探讨电力变压器油色谱在线监测技术

发布时间：2020-12-02 14:42所属平台：学报论文发表咨询网浏览： 次

摘要：对于目前油色谱在线监测技术在使用中存在的不足，本文通过对各类技术及原理的综合比对、筛选，对系统的组成和标准进行改良和统一，以提高油色谱在线监测系统可靠率和准确率，并且对其今后的发展提出建议，望能满足综合自动化变电站发展的需求。 关键词

　　摘要：对于目前油色谱在线监测技术在使用中存在的不足，本文通过对各类技术及原理的综合比对、筛选，对系统的组成和标准进行改良和统一，以提高油色谱在线监测系统可靠率和准确率，并且对其今后的发展提出建议，望能满足综合自动化变电站发展的需求。

　　关键词：电力变压器;油色谱;监测技术

　　油色谱在线监测技术在变压器在线监测系统中运用最广泛，不但装置故障较少，而且所采集的数据量也较准确，但缺点就是运用的方案和技术不统一、完善，系统的构架，通信的标准和规约也比较落后，导致油色谱在线监测系统的可靠率不高，不能有效监测到变压器内部故障。本文将以变电站内实际应用为背景，介绍和分析油色谱在线监测技术的技术原理，综合各种应用技术的优缺点，并根据综合自动化变电站管理对在线监测系统的要求，提出了优化方案和建议。

　　1. 油色谱技术的选择

　　变压器的主要故障是内部的热故障、放电性故障或者油纸老化等，这些故障均会产生各种烃类气体,这些溶解于变压器油中的气体含量指数和变化量可作为变压器在线监测的特征量，实现在线监测与故障诊断。变压器油色谱在线监测是通过油样采集单元、油气分离单元，收集变压器油内含有的各类气体并经脱气装置进入气体检测分析单元，再经数据处理单元处理，通过比对、分析，反映出变压器内部各种放电故障和过热故障。

　　油色谱技术的关键是油气分离技术和气体检测技术。油气分离技术是把溶解在油中的气体分离出来，也称作脱气，目前所采用的脱气方法主要有渗透膜脱气、中空纤维脱气、动态顶空脱气、泵脱气法等。在各种油气分离方法中，顶空脱气技术具有油气平衡时间短(小于30分钟)，脱气效率高，重复性好，分析灵敏度高等特点，综合性能好，因而被广泛采用。

　　2. 出现油色谱故障气体的原因

　　通常情况下，电力变压器中会用油纸、纸板当绝缘材料。若是变压器的油箱里出现热故障、绝缘老化、放电等不良情况，就会产生一些具有代表性的气态物质，并且有一半气体在绝缘油里。所以探究变压器的故障部位时，可根据绝缘油中气体的主要成分进行判断。

　　2.1自然溶解气体

　　由于变压器所使用的油在制作与运输两阶段无法完全隔绝空气，因此，油中会溶解一部分气体。在变压器运行之前为避免空气溶解于油中，都会进行脱气处理，但仍然会有部分残存气体溶解于油中。设备稳定工作时，绝缘物质由于外界环境和自身原因，出现缓慢老化现象，绝缘物质缓慢老化过程会形成 H2、CO2和低分子烃类气体，当油里的溶解度达到上限时，它们会不断释放。

　　2.2热故障

　　一般情况下，变压器中的绝缘材料会因为老化出现局部发热的现象。如果产生的热量不会影响裸金属，就只会分解变压器油，进而产生CH4、C2H6 等特征气体：若是温度较低，特征气体中含量最多的是甲烷;若是温度大于500℃，H2、C2H4 在特征气体中的含量均会增大;若是温度大于70℃，会产生C2H2。如果热量促进固体绝缘材料分解，既会产生小分子的烃类气体，也会形成一些碳氧化合物，例如CO、CO2等，热量要是持续增大，碳氧化合物的含量也会不断增大。

　　2.3放电故障

　　当装置放电不良时，装置内部会出现火花现象，使绝缘材料抗老化水平降低并逐步失去作用。根据放电的强弱可将故障分为电弧放电、火花放电、局部放电。

　　( 1) 电弧放电故障的判定可根据其特征气体比重的猛然提升进行监测，一般具有时间短、特征气体量大的特点。该种情况的特征气体一般成分为 H2、C2H2、CH4、C2H4。

　　( 2) 火花放电是一种非连续性的放电过程，需要消耗的能量也非常小。出现这种故障的因素主要为分接开关运行不正常和引线虚焊或铁芯接地不良。该故障产生的特征气体主要为 H2、C2H2。

　　( 3) 局部放电故障一般会出现在互感器与套管上。油纸搭建的绝缘结构的尖端和气隙因绝缘薄弱、电场集中，会产生局部或重复性放电击穿情况。在局部放电过程中，因为消耗的能量不一样，出现的特征气体也随之不同。运行经验表明，气体一般是H2、CH4。在局部放电的能量很高的情况下，也会有少量的 C2H2出现。

　　3. 诊断油中溶解的气体

　　不论变压器是在正常运行过程中，还是出现放电故障、过热时，都会产生 CO2、CO 以及各种烃类气体。实际生产中，很难将发生故障时产生的气体与正常运行中产生的气体分离。与此同时，气体的成分还会被实验检测、电场、环境温湿度影响。所以，以气体组分为依据判断变压器出现故障的原因时，还要参考日常的数据、结构特征、运行环境。

　　3.1注意值诊断

　　油中存在的气体有一定的组分要求，以前就提出了相关标准，通过实践证明，仅仅依靠分析结果的绝对值是很难对故障的严重程度做出正确判断的，必须根据对产气速率的考察来诊断故障的发展趋势。产气速率是与故障所消耗的能力大小、故障部位、故障性质和故障点的温度等情况有直接关系的。

　　产气速率在很大程度上依赖于设备类型、负荷情况、故障类型和所用绝缘材料的体积及其老化程度，应结合这些情况进行综合分析。判断设备状况时还应考虑到呼吸系统对气体的逸散作用。对于发现气体含量有缓慢增长趋势的设备，应缩短检测周期，以便监视故障发展趋势。

　　3.2总烃变化趋势

　　通常长期的运用实践发现，变压器内气体的总烃变化情况具有三种规律类型:(1) 总烃产气率会随时间的增加不断提高。一般这种故障的破坏性高，突发性强，发展速度快。(2) 总烃产气率随时间的增加不断降低，这种故障一般是暂时性的。故障开始时产气率就达到峰值，但随着时间的延长，产气率会趋于平稳或降低。(3) 总烃产气率随时间的增加数值基本不变，随时间增加呈线性提高的趋势。这种故障的破坏性会低于第一种，它一般只发生在变压器内的某一个部位。

　　3.3三比值法

　　三比值法是在热动力学和实践的基础上总结得出的，利用五种气体( CH4，C2H4，C2H6，C2H2，H2) 的三对对比值( C2H2/ C2H4、CH4/ H2、C2H4/ C2H6) 的编码组合来进行故障类型判断的方法，一般在特征气体含量超过注意值后使用。

　　4. 变压器在线监测技术的发展方向

　　瓦斯保护只能在变压器内部严重故障时才动作，此时变压器可能已损坏或报废;差动保护及后备保护是根据短路电流判断的，对内部故障的反应更是不足。而油色谱在线监测能够及时发现和诊断其内部发展性故障和初期故障，随时掌握设备的运行状况，给予及时预警，防止非计划停电。

　　所以，从保护变压器角度来看，将变压器在线监测与其保护、测控综合运用，对变压器内部故障反应更加灵敏，特别是一些发展性故障和故障初期，可及时预报、预警及安排检修，延长了设备的使用寿命，避免了保护装置的不足，使设备的保护更加全面。

　　这种将变压器在线监测同微机保护结合起来的优化配置方式，通过对变压器各物理量进行统一采集、处理和综合分析，可实时监测变压器内部故障的发展并给与保护，也使硬件及接线大大简化，提高了设备运行的可靠性。

　　电力论文范例：变压器检修后油介质损耗异常原因分析及处理

　　5.结束语

　　变压器油色谱在线监测系统是构成智能化电网中重要的组成部分，根据使用过程中发现的不足，对其适当改进，使该项监测技术运用更加可靠，准确判断变压器工作状况，从而实现状态检修，有效的提高了供电的可靠性，还降低了电力系统的运行费用，对保障电力变压器的安全运行具有十分重要的意义。

　　参考文献

　　[1]张奇.天津滨海地区变压器油色谱检测技术与应用分析[D].天津大学,2013.

　　[2]刘勇.新型电力变压器结构原理及常见故障处理[M].北京：中国电力出版社，2014.

　　[3] 冯业锋. 变电站智能化改造若干关键技术研究与应用. 山东理工大学, 2012年

　　[4] 白登文.变压器油色谱分析及故障判断[J].化学工程与装备，2019(6)：287-288.

　　[5] 李林发，文正其，邓世聪，等.基于模糊三比值法和案例匹配的变压器故障诊断方法研究[J].变压器，2015，52(12)：61-66.

　　作者：衣洁

转载请注明来源。原文地址：http://www.xuebaoqk.com/xblw/5981.html

《探讨电力变压器油色谱在线监测技术》

• 上一篇：农药液滴在植物枝叶表面润湿特性研究进展
• 下一篇：乡村供电所管理中有效降低线损的方法探析