油色谱在线监测装置在换流站中的应用及运维管理

油色谱在线监测装置在换流站中的应用

及运维管理

摘要：电力系统经过多年的发展，已经实现超远距离的输电，但是长距离输电最好是采用超高压或特高压的直流电，因此换流站是这个输电系统中必不可少的环节。换流变压器是换流站的主要设备之一，它的安全高效运行才能确保整个输电系统的稳定性和经济效益。对换流变压器进行定期维护管理，实时监测其运行状态，及时发现换流变压器隐藏故障，根据设备运行情况来判断设备合适的检修时机，这样既能够保证换流变压器的安全高效运行，也避免事故的发生。油色谱在线监测能够实时连续的监控设备的运行，它对换流变压器的运行，制定有效的检修方案都有重要的现实意义。

关键词：换流站；有色谱在线监测装置；应用；运维管理

1油色谱在线监测原理

变压器油色谱在线监测系统是指在不影响变压器运行的条件下，对其安全运行状况进行连续或定时自动监测的系统。变压器油色谱在线监测系统主要分为单组分、多组分气体在线监测两大类，目前使用较多的是多组分气体在线监测。

1.1系统组成

变压器油色谱在线监测系统由在线色谱监测柜（内带10L载气钢瓶）、后台监控主机、油色谱在线分析及故障诊断专家系统软件、变压器阀门接口组件以及不锈钢油管几部分组成；主要包含了气体采集模块、气体分离模块、气体检测及数据采集模块、图谱分析模块等。

1.2工作原理

气体采集模块实现变压器油气分离的功能。在气体分离模块中，气体流经色谱柱后实现多种气体的分离，分离后的气体在色谱检测系统中实现由化学信号到

电信号的转变。气体信号由数据采集模块采集后通过通讯口上传给后台监控系统，该系统能进行色谱图的分析计算，并根据集体标定数据自动计算出每种气体的浓

度值。故障诊断系统根据气体浓度值，用软件系统内的变压器故障诊断算法自动

诊断出变压器运行状态，如发现异常，系统能诊断出变压器内部故障类型并给出

维修建议。其工作流程如图1。

图1油色谱在线监测系统工作流程图

2换流站中油色谱在线监测装置的应用情况

油色谱在线监测装置是一个不对换流站产生影响，却能够对换流站的安全运

行状况进行实时监控的系统。油色谱在线监测装置主要由在线油色谱监测柜、后

台监控主机以及在线分析三大部分组成。通过气体采集模块产生油气分离的效果，分离出的气体在油色谱检测系统中转化为电信号，从而实现对换流站的在线分析。在现实中，油色谱在线监测装置的应用主要有以下几点：

2.1对数据的分析

不同的气体产生代表换流站的问题也不同。针对这一情况，主要将其归类为

三大类：

第一类就是过热性问题。过热性问题产生的原因主要是换流站中变压器的设

备绝缘性能变差，含于绝缘材料中的油等被分裂分解，使得绝缘功能大大下降，

传导热效应的功能大大减弱，从而产生过热性问题。而这些问题使得CO和CO2

都得以产生。监测这两种气体的产生就能够得知换流站是否为过热性问题。

第二类就是放电性问题。引起放电性问题的主要原因就是换流站中的变压器

在运行的过程中，其设备内部由于产生电效应导致绝缘功能变差。根据不同的电

效应强度，能够将其归类为三类，分别是高能放电、低能量放电以及局部放电。

由于电效应的产生，导致乙炔、氢气等气体作为主要气体产生，而甲烷和乙烯等

则作为次要气体依次产生。在油色谱监测中，这四种气体可作为主要的判断依据。

第三类就是对变压器的保护不到位引起的问题。由于空气湿度大，在阴雨天

气时，若未能保护好变压器，则十分容易导致变压器的绝缘功能受潮，产生损坏。从而导致氢气的产生。在油色谱监测中，氢气可作为判断这一原因的主要依据。

2.2数据的准确性问题

在实际的运行操作中，数据是判断换流站与油色谱在线检测装置是否正常的

重要依据之一。在线数据与变压器的油样试验的对比是作为判断变压器是否正常

运行的证据，相对的，数据的比较也能够判断油色谱在线监测装置是否为正常运

行状态。若是某种气体产生大幅度的变动，并且变动的幅度与理论值的预估存在

较大差异。那么，维护人员应当对这种现象高度重视。查找出现这一现象的原因，判断是由于人为造成的数据误差，还是系统造成的人为误差。人为误差的产生是

由于在实际的操作过程中，由于每个操作人员的手法存在异同，油样的存储环境

发生变化，使得实验结果容易产生误差。而系统误差的产生则是由于油色谱在线

检测装置本身的问题。对油色谱在线监测装置进行入网检测是十分有必要的，这

种措施能够有效的避免油色谱在线装置在运行过程中发生上述情况，有效提高其

运行的可靠性。

2.3存在误报警现象

由于数据不准确的原因，导致报警次数大大增多，但真实有效的报警却仅占

少数。对于真伪数据的区分，已经成为一大难题。产生误报警的主要原因是油色

谱数据超标以及增长趋势的出现。有效的区别真伪数据，对检测人员的意义相当

重大。关于如何解决这一问题可以从以下两方面进行：一方面是设立错误数据收

集系统，对错误数据进行有效的收集，在油色谱检测运行过程中，对比错误数据，

有效减少误报警的次数。另一方面则是从数据的增长趋势出发，可以引入增长率

的概念，增强系统对报警的敏感度，有效的降低假报警次数。

3油色谱在线监测装置的运维管理

3.1运维情况

在换流站实际工作中，油色谱在线监测装置并不属于站内工作人员管理，它

是由专门的检修人员进行检测和维修的，这就导致普通工作人员不了解这些设备，也不能很快发现可能导致故障发生的异常情况，检修人员也只是定期对变压器做

取油试验，然后分析其内部运行状况，而不是根据检测设备来观察运行，这就使

这套设备没有发挥其作用，且浪费高额维护成本。

3.2暴露的问题

根据对实际运行情况分析，综合各电网运转状况，发现在线监测装置可能出

现的问题包括警示信号没有连接后台、回油管道阀门漏油比较严重、工作人员对

装置不够重视等。

警示信号不连接后台这就使在线监测装置形同虚设，一旦有故障出现根本没

有发出预警的可能，所以将其接入后台是很有必要的。漏油问题是阀门垫圈老化，密封不到位造成。工作人员管理在线监测装置时也只是观察其正常通信有否问题，对于其检测到的气体变化情况没有进一步分析，大大减弱在线监测设备的作用。

3.3技术展望

油色谱在线监测技术发展周期较短，尚在成长阶段，还需要技术研究，进一

步完善系统。

（1）变压器油色谱在线监测装置商业化程度不高，大多采用的还是色谱加

热检测，这种工艺下设备生产复杂，维修也不易，制造成本高，所以还需提高技

术水平。

（2）在线监测装置运行条件比较苛刻，在恶劣天气，或干扰环境下运行性

能不佳，所以设备稳定方面还需研究升级。