劉寶 楊治奎 徐蒙福 柳曉棟

摘要：變壓器的安全運(yùn)行對(duì)電力系統(tǒng)具有重要意義。要最大限度地防止和減少變壓器故障和事故的發(fā)生。然而，變壓器投入運(yùn)行后可能會(huì)發(fā)生故障和事故。通過(guò)分析油中的溶解氣體，通常由氫、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳和二氧化碳組成，能夠靈敏、準(zhǔn)確地分析和診斷變壓器可能出現(xiàn)的過(guò)熱或放電故障，并及時(shí)處理，避免重大故障的發(fā)生。經(jīng)過(guò)這些年的發(fā)展，油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置產(chǎn)品的成熟和質(zhì)量的提高，為電力變壓器的安全運(yùn)行提供了良好的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：油色譜;在線監(jiān)測(cè)裝置;故障處理

本文主要通過(guò)對(duì)某供電公司管轄的110kV和220kV共290臺(tái)油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置近3年內(nèi)的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析匯總，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際處理情況，探討了該類(lèi)裝置主要的故障類(lèi)型、故障發(fā)生率等，最后通過(guò)實(shí)際案例，從數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)差異和故障現(xiàn)象分析，制定一套現(xiàn)場(chǎng)消缺流程，總結(jié)出一套高效的處理措施，為設(shè)備安全運(yùn)行提供保障。

1成套油色譜裝置的組成

油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置有三種：氣相色譜原理、膜滲透技術(shù)和紅外光譜原理。大量的文獻(xiàn)對(duì)這三種技術(shù)進(jìn)行了深入的對(duì)比分析和研究，這里不再贅述。本文主要研究該地區(qū)油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置的類(lèi)型和故障程度。

全區(qū)共有292臺(tái)色譜在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，其中290臺(tái)基于氣相色譜原理，2臺(tái)基于膜滲透技術(shù)，0臺(tái)基于紅外光譜原理。

由于基于氣相色譜原理的在線監(jiān)測(cè)裝置相對(duì)成熟且應(yīng)用廣泛，在應(yīng)用中占據(jù)了絕大多數(shù)。本文從氣相色譜原理出發(fā)，著重分析了油相色譜在線裝置存在的缺陷。

整套油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置由CAC在線監(jiān)測(cè)面板和現(xiàn)場(chǎng)色譜裝置組成。CAC在線監(jiān)測(cè)面板主要起到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析和傳輸?shù)淖饔?，具有后臺(tái)應(yīng)用功能。油色譜測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)色譜裝置的原理與離線氣相色譜儀相似。CAC在線監(jiān)測(cè)盤(pán)柜包括UPS電源、開(kāi)關(guān)、LCD和CAC主機(jī)?，F(xiàn)場(chǎng)色譜裝置主要包括油路部分、氣路部分、油氣分離模塊、氣體分離模塊和信號(hào)處理主控單元。文獻(xiàn)中描述了每個(gè)模塊的原理和功能。

2故障類(lèi)型及處理方法

2.1故障類(lèi)型

根據(jù)油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)，可以發(fā)現(xiàn)故障將出現(xiàn)在其主體結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)通信部分。然而，每個(gè)零件的失效概率是不同的。根據(jù)3年內(nèi)的故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，CAC主機(jī)的故障概率接近43%;二是信號(hào)處理主控單元中的數(shù)據(jù)上傳模塊，故障概率為30%;油路失效概率為3%，主要原因?yàn)樾孤?氣路為10%，主要原因是壓力不足;網(wǎng)絡(luò)通信故障12%。

通過(guò)對(duì)近3年數(shù)據(jù)的進(jìn)一步分析和分類(lèi)，CAC在線監(jiān)測(cè)面板和現(xiàn)場(chǎng)色譜裝置的主要故障可分為通信中斷和數(shù)據(jù)異常。根據(jù)多年的數(shù)據(jù)總結(jié)，通信中斷缺陷占缺陷總數(shù)的42%，異常數(shù)據(jù)占45%，載氣欠壓占10%，漏油占3%。該裝置有290臺(tái)，但每年的消缺數(shù)量達(dá)到700臺(tái)。每臺(tái)機(jī)組的平均故障次數(shù)為每年2.5次。除欠壓、漏油故障外，相當(dāng)于每臺(tái)機(jī)組每年發(fā)生1～2次數(shù)據(jù)異?；蛲ㄐ殴收?，故障頻率較高。

2.2處理方法

（1）CAC通信中斷，無(wú)法遠(yuǎn)程連接：大部分故障為主機(jī)崩潰或軟件崩潰，可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)重啟CAC電源恢復(fù);如果重啟后遠(yuǎn)程連接仍然不可用，請(qǐng)檢查CAC主機(jī)是否正常，交換機(jī)和通信線路是否存在問(wèn)題。

（2）油色譜裝置的通信中斷：該缺陷是一個(gè)通信問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，從CAC到背景的光纖以及從油色譜裝置到CAC的部分都存在問(wèn)題。通常，CAC不能在后臺(tái)查看。如果從油色譜設(shè)備到CAC的部分出現(xiàn)問(wèn)題，則表明可以在后臺(tái)查看CAC，但其數(shù)據(jù)在某一天保持不變，并且現(xiàn)場(chǎng)色譜設(shè)備已更新。大多數(shù)問(wèn)題出現(xiàn)在接口、穿過(guò)墻壁的纖維穿孔和其他彎曲處。

（3）所有數(shù)據(jù)均為0：大多數(shù)數(shù)據(jù)出現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)色譜設(shè)備上。一般情況下，設(shè)備采樣，但分析數(shù)據(jù)沒(méi)有正確上傳到后臺(tái)，色譜進(jìn)樣設(shè)備和數(shù)據(jù)上傳模塊存在問(wèn)題。

（4）數(shù)據(jù)未更改：雖然CAC后臺(tái)數(shù)據(jù)正在更新，但值根本沒(méi)有更改，主要原因是數(shù)據(jù)上傳模塊故障和軟件程序混亂。

（5）數(shù)據(jù)超過(guò)報(bào)警值：接收到的缺陷清單大部分為H2超標(biāo)，離線色譜正常，大部分為油路循環(huán)系統(tǒng)堵塞導(dǎo)致的死油注入。另一個(gè)原因是在線設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后會(huì)有很大的不準(zhǔn)確問(wèn)題，制造商需要到現(xiàn)場(chǎng)糾正數(shù)據(jù)。

（6）數(shù)據(jù)字符串通道：該問(wèn)題自然發(fā)生的概率非常小。大多數(shù)是廠家現(xiàn)場(chǎng)維修時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤信號(hào)通道，導(dǎo)致多臺(tái)主變數(shù)據(jù)混淆。一般情況下，可在現(xiàn)場(chǎng)更換頻道。

（7）有時(shí)沒(méi)有數(shù)據(jù)：這種情況很特殊，很少發(fā)生。第一個(gè)數(shù)據(jù)正常，第二個(gè)數(shù)據(jù)異常，第三個(gè)數(shù)據(jù)正常，第四個(gè)數(shù)據(jù)異常，第二天報(bào)警。內(nèi)部軟件程序混亂，這是數(shù)據(jù)處理上傳模塊或脫氣裝置的問(wèn)題。

3案例分析

該地區(qū)220kV某變電站3號(hào)主變壓器于6月更換，熱油循環(huán)過(guò)濾。離線油色譜合格，在線油色譜合格。然而，自10月16日以來(lái)，出現(xiàn)了一些異常情況。條件如下：

（1）有時(shí)沒(méi)有數(shù)據(jù)。第一天故障消失，第二天故障消失。這種情況反復(fù)發(fā)生。

（2）所有數(shù)據(jù)為0，部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失為0。

（3）數(shù)據(jù)步驟太離譜了。與10月16日和18日相比，10月17日的CH4太離譜了。

（4）10月份的線上數(shù)據(jù)與線下數(shù)據(jù)相似，數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確。然而，到11月，盡管斷層被消除，碳?xì)浠衔餁怏w值沒(méi)有差異，但H2差異很大。

這是幾年來(lái)首次出現(xiàn)這種反常現(xiàn)象。詢問(wèn)廠家后，我們了解到全省已有好幾年沒(méi)有遇到過(guò)這種情況，特別是第一天數(shù)據(jù)全部為0，第二天恢復(fù)正常的現(xiàn)象。在現(xiàn)場(chǎng)消除缺陷時(shí)，首先判斷軟件程序混亂。但是，在多次升級(jí)軟件后，仍然出現(xiàn)此問(wèn)題。

根據(jù)數(shù)據(jù)，有時(shí)沒(méi)有這種情況。可以發(fā)現(xiàn)油樣采集正確，表明油路模塊沒(méi)有問(wèn)題，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理后數(shù)據(jù)上傳成功，證明信號(hào)處理主控單元沒(méi)有問(wèn)題。從表2中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題：一天，所有數(shù)據(jù)為0，部分?jǐn)?shù)據(jù)為0。判斷是脫氣不足造成的。最后，更換脫氣裝置并在現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)運(yùn)行多次在線裝置中的色譜柱長(zhǎng)期未更換，老化敏感性降低，導(dǎo)致許多數(shù)據(jù)缺陷。

根據(jù)文獻(xiàn)分析，CH4偏差主要是由強(qiáng)電磁干擾引起的傳感器數(shù)據(jù)采集部分的精度失真造成的?；沮呌诜€(wěn)定，但H2與離線數(shù)據(jù)偏差較大，與實(shí)際值存在固定偏差，可能是氣體檢測(cè)單元老化所致。本次案例分析得到以下結(jié)論：

（1）室內(nèi)盤(pán)柜內(nèi)的CAC設(shè)備主機(jī)質(zhì)量差，經(jīng)常發(fā)生崩潰狀態(tài)。需要在現(xiàn)場(chǎng)重新啟動(dòng)以恢復(fù)正常。建議應(yīng)用單元安裝新設(shè)備，并選擇質(zhì)量更好的主機(jī)。

（2）需要現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的故障主要是數(shù)據(jù)異常故障。不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)異常有相應(yīng)的處理方法。特殊異常很少發(fā)生，主要發(fā)生在室外色譜設(shè)備上。

（3）幾乎所有此類(lèi)設(shè)備的故障都是固態(tài)硬件故障，這反映了制造商使用的材料和制造工藝的缺陷。建議在購(gòu)買(mǎi)時(shí)綜合考慮各廠家的設(shè)備。由于故障多、復(fù)發(fā)率高，后期維護(hù)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，年維護(hù)費(fèi)用巨大。建議與制造商簽訂協(xié)議。如果更換零件，一年內(nèi)不得再次更換。如果再次出現(xiàn)相同問(wèn)題，制造商應(yīng)承擔(dān)費(fèi)用，以避免出現(xiàn)劣質(zhì)零件。

（4）確保在線數(shù)據(jù)與離線數(shù)據(jù)接近，并確保色譜柱定期更換。

未來(lái)將考慮天氣、濕度、溫度、采樣周期等因素，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，探索各種條件與油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置的準(zhǔn)確度和故障之間的功能關(guān)系，為設(shè)備的安全運(yùn)行提供保障。

4結(jié)論

變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置是變電站智能電網(wǎng)的具體表現(xiàn)。集變壓器色譜報(bào)警信息采集、測(cè)量、監(jiān)測(cè)和診斷功能于一體，實(shí)時(shí)反映變壓器運(yùn)行狀態(tài)，為變電站運(yùn)行監(jiān)測(cè)和維護(hù)管理提供可靠、智能的服務(wù)，為電力系統(tǒng)監(jiān)控提供可靠、智能化的服務(wù)，為運(yùn)行維護(hù)管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，為電力設(shè)備的健康運(yùn)行提供良好保障。

參考文獻(xiàn)

[1]孟源源，劉煒.電力變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)綜述[J].華電技術(shù)，2019，31（11）：50-52.

[2]尹學(xué)兵，佘紹興，何鑫濤.主變絕緣油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置技術(shù)應(yīng)用前景與優(yōu)劣分析[J].貴州電力技術(shù)，2019，18（2）：41-43.