．０２ ２Ｏｌ６．９．１ １．８６ ２７６ ４．６７ ４．６７ Ｏ １．０７ ６．９１ 两台新型油色谱无载气钢瓶设计，采取自动制 气方式，不仅减少了购置气瓶的经济成本，而且减 少了运行人员维护量，大大减少了人力成本，并且 没有高压气瓶在变压器旁，设备安全性得到充分保 障。 嘉兴供电公司两台新型油色谱与其他站传统型 油色谱使用效果对比见表２。 ４ 结论 新型变压器油色谱在线监测系统比较传统油色 谱在线监测系统在技术上有了很大提升，提高了装 置的运行稳定性和数据稳定性，使得油色谱在线监 技术与应用 表２ 新型油色谱与传统油色谱比较表 传统型油色谱情况 新型油色谱情况 每年故障率 平均３～５次故障 平均１次故障 现场维护时间 半天至１天 十几分钟 数据准确性 时间越长误差越大 误差在１０％以内 不支持在线标定，误差 支持在线标定， 数据有效性 较大 随时校正数据 载气使用 每年更换１～２次载气 不需要更换载气 测技术的可用性大大提高。同时，无载气瓶设计和 模块化设计，大幅减少了油色谱日常维护的次数， 和每次维护的时间，以浙江省为例，如果约３０００台 油色谱装置全部采用新型油色谱装置，将每台每年 省去２次现场维护，每次维护成本０．２万元，则共 可每年节省费用１２００万余元。 新型油色谱装置简单灵敏，维护简便，稳定性 高，实用性强，具有实际推广价值。 参考文献 ［１］ 王晓莺．变压器故障与监测【Ｍ］．北京：机械工业出 版社，２００５． ［２］ 王世阁，钟洪璧．电力变压器故障分析与技术改进 【Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００４． ［３】 操敦奎．变压器油中气体分析诊断与故障检查［Ｍ】． 北京：中国电力出版社，２００５． ［４】李鹏儒，佟金锴，赵志刚．变压器油色谱在线监测 装置的实践应用与分析［Ｊ］．沈阳工程学院学报（自然 科学版），２０１５ｆ４）：３４３—３４９． ［５】黄娟．浅谈变压器油色谱在线监测的若干问题［Ｊ］． 广东科技，２０１３（２２）：６３．６４． ［６］刘静，黄青丹．广州电网油色谱在线监测装置运行 情况分析［Ｊ］．广东电力，２０１３，２６（８）：２４．２９． ［７］刘静，黄清丹．变压器油色谱在线监测装置应用现 状［Ｊ］．科技资讯，２０１４，１４（３２）：４５－５０． 作者简介 王 阳（１９７０－），男，本科，工程师，主要从事在线监测运维管理 工作。 ２０１６：￣ｒ １２期ｒｏｌｌ｜＿Ｉ麓硪Ｉ １６１