变压器加装油色谱在线监测系统可行性研究报告

变压器加装油色谱在线监测系统可行性研究报告

一．工程概述

1.1 编制依据

依据国家电网公司《变电设备在线监测系统技术导则》要求，基于在线监测技术的发展水平、在线监测系统应用效果以及变电设备重要程度，在线监测系统配置原则为750 千伏及以上电压等级油浸式变压器、电抗器应配置油中溶解气体在线监测装置；± 400 千伏及以上电压等级换流变压器、 500 千伏油浸式变压器应配置油中溶解气体在线监测装置； 500 千伏（ 330 千伏）电抗器、 330 千伏、 220 千伏油浸式变压器宜配置油中溶解气体在线监测装置；对于 110 千伏（ 66 千伏）电压等级油浸式变压器（电抗器）存在以下情况之一的宜配置油中溶解气体在线监测装置：①存在潜伏性绝缘缺陷；②存在严重家族性绝缘缺陷；③运行时间超过 15 年；

④运行位置特别重要。根据此配置原则的规定作出新疆xx电业局变压器加装油色谱在线监测系统可行性报告。

1.2 工程现状

目前xx电业局所辖的220kV老满城变电站1#、3#主变、米泉变电站1#、2#主变、三宫变电站1#、2#、3#主变、头屯河变电站1#、2#主变、八户梁变电站1#、2#主变、龙岗变1#、2#主变、钢东变电站1#、2#、3#、4#主变；110kV北京变1#、2#主变、旭日变2#主变需要加装变压器油色谱在线监测系统总计19台。

1.3 项目预期目标、依据及经济技术原则

1.3.1项目预期目标

大型变压器是整个发供电系统重要核心的设备，其安全运行至关重要，由于大型变压器设计、制造、材料质量和运行等诸多方面的原因，设备的恶性故障时有发生，严重影响了电网的安全稳定运行。变压器油色谱在线监测系统，通过对绝缘油中溶解气体的测量和分析，实现了对大型变压器内部运行状态的在线监控，能够及时发现和诊断其内部故障，随时掌握设备的运行状况，弥补了试验室色谱分析的不足，为保证变压器的安全经济运行和状态检修提供了技术支持，是保证变压器及电网系统安全经济运行的重要手段，可以给电力行业带来巨大的经济效益和社会效益。

本期对我局所辖的部分变电站加装19台变压器在线监测系统完成后城区电网运行状况将得到明显改善，有利于促进经济协调发展，为社会经济水平的发展提供保障。

1.3.2依据及经济技术原则

1)国家电网公司《变电设备在线监测系统技术导则》

2)国家电网科〔2009〕1535号《智能变电站技术导则》Q/GDW 383-2009。

3)国家电网科[2010]112号《变电站智能化改造技术规范》Q/GDWZ414-2010 。

4)国家电网基建〔2011〕539号《智能变电站优化集成设计建设指导意见》。

5)其它相关的规程、规范及反措要求。

1.4 可研范围和规模

1.4.1 可研的内容和范围

本期对我局所辖的220kV老满城变电站1#、3#主变、米泉变电站1#、2#主变、三宫变电站1#、2#、3#主变、头屯河变电站1#、2#主变、八户梁变电站1#、2#主变、龙岗变1#、2#主变、钢东变电站1#、2#、3#、4#主变；110kV北京变1#、2#主变、旭日变2#主变加装变压器油色谱在线监测系统总计19台。加装了变压器油色谱在线监测装置后可对各站的变压器进行状态实施在线监控，通过分析油中特征气体浓度，随时可掌握设备的运行状态，及时发现和诊断其内部故障，为实时掌握变压器的运行状态提供了重要数据，从而提高设备的管理水平。

1.5 主要技术经济指标

本工程静态总投资：xx万元。

二、项目的背景及意义

大型变压器作为电力生产和输送的主要设备，是整个发电系统的核心设备之一，其安全性能至关重要。由于诸多方面的原因，设备的恶性故障时有发生，一旦出现严重故障，必须停电检修，严重影响了电网的安全稳定运行，必将造成重大经济损失。因此，为确保大型变压器的安全运行，变大型变压器的定期检修为状态维护，是今后变压器维护方式的发展方向。

变压器油色谱在线监测装置可对大型变压器进行状态实施在线监控，通过分析油中特征气体浓度，随时可掌握设备的运行状态，及时发现和诊断其内部故障，弥补了实验室色谱分析方法不能及时迅速监测的缺憾，为实时掌握变压器的运行状态提供了重要数据，从而提高设备的管理水平，因此是保证变压器及电网系统安全经济运行的重要手段。

该成果推广后，能够大幅度提高大型变压器的状态监测水平，及时发现潜伏的内部故障。以一台三相220KV、180MVA变压器为例，如发生故障，维修费用为数十万元，以每度电0.4元计算，停电一天直接损失可达百万元（24小时×120×103千瓦×0.4）。变压器及系统安全运行，关系到电力企业经济效益和工农业及人民生活用电的可靠性，对工农业生产及居民生活用电造成的间接损失更大。

由于油中溶解气体在线监测的重要意义，国内外都对此做过大量的研究开发工作。早期的技术一般是检测单组分氢气和测可燃气总量。使用气敏元件做传感器，该装置只能起报警作用，不能明确故障状况，作为故障的初期警报，不是真正意义上色谱在线。随着色谱分析技术和油气分离技术的发展，出现了可测量4-7种组分含量的色谱在线分析技术，油气分离采用薄膜渗透法，然后通过色谱柱分离，热导或氢焰检测器分析。该技术存在分析周期长，分析结果误差大等缺陷。

随着电力经济的快速发展，国内外对电力设备的安全运行给予了

极大重视，对在线监测提出了更高的要求。当前该技术的发展趋势和方向是：

①能检测国标中规定的变压器油中全部七种组分，数据与试验室分析结果基本一致；

②具有智能专家诊断功能，能对各种数据进行分析和判断，监测变压器内部运行状态及故障发展趋势；

③分析周期短，能在几小时内检测一次；

④具有远程传输数据和校准功能；

⑤性能稳定可靠。

当前国内对本技术的研究的主要有重庆大学、上海交通大学，采用催化燃烧传感器，可以检测六种组分（不能检测二氧化碳），目前主要是以科研成果形式为主，没有形成成熟产品。美国的GE公司开发的光谱在线监测系统性能较为先进，分析速度快，只需要几分钟，耗油少，数据准确度高，唯一的缺点是灵敏度不够高，最低检测限1μL/L，有效检测限5μL/L。

三、变压器油色谱分析原理

变压器油在变压器内主要起绝缘作用因此又称绝缘油。绝缘油是由许多不同分子量的碳氢化合物分子组成的混合物，分子中含有CH3、CH2、和CH化学基团，并由C—C键结合在一起。在正常情况下，充油电气设备内的油/纸绝缘材料，在热和电的作用下，会逐渐老化和分解，产生少量的各种低分子烃类及二氧化碳、一氧化碳等。若存