油色谱在线监测装置故障类型及处理方式

刘宝 杨治奎 徐蒙福 柳晓栋

摘要：变压器的安全运行对电力系统具有重要意义。要最大限度地防止和减少变压器故障和事故的发生。然而，变压器投入运行后可能会发生故障和事故。通过分析油中的溶解气体，通常由氢、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳和二氧化碳组成，能够灵敏、准确地分析和诊断变压器可能出现的过热或放电故障，并及时处理，避免重大故障的发生。经过这些年的发展，油色谱在线监测装置产品的成熟和质量的提高，为电力变压器的安全运行提供了良好的技术支持。

关键词：油色谱;在线监测装置;故障处理

本文主要通过对某供电公司管辖的110kV和220kV共290台油色谱在线监测装置近3年内的故障数据进行分析汇总，结合现场实际处理情况，探讨了该类装置主要的故障类型、故障发生率等，最后通过实际案例，从数据统计、数据差异和故障现象分析，制定一套现场消缺流程，总结出一套高效的处理措施，为设备安全运行提供保障。

1成套油色谱装置的组成

油色谱在线监测装置有三种：气相色谱原理、膜渗透技术和红外光谱原理。大量的文献对这三种技术进行了深入的对比分析和研究，这里不再赘述。本文主要研究该地区油色谱在线监测装置的类型和故障程度。

全区共有292台色谱在线监测设备，其中290台基于气相色谱原理，2台基于膜渗透技术，0台基于红外光谱原理。

由于基于气相色谱原理的在线监测装置相对成熟且应用广泛，在应用中占据了绝大多数。本文从气相色谱原理出发，着重分析了油相色谱在线装置存在的缺陷。

整套油色谱在线监测装置由CAC在线监测面板和现场色谱装置组成。CAC在线监测面板主要起到数据存储、分析和传输的作用，具有后台应用功能。油色谱测试现场色谱装置的原理与离线气相色谱仪相似。CAC在线监测盘柜包括UPS电源、开关、LCD和CAC主机。现场色谱装置主要包括油路部分、气路部分、油气分离模块、气体分离模块和信号处理主控单元。文献中描述了每个模块的原理和功能。

2故障类型及处理方法

2.1故障类型

根据油色谱在线监测装置的结构，可以发现故障将出现在其主体结构和网络通信部分。然而，每个零件的失效概率是不同的。根据3年内的故障数据统计，CAC主机的故障概率接近43%;二是信号处理主控单元中的数据上传模块，故障概率为30%;油路失效概率为3%，主要原因为泄漏;气路为10%，主要原因是压力不足;网络通信故障12%。

通过对近3年数据的进一步分析和分类，CAC在线监测面板和现场色谱装置的主要故障可分为通信中断和数据异常。根据多年的数据总结，通信中断缺陷占缺陷总数的42%，异常数据占45%，载气欠压占10%，漏油占3%。该装置有290台，但每年的消缺数量达到700台。每台机组的平均故障次数为每年2.5次。除欠压、漏油故障外，相当于每台机组每年发生1～2次数据异常或通信故障，故障频率较高。

2.2处理方法

（1）CAC通信中断，无法远程连接：大部分故障为主机崩溃或软件崩溃，可通过现场重启CAC电源恢复;如果重启后远程连接仍然不可用，请检查CAC主机是否正常，交换机和通信线路是否存在问题。

（2）油色谱装置的通信中断：该缺陷是一个通信问题。一般来说，从CAC到背景的光纤以及从油色谱装置到CAC的部分都存在问题。通常，CAC不能在后台查看。如果从油色谱设备到CAC的部分出现问题，则表明可以在后台查看CAC，但其数据在某一天保持不变，并且现场色谱设备已更新。大多数问题出现在接口、穿过墙壁的纤维穿孔和其他弯曲处。

（3）所有数据均为0：大多数数据出现在现场色谱设备上。一般情况下，设备采样，但分析数据没有正确上传到后台，色谱进样设备和数据上传模块存在问题。

（4）数据未更改：虽然CAC后台数据正在更新，但值根本没有更改，主要原因是数据上传模块故障和软件程序混乱。

（5）数据超过报警值：接收到的缺陷清单大部分为H2超标，离线色谱正常，大部分为油路循环系统堵塞导致的死油注入。另一个原因是在线设备在长时间运行后会有很大的不准确问题，制造商需要到現场纠正数据。

（6）数据字符串通道：该问题自然发生的概率非常小。大多数是厂家现场维修时出现的错误信号通道，导致多台主变数据混淆。一般情况下，可在现场更换频道。

（7）有时没有数据：这种情况很特殊，很少发生。第一个数据正常，第二个数据异常，第三个数据正常，第四个数据异常，第二天报警。内部软件程序混乱，这是数据处理上传模块或脱气装置的问题。

3案例分析

该地区220kV某变电站3号主变压器于6月更换，热油循环过滤。离线油色谱合格，在线油色谱合格。然而，自10月16日以来，出现了一些异常情况。条件如下：

（1）有时没有数据。第一天故障消失，第二天故障消失。这种情况反复发生。

（2）所有数据为0，部分数据丢失为0。

（3）数据步骤太离谱了。与10月16日和18日相比，10月17日的CH4太离谱了。

（4）10月份的线上数据与线下数据相似，数据更准确。然而，到11月，尽管断层被消除，碳氢化合物气体值没有差异，但H2差异很大。

这是几年来首次出现这种反常现象。询问厂家后，我们了解到全省已有好几年没有遇到过这种情况，特别是第一天数据全部为0，第二天恢复正常的现象。在现场消除缺陷时，首先判断软件程序混乱。但是，在多次升级软件后，仍然出现此问题。

根据数据，有时没有这种情况。可以发现油样采集正确，表明油路模块没有问题，经过数据处理后数据上传成功，证明信号处理主控单元没有问题。从表2中的数据可以发现两个问题：一天，所有数据为0，部分数据为0。判断是脱气不足造成的。最后，更换脱气装置并在现场手动运行多次在线装置中的色谱柱长期未更换，老化敏感性降低，导致许多数据缺陷。

根据文献分析，CH4偏差主要是由强电磁干扰引起的传感器数据采集部分的精度失真造成的。基本趋于稳定，但H2与离线数据偏差较大，与实际值存在固定偏差，可能是气体检测单元老化所致。本次案例分析得到以下结论：

（1）室内盘柜内的CAC设备主机质量差，经常发生崩溃状态。需要在现场重新启动以恢复正常。建议应用单元安装新设备，并选择质量更好的主机。

（2）需要现场维护的故障主要是数据异常故障。不同类型的数据异常有相应的处理方法。特殊异常很少发生，主要发生在室外色谱设备上。

（3）几乎所有此类设备的故障都是固态硬件故障，这反映了制造商使用的材料和制造工艺的缺陷。建议在购买时综合考虑各厂家的设备。由于故障多、复发率高，后期维护费时费力，年维护费用巨大。建议与制造商签订协议。如果更换零件，一年内不得再次更换。如果再次出现相同问题，制造商应承担费用，以避免出现劣质零件。

（4）确保在线数据与离线数据接近，并确保色谱柱定期更换。

未来将考虑天气、湿度、温度、采样周期等因素，通过大数据分析技术，探索各种条件与油色谱在线监测装置的准确度和故障之间的功能关系，为设备的安全运行提供保障。

4结论

变压器油色谱在线监测装置是变电站智能电网的具体表现。集变压器色谱报警信息采集、测量、监测和诊断功能于一体，实时反映变压器运行状态，为变电站运行监测和维护管理提供可靠、智能的服务，为电力系统监控提供可靠、智能化的服务，为运行维护管理提供基础数据支持，为电力设备的健康运行提供良好保障。

参考文献：

[1]孟源源，刘炜.电力变压器油色谱在线监测技术综述[J].华电技术，2019，31（11）：50-52.

[2]尹学兵，佘绍兴，何鑫涛.主变绝缘油色谱在线监测装置技术应用前景与优劣分析[J].贵州电力技术，2019，18（2）：41-43.