胡家昊
（广东电网有限责任公司肇庆供电局）
0 引言
随着电力系统的改革，带电检测及状态检修模式不断创新，绝缘油中溶解气体检测装置应用广泛，呈现出在线监测、便携式检测的大趋势。但是现阶段也面临着标准油样配置难的现实问题，主要表现为标准油样配置装置体积大、搬运难、工作效率低、成本高［1］。在此背景下推广免转移一体化标准油配油储油装置，对于电力工作的有序展开和电力企业效益的提高具有积极意义。
1 变压器油色谱监测意义
变压器作为电网的关键设备，其能否安全运行对电力系统的可靠性影响极大。变压器油由于绝缘强度高、冷却效果好，且可以很好地阻止以氧为主要因素的绝缘纸老化，从而延长变压器绝缘寿命，因此在大容量、高电压的变压器中，一般仍以变压器油作为主要的绝缘介质。变压器正常运行过程中，伴随着温度的变化变压器油会产生一系列的化学反应，一旦出现变压器故障，变压器油产生的化学反应十分明显，油色变化较大［2］。因此，我们可以借助色谱分析法判断变压器是否存在故障，基于不同的有色变化区分变压器故障类型，并提前采取处理措施，保证变压器的平稳运行。变压器油色谱分析原理很简单，在变压器运行过程中，变压器油加上特殊的绝缘材料，能实现对电流的绝缘，使得变压器各部件处于安全运行状态。变压器油作为典型的油质原料，主要构成物为烃类有机物。变压器运行中，内部电流转换会促使变压器油发生化学反应。变压器油原有化合物结构性质发生改变并分解产生气体，气体溶解在变压器油中，使得变压器油色谱发生变化。我们可根据变压器油的颜色变化了解变压器的故障类型和程度，而这也需要相应的色谱在线监测装置。
2 传统油色谱在线监测装置应用不足
目前传统油色谱为了让从变压器油中分离的气样传输到色谱柱中，需要使用高纯度空气或高纯氮气作为载气，用1～2个钢瓶储存高纯空气或者氮气，但是随着装置工作运行，不断地消耗载气，需要经常更换钢瓶，不仅增加了日常维护的工作量，给现场运行带来很大的不便，且提高了系统的整体成本。这期间如果载气不能及时供应，导致装置不能正常工作，变压器出现异常就不能及时被发现。一方面，传统油色谱在线监测装置油气分离技术采用不循环取油的方式，需要定期排油，维护工作量大，脱气时间长、效率较低，并且受温度影响大，定容动态顶空或正压动态吹扫方式存在分离效率低和吹扫气体进入变压器主体的风险。另一方面，目前在油色谱的使用上采用标准油样进行装置性能测试时，在通过配油装置配置好测试油样后需要进行油样转移，但在转移到专用储油罐及后期的搬运过程中，存在一定的困难，标准油样配置装置体积过于庞大，难以搬运，效率低，装车及卸车工作量极大，需要叉车或者吊车配合进行装卸车等，成本压力与日俱增［3］。
3 装置设计初衷
目前对于油色谱的使用，尤其在进行在线监测工作上，在采用标准油样进行装置性能测试时，在通过配油装置配置好测试油样后需要进行油样转移，但在转移到专用储油罐及后期的搬运过程中，存在前文所述的诸多困难，同时购置整套配油储油装置需要投入较大的成本，不利于企业的效益提高及相关电力工作的开展。本文提出一种免转移一体化标准油配油储油装置，装置可实现标准油样（包括进标气和油样平衡）的配置，并实现油样加压储存操作。为了提高使用的便捷性，本装置无需配置后续的转移动作，其小巧轻便的设计能在现场直接开展油样配置及测试。通过本项目装置的研制与使用，能提升色谱在线监测装置的测试效率，减少人员工作量，有效缩减配油装置的购置成本［4］。
4 免转移一体化标准油配油储油装置构成
设计一种免转移一体化标准油配油储油装置，主要包括储油罐、循环泵、排油气口等。储油罐的底部与循环泵进口相连接，循环泵的出口则与排油气口相连接。循环泵的出口与排油气口连接管道上设有注气口，储油罐的底部则设计有出油嘴。排油气口通过排油气软管与储油罐连接，该装置所使用的油气软管选用的是螺旋状油气软管，并在储油罐内部设计活塞，这样排油气软管通过活塞更方便，可实现现场在线色谱检测。具体来说，进出油嘴与储油罐连接，管道上增设开关阀，排油气口上增设球阀。所有注气口均设计有封头，当排油气软管穿过活塞底面中心时，弧面顶点恰恰位于活塞的底面中心。储油罐、循环泵、开关阀、球阀整个被安置在便携式箱体中。在配置标准油时，合格的油被注入标准油配置罐中，在油气推动下使得活塞运动。在满油状态下气源输出装置与标准油配置罐接口相连接，气源输出装置向罐内输入气源推动活塞运动，再通过注排气转化阀及时排出罐内气体。以配置浓度为依据，注入标准气体，确定最佳的循环时间。静置操作后二次排气成功，配置出标准油。免转移一体化标准油配油储油装置具有小型化、多功能等特点，操作方便。特别强调的是活塞外形及内部结构得到了优化。采取双导向结构，密封性能更强，内部储油腔集气结构也得到了优化设计，可以保证油腔内无明显气泡［5］。
5 装置应用亮点
免转移一体化标准油配油储油装置是一款功能强大、自动化程度高的油分浓度测定仪，将添加试剂、萃取、油水分离、测量、清洗排废集成于一个操作平台，有效提高样品前处理效率，减少有毒试剂对人员的伤害，并将分析工作者从繁琐的样品处理工作中解放出来。免转移一体化标准油配油储油装置实现了实时监测、人机交互及配置精准等一系列的功能，可在一台装置上实现油样配置、储存等工作，无需进行配置后的油样转移，减少企业成本的投入，有效提高企业效益及油色谱操作的安全性与效率。由于免去了配置后的油样转移与运输等繁琐步骤，因此优化了油色谱的在线监测及运维工作，不但便于携带，安全性能好，还能为电力系统提供创新的技术辅助手段。按照目前变电站内使用的数量来计算，其应用后将能减少油色谱设备运行的故障率，推广价值高。免转移一体化标准油配油储油装置的自动化优势主要体现在以下四个方面。
一是全自动流程，将添加溶剂、样品萃取、样品转移、样品位清洗、油水分离、硅酸镁吸附、测量、排废及分析报告生成集成于一体，全程无需人工操作，并可全自动测量油类、石油类和动植物油类含量。二是具有自动进样器系统，抽液系统、萃取系统、清洗系统、升降系统及360°旋转系统构成自动进样器，配备专用萃取杯，可采集完水样直接上机，水样无需转移。三是具有无限循环测样系统，在油样测试过程中，可以实时添加新的水样，实现水样的无限循环测量，使仪器在不中断运行的情况下，连续不间断测量不低于20个样品。四是自动进样器设置专用样品清洗位，每个样品萃取完成后，清洗系统启动，抽取试剂和清洗水全面清洗各管路、泵阀系统，尽可能降低交叉污染。
6 装置应用反馈
某水电站根据油气色谱监测需要引入免转移一体化标准油配油储油装置，无需人员随机操作，操作人员在放好油样后，设置油样编号和位置，启动测试，即可全自动完成进样、测试。操作界面简便，具有自检自诊、故障预报等优点。从其使用反馈看，效果理想。一是仪器自动化程度高，减少人为产生的误差，提高测量准确度及可重复性；二是对于苯和甲苯均可有效检出，对不同配比的标样，检测误差小于3%，使仪器真正为实际水样服务；三是可自动完成四氯乙烯检验、萃取剂添加、液液萃取、油水分离、动植物油分离、油分测量、管路清洗，试剂自动回收等过程。四是在一台装置上实现油样配置、储存等工作，无需进行配置后的油样转移，减少企业成本的投入，有效提高企业效益及油色谱操作的安全性与效率。五是优化了油色谱的在线监测及运维工作，大大减少油色谱设备运行的故障率。六是整个前处理系统采用全防腐材质，并且设置单独的清洗位，可对管路内壁、外壁、全管路进行模块化清洗，将交叉污染降至最低，真正做到了一键测试、一键排油、安全防误触，让绝缘油测试更加方便快捷。
7 装置应用建议
免转移一体化标准油配油储油装置采用模块化设计，由现场监测主机独立完成，现场监测主机包含色谱数据采集处理模块、油气分离模块、气体检测模块、气源模块等四个高集成模块和辅助单元，现场装配方便，维修便捷。整套系统闭环设计，在系统常规情况下不会出现故障，但是在特殊情况下，主机硬件系统一旦发生故障，在线系统具有自动复位功能，整套系统会自动重启，避免硬件死机、系统瘫痪等问题。在实际使用中也有相关的注意事项，运维单位必须将在线监测装置视为变压器的组部件之一，定期对其进行巡视、维护，并应注意变压器油温、负荷等的变化，对刚刚投入运行的在线监测装置宜增加巡视次数。
一是保证装置外壳的接地、屏蔽必须可靠。运行初期应注意对装置的读数和离线取样分析数据进行比较，并及时予以校正。二是及时检查气瓶压力是否在正常范围（依照现场厂家规定执行），发现压力异常应通知检修人员处理。三是应每4h对变压器油色谱在线监测装置进行一次检测，并实时上传数据，对于不符合要求的应进行整改。四是运维单位应做好监测数据的统计分析、运行总结工作。五是在线监测装置暂不能替代原有的离线取样测试，检修部门还应根据常规周期进行取样分析。当在线监测装置反映变压器色谱出现异常，应立即进行离线取样测试，并以后者为主要依据。六是运维人员巡视时应检查监测系统软件是否始终处于正常运行状态，当所用电切换时，应及时检查装置工作是否正常。
8 结束语
根据绝缘油标准并使用绝缘油标准工作油进行在线色谱监测装置的校准，可最大限度保证在线色谱监测装置检测的准确性。但受变压器绝缘油标准工作油制作、储存、校验分体式设计限制，一般无法实现现场现配现用。针对分体式设计模式下装置数量多、体积大、重量大、不方便运输等现实难题，研究免转移一体化标准油配油储油装置，全过程自动化操作、一体化运行，将合理规避油样配置后的转移问题，让油样配置储存集成化，切实减少企业成本投入。作为电力系统新的技术辅助，免转移一体化标准油配油储油装置具有较高的推广价值。
