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摘 要 变压器油色谱数据的在线及离线分析是发现变压器内部故障的重要手段，也是众多监测技术中较为成熟的。随着变压器油色谱在线监测技术的成熟，在变电站的应用也越来越广泛。本文以500kV南宁变电站油色谱在线监测装置为例介绍了油色谱在线监测装置的原理，并对比分析#N2B主变油色谱在线监测数据与离线检测数据，得出油色谱在线监测数据在反应主变运行状态中具有一定参考作用。
关键词 变压器 油色谱 在线监测
中图分类号：TM411 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.02.024
Comparative Analysis of the Main Transformer Oil
Chromatography Data and Submission Data
PENG Wei
（China Southern Power Grid EHV Power Transmission Company
Nanning Bureau， Nanning， Guangxi 530021）
Abstract Online and offline analysis of transformer oil chromatography data is an important means of internal transformer faults found， but also many monitoring technologies mature. With the on-line monitoring of transformer oil chromatography technology matures， applications are increasingly being used in substations. In this paper， Nanning 500kV substation oil chromatography-line monitoring device as an example describes the principle of oil chromatography-line monitoring devices and comparative analysis # N2B main transformer oil chromatography-line monitoring data and off-line testing data， derived oil chromatography-line monitoring data in response main transformer running state has a certain reference.
Key words transformer; Oil Chromatography; online monitoring
1 变压器油色谱在线监测装置应用现状与意义
枢纽变电站的主变是电力系统中最重要和关键的设备，其运行状态直接关系电网的安全稳定运行。在电力系统通常采用定期取油样进行油色谱分析的方法判断变压器运行状况，这种方法受到检测周期的限制很难及时发现变压器内部潜伏性故障，因此可能会造成故障扩大乃至设备损坏。变压器油色谱在线监测很好地弥补了离线油色谱检测的不足，实现了对变压器内部运行状态的实时监控，为及时发现变压器内部故障提供了更多技术支持。随着在线监测技术不断发展，变压器油色谱在线监测装置越来越成熟，现场应用也越来越广泛。
2 变压器油色谱在线监测装置原理
变压器等充油电气设备的绝缘在电和热的作用下会逐渐老化和分解，产生少量的低分子烃类及二氧化碳、一氧化碳等气体。若存在潜伏性过热或放电故障，气体大部分溶于油中。随着故障发展，当产气量大于溶解量时便有部分气体以游离气体形态释放出来，变压器油色谱分析就是基于这个原理。
变压器绝缘油随着故障点温度的升高，裂解产生烃类气体按CH4→C2H6→C2H4→C2H2的顺序推移，国际电工委员会（IEC）通过对变压器油中溶解气体进行分析制订标准以CH4/H2、C2H4/C2H6、C2H2/C2H4的三比值法对变压器状态进行评估，对变压器内部故障进行诊断。如表1、表2。
目前，500kV南宁变电站#N1B、#N2B主变以及崇南甲线、永南乙线高抗采用了美国斯维隆公司的油色谱在线监测系统。油色谱在线监测装置从两个不同位置连接到变压器的主体上组成一个回路，油在变压器和监测仪间通过不锈钢管循环，监测仪配备一个内部气体析取器用氦气作为载气将溶解气体从循环的变压器油中析出，并把气样推过色谱柱做色谱分析。现南宁站油色谱在线监测装置监测8 种特征气体（O2、H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2）每 4 个小时进行一次色谱分析，可以通过后台机可显示和设置 8 种气体的警告限和报警限，包括气体水平的PPM报警限及气体变化率报警限（ROC，PPM/天）。
表1 三比值法编码规则
南宁站油色谱在线监测装置提供的在线 DGA 数据给出了Rogers比值法和Duval三角法的应用，通过观察一段时间内监测仪提供的数据在比值法和三角法中的变化，后台软件可以运用改良三比值法、大卫三角形法进行故障诊断并快速地确定变压器的健康状况。利用趋势图、直观的数据表格、直方图显示变压器油中各组分含量等数据对变压器运行状态进行跟踪分析，从而实现变压器在线监测。如图1Rogers比值法和图2Duval三角法。
Rogers比值法用IEC标准和IEEE标准草案中的故障列表组织DGA 数据，以图形的方式呈现出来。 图1 Rogers比值法图形
区域划分：OK-正常;PD-局部放电;D1-低能量放电;D2-高能量放电;T1-不超过 300€癈的热故障;T2-热故障超过 300€癈但没有超过 700€癈;T3-热故障超过 700€癈
图2 Duval三角法的图形
Duval三角法把DGA结果以图形的方式按照IEC60599标准的故障类型分类。
区域划分：T1-不超过 300€癈的热故障;T2-热故障超过 300€癈但没有超过 700€癈;T3-热故障超过 700€癈;D1-低能量放电;D2-高能量放电;PD-局部放电;DT为热故障和放电故障混合区域。
3 主变油色谱在线监测数据与离线实验数据比较
南宁站油色谱在线监测仪设置为每 4 个小时进行一次气相色谱分析，通过对#N2B主变油色谱在线监测特征气体数据求平均值处理（保留小数点后两位）与传统定检数据对比形成图表（如表3、表4、图3、图4、图5）。
图3 #N2B主变A相数据对比图（ppm）
图4 #N2B主变B相数据对比图（ppm）
图5 #N2B主变C相数据对比图（ppm）
通过在线与离线数据的比较，可以得出两种检测方式反映主变绝缘油中含气量变化趋势基本相同。但由图可以看出南宁站#N2B主变在线装置反应的氢气含量基本为零、离线送检的二氧化碳含量比在线值低1000ppm左右。考虑到离线数据为试管取油样送广西电力试验研究院检测，送检及检测可能存在溶解气体的挥发;而在线监测装置对含量较少、比重较轻的气体灵敏度不高且与气体通过色谱柱的可保存时间有很大关系，厂家调试人员对#N2B主变在线监测装置也在做进一步调试标定。
4 总结
本文综合分析比较装设在#N1B主变、崇南甲线及永南乙线高抗油色谱在线监测系统在线监测及离线实验数据，得出油色谱在线监测装置在反映变压器及高抗内部运行状态具有一定代表性，可以作为我们判断主变运行状态的参考辅助依据。
参考文献
[1] 操墩奎.变压器油中气体分析诊断与故障检查.中国电力出版社，2005.
[2] 孙才新.输变电设备状态在线监测与诊断技术的现状与前景.中国电力，2005.
[3] Serveron TM8 变压器油色谱在线监测仪说明书.
关键词 变压器 油色谱 在线监测
中图分类号：TM411 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.02.024
Comparative Analysis of the Main Transformer Oil
Chromatography Data and Submission Data
PENG Wei
（China Southern Power Grid EHV Power Transmission Company
Nanning Bureau， Nanning， Guangxi 530021）
Abstract Online and offline analysis of transformer oil chromatography data is an important means of internal transformer faults found， but also many monitoring technologies mature. With the on-line monitoring of transformer oil chromatography technology matures， applications are increasingly being used in substations. In this paper， Nanning 500kV substation oil chromatography-line monitoring device as an example describes the principle of oil chromatography-line monitoring devices and comparative analysis # N2B main transformer oil chromatography-line monitoring data and off-line testing data， derived oil chromatography-line monitoring data in response main transformer running state has a certain reference.
Key words transformer; Oil Chromatography; online monitoring
1 变压器油色谱在线监测装置应用现状与意义
枢纽变电站的主变是电力系统中最重要和关键的设备，其运行状态直接关系电网的安全稳定运行。在电力系统通常采用定期取油样进行油色谱分析的方法判断变压器运行状况，这种方法受到检测周期的限制很难及时发现变压器内部潜伏性故障，因此可能会造成故障扩大乃至设备损坏。变压器油色谱在线监测很好地弥补了离线油色谱检测的不足，实现了对变压器内部运行状态的实时监控，为及时发现变压器内部故障提供了更多技术支持。随着在线监测技术不断发展，变压器油色谱在线监测装置越来越成熟，现场应用也越来越广泛。
2 变压器油色谱在线监测装置原理
变压器等充油电气设备的绝缘在电和热的作用下会逐渐老化和分解，产生少量的低分子烃类及二氧化碳、一氧化碳等气体。若存在潜伏性过热或放电故障，气体大部分溶于油中。随着故障发展，当产气量大于溶解量时便有部分气体以游离气体形态释放出来，变压器油色谱分析就是基于这个原理。
变压器绝缘油随着故障点温度的升高，裂解产生烃类气体按CH4→C2H6→C2H4→C2H2的顺序推移，国际电工委员会（IEC）通过对变压器油中溶解气体进行分析制订标准以CH4/H2、C2H4/C2H6、C2H2/C2H4的三比值法对变压器状态进行评估，对变压器内部故障进行诊断。如表1、表2。
目前，500kV南宁变电站#N1B、#N2B主变以及崇南甲线、永南乙线高抗采用了美国斯维隆公司的油色谱在线监测系统。油色谱在线监测装置从两个不同位置连接到变压器的主体上组成一个回路，油在变压器和监测仪间通过不锈钢管循环，监测仪配备一个内部气体析取器用氦气作为载气将溶解气体从循环的变压器油中析出，并把气样推过色谱柱做色谱分析。现南宁站油色谱在线监测装置监测8 种特征气体（O2、H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2）每 4 个小时进行一次色谱分析，可以通过后台机可显示和设置 8 种气体的警告限和报警限，包括气体水平的PPM报警限及气体变化率报警限（ROC，PPM/天）。
表1 三比值法编码规则
南宁站油色谱在线监测装置提供的在线 DGA 数据给出了Rogers比值法和Duval三角法的应用，通过观察一段时间内监测仪提供的数据在比值法和三角法中的变化，后台软件可以运用改良三比值法、大卫三角形法进行故障诊断并快速地确定变压器的健康状况。利用趋势图、直观的数据表格、直方图显示变压器油中各组分含量等数据对变压器运行状态进行跟踪分析，从而实现变压器在线监测。如图1Rogers比值法和图2Duval三角法。
Rogers比值法用IEC标准和IEEE标准草案中的故障列表组织DGA 数据，以图形的方式呈现出来。 图1 Rogers比值法图形
区域划分：OK-正常;PD-局部放电;D1-低能量放电;D2-高能量放电;T1-不超过 300€癈的热故障;T2-热故障超过 300€癈但没有超过 700€癈;T3-热故障超过 700€癈
图2 Duval三角法的图形
Duval三角法把DGA结果以图形的方式按照IEC60599标准的故障类型分类。
区域划分：T1-不超过 300€癈的热故障;T2-热故障超过 300€癈但没有超过 700€癈;T3-热故障超过 700€癈;D1-低能量放电;D2-高能量放电;PD-局部放电;DT为热故障和放电故障混合区域。
3 主变油色谱在线监测数据与离线实验数据比较
南宁站油色谱在线监测仪设置为每 4 个小时进行一次气相色谱分析，通过对#N2B主变油色谱在线监测特征气体数据求平均值处理（保留小数点后两位）与传统定检数据对比形成图表（如表3、表4、图3、图4、图5）。
图3 #N2B主变A相数据对比图（ppm）
图4 #N2B主变B相数据对比图（ppm）
图5 #N2B主变C相数据对比图（ppm）
通过在线与离线数据的比较，可以得出两种检测方式反映主变绝缘油中含气量变化趋势基本相同。但由图可以看出南宁站#N2B主变在线装置反应的氢气含量基本为零、离线送检的二氧化碳含量比在线值低1000ppm左右。考虑到离线数据为试管取油样送广西电力试验研究院检测，送检及检测可能存在溶解气体的挥发;而在线监测装置对含量较少、比重较轻的气体灵敏度不高且与气体通过色谱柱的可保存时间有很大关系，厂家调试人员对#N2B主变在线监测装置也在做进一步调试标定。
4 总结
本文综合分析比较装设在#N1B主变、崇南甲线及永南乙线高抗油色谱在线监测系统在线监测及离线实验数据，得出油色谱在线监测装置在反映变压器及高抗内部运行状态具有一定代表性，可以作为我们判断主变运行状态的参考辅助依据。
参考文献
[1] 操墩奎.变压器油中气体分析诊断与故障检查.中国电力出版社，2005.
[2] 孙才新.输变电设备状态在线监测与诊断技术的现状与前景.中国电力，2005.
[3] Serveron TM8 变压器油色谱在线监测仪说明书.