油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置準(zhǔn)確性校驗(yàn)方法的研究

唐 紅，郎雪淞，鄭維剛，趙君嬌

(1.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006; 2.遼寧東科電力有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110006)

1 概述

電力變壓器是電力系統(tǒng)中的核心電氣設(shè)備，其安全運(yùn)行直接影響到電網(wǎng)的安全運(yùn)行。變壓器油中溶解氣體分析(DGA)是變壓器內(nèi)部故障診斷的重要手段，為間接了解變壓器內(nèi)部的一般隱患提供了重要依據(jù)。絕緣油色譜技術(shù)是國(guó)際上公認(rèn)的反映設(shè)備內(nèi)部潛在問題最靈敏、快捷且有效可靠的方法。變壓器油中溶解氣體分析的傳統(tǒng)方法是定期到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行采樣得到數(shù)據(jù)，但此方法存在一定的弊端，根據(jù)GB/T7252—2001《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》對(duì)運(yùn)行中設(shè)備的油色譜試驗(yàn)定期檢測(cè)周期中要求[1]，220 kV及以上變壓器的檢測(cè)周期為6個(gè)月，500 kV及以上變壓器的檢測(cè)周期為3個(gè)月，對(duì)2次定期取樣周期間的變壓器突發(fā)故障不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

近年來，隨著科技的發(fā)展和在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷成熟，油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置發(fā)展快速，能實(shí)現(xiàn)通過狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)絕緣油中溶解的各種故障特征氣體(包括氫氣、氧氣、甲烷、乙烯、乙烷、乙炔、一氧化碳和二氧化碳)濃度及變化趨勢(shì)，同時(shí)傳輸在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)到狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[2]，能隨時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行情況，提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全可靠性，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患[3]。

變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置工作由油樣采集單元、油氣分離單元、氣體檢測(cè)單元、數(shù)據(jù)采集單元、現(xiàn)場(chǎng)控制與處理單元、通信控制單元、主站單元及監(jiān)控軟件8個(gè)部分組成[4]。由于傳感器靈敏度、采樣油路是否合理、色譜柱分離效果等因素的影響，都可能造成數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性差或數(shù)據(jù)不靈敏等問題。在線監(jiān)測(cè)技術(shù)是一種新興技術(shù)，還需進(jìn)一步研究，各個(gè)生產(chǎn)廠家的水平參差不齊，因此，裝置在入網(wǎng)前應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)一的準(zhǔn)確性和靈敏性的檢測(cè)，保證裝置的數(shù)據(jù)有效性，提高對(duì)變壓器油色譜監(jiān)測(cè)的可靠性。

2 傳統(tǒng)校驗(yàn)方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)氣樣比對(duì)法

標(biāo)準(zhǔn)氣樣比對(duì)法是指使用多組不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣樣，檢驗(yàn)在線監(jiān)測(cè)裝置數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，由于油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置工作包括8個(gè)單元，該方法只能校驗(yàn)氣體檢測(cè)單元工作的可靠性，忽略了油樣采集單元、油氣分離單元對(duì)數(shù)據(jù)的影響，因此該方法并不能保障入網(wǎng)校驗(yàn)的準(zhǔn)確性[5]。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)油樣比對(duì)法

標(biāo)準(zhǔn)油樣比對(duì)法是將標(biāo)準(zhǔn)氣體注入一定體積的空白油中，通過循環(huán)泵將油中氣體混合均勻，配成標(biāo)準(zhǔn)油樣，通過實(shí)驗(yàn)室氣相色譜儀檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)油樣濃度，將在線監(jiān)測(cè)裝置的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)油樣數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得到裝置的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。這種方法是利用標(biāo)氣進(jìn)行定量配置出標(biāo)準(zhǔn)油樣，但想要配制出理想濃度的油樣很難，在檢測(cè)中需要配置低、中、高至少3組不同濃度的油樣，不同濃度的油樣切換耗時(shí)長(zhǎng)，并且氫氣及一氧化碳?xì)怏w容易逸散，油樣的濃度不穩(wěn)定，因此該方法也無法保證入網(wǎng)校驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

3 智能校驗(yàn)方法

為克服上述傳統(tǒng)方法的弊端，研究一種智能校驗(yàn)方法，主要由檢定儀、標(biāo)氣儀及相應(yīng)的氣路控制系統(tǒng)等組成。檢定儀能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)油流程、加標(biāo)氣流程(分為手動(dòng)、自動(dòng)2種方式)、循環(huán)流程、排氣流程、檢定氣壓流程、排廢油流程等功能，可以配置各種不同濃度的樣品油，從而實(shí)現(xiàn)模擬變壓器的效果，檢定儀系統(tǒng)如圖1所示。

首先將空白油和標(biāo)準(zhǔn)氣加入檢定儀中，在恒溫條件下，油樣和標(biāo)準(zhǔn)氣體在油缸中通過循環(huán)使油中溶解氣體達(dá)到分配平衡。通過測(cè)試油中各組分濃度，把樣品油取出分別在實(shí)驗(yàn)室氣相色譜儀和在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定。用實(shí)驗(yàn)室氣相色譜和在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，看標(biāo)定結(jié)果是否相同，判斷油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

圖1 檢定儀系統(tǒng)示意圖

4 智能校驗(yàn)方法應(yīng)用實(shí)例

利用智能校驗(yàn)方法判斷某廠家油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，根據(jù)變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置技術(shù)規(guī)范要求[6]，利用智能校驗(yàn)方法配置低、中、高3種濃度絕緣油，具體要求：配置烴類氣體小于10 μL/L油樣1個(gè)，烴類氣體10～150 μL/L大致成等差關(guān)系的不少于4個(gè)，介于150 μL/L和最高檢測(cè)限值兩者之間、氣體含量大致成等差關(guān)系的不少于4個(gè)。合格判據(jù)按照式(1)計(jì)算測(cè)量誤差，測(cè)量誤差不應(yīng)超過±30%。試驗(yàn)結(jié)果如表1—9所示，該裝置3種濃度下數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性均合格。

(1)

表1 濃度1試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2 濃度2試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表4 濃度4試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表5 濃度5試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表6 濃度6試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表7 濃度7試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表8 濃度8試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表9 濃度9試驗(yàn)數(shù)據(jù)

利用智能校驗(yàn)方法切換油樣濃度簡(jiǎn)便，配油時(shí)間較短，能根據(jù)理想濃度配制出偏差在10%以內(nèi)的絕緣油樣，可按照標(biāo)準(zhǔn)配置低、中、高3種濃度范圍的油樣。

5 結(jié)束語(yǔ)

利用本文研究的智能校驗(yàn)方法對(duì)入網(wǎng)油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行準(zhǔn)確性校驗(yàn)，能最大限度地降低人力、物力、財(cái)力，保證入網(wǎng)裝置的數(shù)據(jù)有效性，提高對(duì)變壓器色譜監(jiān)測(cè)的可靠性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，隨時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行情況，提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則：GB/T7252—2001[S].

[2] 耿寶宏，張軍陽(yáng)，高 強(qiáng).變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)分析[J].東北電力技術(shù),2011，32(11)：23-26.

[3] 丁善昆，韓基昆，王巧珍，等.色譜在線監(jiān)測(cè)裝置在大一變I組主變上的應(yīng)用[J].東北電力技術(shù)，1997，18(2)：24-26.

[4] 張皓陽(yáng)，蔡志遠(yuǎn)，張軍陽(yáng).變壓器油中溶解氣體含量在線監(jiān)測(cè)技術(shù)綜述[J].東北電力技術(shù)，2006，27(8)：48-50.

[5] 周永勤，穆志維，王 珂.變壓器油在線監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及其校驗(yàn)方法探究[J].化工時(shí)刊，2014，28(8)：33-35.

[6] 變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置技術(shù)規(guī)范:Q/GDW536—2010[S].