胡家昊

（廣東電網有限責任公司肇慶供電局）

0 引言

隨著電力系統(tǒng)的改革，帶電檢測及狀態(tài)檢修模式不斷創(chuàng)新，絕緣油中溶解氣體檢測裝置應用廣泛，呈現(xiàn)出在線監(jiān)測、便攜式檢測的大趨勢。但是現(xiàn)階段也面臨著標準油樣配置難的現(xiàn)實問題，主要表現(xiàn)為標準油樣配置裝置體積大、搬運難、工作效率低、成本高［1］。在此背景下推廣免轉移一體化標準油配油儲油裝置，對于電力工作的有序展開和電力企業(yè)效益的提高具有積極意義。

1 變壓器油色譜監(jiān)測意義

變壓器作為電網的關鍵設備，其能否安全運行對電力系統(tǒng)的可靠性影響極大。變壓器油由于絕緣強度高、冷卻效果好，且可以很好地阻止以氧為主要因素的絕緣紙老化，從而延長變壓器絕緣壽命，因此在大容量、高電壓的變壓器中，一般仍以變壓器油作為主要的絕緣介質。變壓器正常運行過程中，伴隨著溫度的變化變壓器油會產生一系列的化學反應，一旦出現(xiàn)變壓器故障，變壓器油產生的化學反應十分明顯，油色變化較大［2］。因此，我們可以借助色譜分析法判斷變壓器是否存在故障，基于不同的有色變化區(qū)分變壓器故障類型，并提前采取處理措施，保證變壓器的平穩(wěn)運行。變壓器油色譜分析原理很簡單，在變壓器運行過程中，變壓器油加上特殊的絕緣材料，能實現(xiàn)對電流的絕緣，使得變壓器各部件處于安全運行狀態(tài)。變壓器油作為典型的油質原料，主要構成物為烴類有機物。變壓器運行中，內部電流轉換會促使變壓器油發(fā)生化學反應。變壓器油原有化合物結構性質發(fā)生改變并分解產生氣體，氣體溶解在變壓器油中，使得變壓器油色譜發(fā)生變化。我們可根據變壓器油的顏色變化了解變壓器的故障類型和程度，而這也需要相應的色譜在線監(jiān)測裝置。

2 傳統(tǒng)油色譜在線監(jiān)測裝置應用不足

目前傳統(tǒng)油色譜為了讓從變壓器油中分離的氣樣傳輸?shù)缴V柱中，需要使用高純度空氣或高純氮氣作為載氣，用1～2個鋼瓶儲存高純空氣或者氮氣，但是隨著裝置工作運行，不斷地消耗載氣，需要經常更換鋼瓶，不僅增加了日常維護的工作量，給現(xiàn)場運行帶來很大的不便，且提高了系統(tǒng)的整體成本。這期間如果載氣不能及時供應，導致裝置不能正常工作，變壓器出現(xiàn)異常就不能及時被發(fā)現(xiàn)。一方面，傳統(tǒng)油色譜在線監(jiān)測裝置油氣分離技術采用不循環(huán)取油的方式，需要定期排油，維護工作量大，脫氣時間長、效率較低，并且受溫度影響大，定容動態(tài)頂空或正壓動態(tài)吹掃方式存在分離效率低和吹掃氣體進入變壓器主體的風險。另一方面，目前在油色譜的使用上采用標準油樣進行裝置性能測試時，在通過配油裝置配置好測試油樣后需要進行油樣轉移，但在轉移到專用儲油罐及后期的搬運過程中，存在一定的困難，標準油樣配置裝置體積過于龐大，難以搬運，效率低，裝車及卸車工作量極大，需要叉車或者吊車配合進行裝卸車等，成本壓力與日俱增［3］。

3 裝置設計初衷

目前對于油色譜的使用，尤其在進行在線監(jiān)測工作上，在采用標準油樣進行裝置性能測試時，在通過配油裝置配置好測試油樣后需要進行油樣轉移，但在轉移到專用儲油罐及后期的搬運過程中，存在前文所述的諸多困難，同時購置整套配油儲油裝置需要投入較大的成本，不利于企業(yè)的效益提高及相關電力工作的開展。本文提出一種免轉移一體化標準油配油儲油裝置，裝置可實現(xiàn)標準油樣（包括進標氣和油樣平衡）的配置，并實現(xiàn)油樣加壓儲存操作。為了提高使用的便捷性，本裝置無需配置后續(xù)的轉移動作，其小巧輕便的設計能在現(xiàn)場直接開展油樣配置及測試。通過本項目裝置的研制與使用，能提升色譜在線監(jiān)測裝置的測試效率，減少人員工作量，有效縮減配油裝置的購置成本［4］。

4 免轉移一體化標準油配油儲油裝置構成

設計一種免轉移一體化標準油配油儲油裝置，主要包括儲油罐、循環(huán)泵、排油氣口等。儲油罐的底部與循環(huán)泵進口相連接，循環(huán)泵的出口則與排油氣口相連接。循環(huán)泵的出口與排油氣口連接管道上設有注氣口，儲油罐的底部則設計有出油嘴。排油氣口通過排油氣軟管與儲油罐連接，該裝置所使用的油氣軟管選用的是螺旋狀油氣軟管，并在儲油罐內部設計活塞，這樣排油氣軟管通過活塞更方便，可實現(xiàn)現(xiàn)場在線色譜檢測。具體來說，進出油嘴與儲油罐連接，管道上增設開關閥，排油氣口上增設球閥。所有注氣口均設計有封頭，當排油氣軟管穿過活塞底面中心時，弧面頂點恰恰位于活塞的底面中心。儲油罐、循環(huán)泵、開關閥、球閥整個被安置在便攜式箱體中。在配置標準油時，合格的油被注入標準油配置罐中，在油氣推動下使得活塞運動。在滿油狀態(tài)下氣源輸出裝置與標準油配置罐接口相連接，氣源輸出裝置向罐內輸入氣源推動活塞運動，再通過注排氣轉化閥及時排出罐內氣體。以配置濃度為依據，注入標準氣體，確定最佳的循環(huán)時間。靜置操作后二次排氣成功，配置出標準油。免轉移一體化標準油配油儲油裝置具有小型化、多功能等特點，操作方便。特別強調的是活塞外形及內部結構得到了優(yōu)化。采取雙導向結構，密封性能更強，內部儲油腔集氣結構也得到了優(yōu)化設計，可以保證油腔內無明顯氣泡［5］。

5 裝置應用亮點

免轉移一體化標準油配油儲油裝置是一款功能強大、自動化程度高的油分濃度測定儀，將添加試劑、萃取、油水分離、測量、清洗排廢集成于一個操作平臺，有效提高樣品前處理效率，減少有毒試劑對人員的傷害，并將分析工作者從繁瑣的樣品處理工作中解放出來。免轉移一體化標準油配油儲油裝置實現(xiàn)了實時監(jiān)測、人機交互及配置精準等一系列的功能，可在一臺裝置上實現(xiàn)油樣配置、儲存等工作，無需進行配置后的油樣轉移，減少企業(yè)成本的投入，有效提高企業(yè)效益及油色譜操作的安全性與效率。由于免去了配置后的油樣轉移與運輸?shù)确爆嵅襟E，因此優(yōu)化了油色譜的在線監(jiān)測及運維工作，不但便于攜帶，安全性能好，還能為電力系統(tǒng)提供創(chuàng)新的技術輔助手段。按照目前變電站內使用的數(shù)量來計算，其應用后將能減少油色譜設備運行的故障率，推廣價值高。免轉移一體化標準油配油儲油裝置的自動化優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下四個方面。

一是全自動流程，將添加溶劑、樣品萃取、樣品轉移、樣品位清洗、油水分離、硅酸鎂吸附、測量、排廢及分析報告生成集成于一體，全程無需人工操作，并可全自動測量油類、石油類和動植物油類含量。二是具有自動進樣器系統(tǒng)，抽液系統(tǒng)、萃取系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、升降系統(tǒng)及360°旋轉系統(tǒng)構成自動進樣器，配備專用萃取杯，可采集完水樣直接上機，水樣無需轉移。三是具有無限循環(huán)測樣系統(tǒng)，在油樣測試過程中，可以實時添加新的水樣，實現(xiàn)水樣的無限循環(huán)測量，使儀器在不中斷運行的情況下，連續(xù)不間斷測量不低于20個樣品。四是自動進樣器設置專用樣品清洗位，每個樣品萃取完成后，清洗系統(tǒng)啟動，抽取試劑和清洗水全面清洗各管路、泵閥系統(tǒng)，盡可能降低交叉污染。

6 裝置應用反饋

某水電站根據油氣色譜監(jiān)測需要引入免轉移一體化標準油配油儲油裝置，無需人員隨機操作，操作人員在放好油樣后，設置油樣編號和位置，啟動測試，即可全自動完成進樣、測試。操作界面簡便，具有自檢自診、故障預報等優(yōu)點。從其使用反饋看，效果理想。一是儀器自動化程度高，減少人為產生的誤差，提高測量準確度及可重復性；二是對于苯和甲苯均可有效檢出，對不同配比的標樣，檢測誤差小于3%，使儀器真正為實際水樣服務；三是可自動完成四氯乙烯檢驗、萃取劑添加、液液萃取、油水分離、動植物油分離、油分測量、管路清洗，試劑自動回收等過程。四是在一臺裝置上實現(xiàn)油樣配置、儲存等工作，無需進行配置后的油樣轉移，減少企業(yè)成本的投入，有效提高企業(yè)效益及油色譜操作的安全性與效率。五是優(yōu)化了油色譜的在線監(jiān)測及運維工作，大大減少油色譜設備運行的故障率。六是整個前處理系統(tǒng)采用全防腐材質，并且設置單獨的清洗位，可對管路內壁、外壁、全管路進行模塊化清洗，將交叉污染降至最低，真正做到了一鍵測試、一鍵排油、安全防誤觸，讓絕緣油測試更加方便快捷。

7 裝置應用建議

免轉移一體化標準油配油儲油裝置采用模塊化設計，由現(xiàn)場監(jiān)測主機獨立完成，現(xiàn)場監(jiān)測主機包含色譜數(shù)據采集處理模塊、油氣分離模塊、氣體檢測模塊、氣源模塊等四個高集成模塊和輔助單元，現(xiàn)場裝配方便，維修便捷。整套系統(tǒng)閉環(huán)設計，在系統(tǒng)常規(guī)情況下不會出現(xiàn)故障，但是在特殊情況下，主機硬件系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，在線系統(tǒng)具有自動復位功能，整套系統(tǒng)會自動重啟，避免硬件死機、系統(tǒng)癱瘓等問題。在實際使用中也有相關的注意事項，運維單位必須將在線監(jiān)測裝置視為變壓器的組部件之一，定期對其進行巡視、維護，并應注意變壓器油溫、負荷等的變化，對剛剛投入運行的在線監(jiān)測裝置宜增加巡視次數(shù)。

一是保證裝置外殼的接地、屏蔽必須可靠。運行初期應注意對裝置的讀數(shù)和離線取樣分析數(shù)據進行比較，并及時予以校正。二是及時檢查氣瓶壓力是否在正常范圍（依照現(xiàn)場廠家規(guī)定執(zhí)行），發(fā)現(xiàn)壓力異常應通知檢修人員處理。三是應每4h對變壓器油色譜在線監(jiān)測裝置進行一次檢測，并實時上傳數(shù)據，對于不符合要求的應進行整改。四是運維單位應做好監(jiān)測數(shù)據的統(tǒng)計分析、運行總結工作。五是在線監(jiān)測裝置暫不能替代原有的離線取樣測試，檢修部門還應根據常規(guī)周期進行取樣分析。當在線監(jiān)測裝置反映變壓器色譜出現(xiàn)異常，應立即進行離線取樣測試，并以后者為主要依據。六是運維人員巡視時應檢查監(jiān)測系統(tǒng)軟件是否始終處于正常運行狀態(tài)，當所用電切換時，應及時檢查裝置工作是否正常。

8 結束語

根據絕緣油標準并使用絕緣油標準工作油進行在線色譜監(jiān)測裝置的校準，可最大限度保證在線色譜監(jiān)測裝置檢測的準確性。但受變壓器絕緣油標準工作油制作、儲存、校驗分體式設計限制，一般無法實現(xiàn)現(xiàn)場現(xiàn)配現(xiàn)用。針對分體式設計模式下裝置數(shù)量多、體積大、重量大、不方便運輸?shù)痊F(xiàn)實難題，研究免轉移一體化標準油配油儲油裝置，全過程自動化操作、一體化運行，將合理規(guī)避油樣配置后的轉移問題，讓油樣配置儲存集成化，切實減少企業(yè)成本投入。作為電力系統(tǒng)新的技術輔助，免轉移一體化標準油配油儲油裝置具有較高的推廣價值。