摘 要：在特高压变电站中，注油设备众多，如变压器、换流变压器、高抗等，油谱在线监测系统成为运行人员分析油浸式 设备是否存在问题的一个有效手段，从故障类型及气体特征来分析，并总结平时遇到此类事件的处理方法，提出可行性建议措 施，为油浸式设备的运行与维护提供帮助。 关键词：变电运维；油谱；在线监测系统；应用
随着社会的发展，对电力的需求也不断扩大，电网的设备 也在不断的增加，变电运维的压力也不断增大，如今随着局放 在线监测、油谱在线监测、SF6 在线监测等一系列智能辅助系 统的应用，可以辅助我们及时发现隐患，并扼杀在摇篮之中。本 文将分析油谱在线监测系统在特高压变电运维的应用。
1 油谱在线监测系统在特高压变电站中应用的重要性
特高压变电站变压器、换流变、高抗等注油设备众多，变压 器油作为绝缘和散热介质，在运行过程中，变压器油和设备中 的绝缘材料在电场与磁场的作用下，会逐渐老化和分解，产生
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一氧化碳、二氧化碳、氢气以及少量低分子烃类等气体，并溶解 于绝缘油中。当存在隐患或者故障时，这些气体会迅速产生，通 过油谱在线监测系统的定期检测，运行人员可根据微小的气 体含量变化以及新增的气体，来判断设备的运行状况，并结合 带电检测等手段合密切监视气体发展情况，做好综合分析处 理。
光谱学与光谱分析2 变压器等设备故障诊断相关知识
2.1 变压器油中溶解气体的来源
变压器油中溶解气体的主要来源有空气的溶解、正常运行 下产生的气体、故障运行下产生的气体。一般变压器油中溶解 气体的主要成分是氧和氮，它们都是来源于空气在油中的溶 解。正常运行中变压器内部绝缘油和固体绝缘材料会缓慢老 化。故障运行下产生的气体主要是在热、电和机械应力的作用 下绝缘材料发生裂解而产生。
2.2 变压器等设备产气故障类型及油中气体特征
2.2.1 过热故障。
过热按温度高低，可分为低温过热（150℃ 以下）、中低温过热（150℃～300℃）、中温过热（300℃～700℃） 和高温过热（700℃以上）。热点只影响到绝缘油的分解而不涉 及固体绝缘的裸金属过热性故障时，产生的特征气体主要是甲 烷和乙烯，一般二者之和占总烃的 80%以上。当故障点温度较 低时，甲烷占的比例大，随着热点温度的升高（500℃以上），乙 烯、氢组分急剧增加，比例增大。当严重过热（800℃以上）时，也 会产生少量乙炔，但其最大含量不超过乙烯量的 10%。涉及固 体绝缘的过热性故障时，除产生上述的低分子烃类气体外，还 产生较多的 CO/CO2。随着温度的升高，CO/CO2 比值逐渐增大。
2.2.2 放电故障。
放电又可分为局部放电、火花放电和高能 量放电三种。电弧放电属于较严重的放电现象，故障气体的特 征是乙炔和氢占主要部分，其次是乙烯和甲烷。火花放电属于中等放电现象，故障产生的主要气体成分也是乙炔和氢，其次时 甲烷和乙烯。局部放电的主要特点是低能量、低密度，外部表现 不明显，但作用时间长，H2、CH4 等特征气体会持续增长，因此通 过油谱分析可以有效地诊断局部放电故障。这种故障中产生 的氢组分最多，其次是甲烷，当放电能量高时，会产生少量的乙 炔。
2.2.3 受潮故障。
司马辽太郎设备内部进水受潮也是一种内部潜伏性故 障。在设备内部进水受潮时，油中水分和带湿杂质易形成“小 桥”，或者固体绝缘中含有的水分加上内部气隙空洞的存在，共 同加速绝缘电老化过程，并在强烈局部放电作用下，放出氢气。 另外，水分在电场作用下发生水解作用，水与铁又会发生电化学 反应，都可产生大量的氢气。
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3 特高压油谱在线监测系统应用
3.1 特高压变压器（高抗）油谱在线监测装置阈值设定 阈值分注意值 1、注意值 2 和告警值三种，包括乙炔、氢气 和总烃等特征气体含量、绝对增量和相对增长速率三部分(这只 针对油谱装置精度满足要求的情况)。
3.2 阈值计算及处置策略
3.2.1 数据采集周期。特高压变压器（高抗）油谱在线监测 装置数据采集周期应不大于 4 小时，当监测数据出现异常增长 或判断设备内部存在缺陷时，宜将装置数据采集周期缩短至最小检测周期。
3.2.2 计算公式。
特高压变压器（高抗）油谱在线监测装置 特征气体的绝对增量和相对增长速率分别按以下方式计算：
1.
绝对增量，即每运行周产生某种特征气体的差值，按下 式计算：
γa=Ci，2-Ci，1 （1）
式中：γa——绝对增量，μL/L·周；
Ｃi，2——装置对应特征气体的实时测量数据，μL/L；
Ｃi，1——装置对应特征气体参比值，按 3.2.3 原则计算。
1.
相对增长速率，即每运行周某种特征气体含量增加值相 对于原有值的百分数，按下式计算：
（2）
重烷基苯
式中：γｒ——相对增长速率，%/ 周；
Ci，2——装置对应特征气体的实时测量数据，μL/L；
Ci，1——装置对应特征气体参比值，按 3.2.3 原则计算。
3.2.3 参比值取值原则。
绝对增量 γa 和相对增长速率 γｒ 中参比值 Ｃi，1 指通过计算得到的装置对应特征气体含量，按以 下原则取值： （1）正常情况下，参比值取装置前 14 天 ~ 前 7 天之内测量 数据的算术平均值，且计算前应先剔除测量数据中的奇异值； （2）装置新投运或校准、检修后恢复运行的：如投运或恢复 运行不满 14 天，参比值取 7 天前实际运行天数测量数据的算术 平均值；如投运或恢复运行不满 7 天，参比值取第 1 天测量数据 的算数平均值，且计算相对增长速率时不折算至周。
3.2.4 油谱在线监测系统在特高压实际应用案例。
2 月 26 日，某特高压站油谱在线监测发现某线 B 相高抗乙炔含量快 速上升，突增到 4.28μL/L（25 日前一直稳定在 1.7μL/L 附近）， 同步离线油谱测试结果为 3.56μL/L。后续跟踪在线谱数据 27 日为 5.92μL/L，28 日 7.04μL/L，29 日 11.1μL（/ 离线数据同 步增长分别为 5.61、7.04、9.84）2020 年 02 月 26-27 日两次对某 线高抗 B 相进行现场高频、特高频局放、超声局放以及红外测 温等带电检测工作。放电信号同时呈现悬浮放电、绝缘缺陷两 种特征，可能为同一放电源多重局放特征或存在多个放电源。 局放定位分析放电源位于高抗 Y 柱区域。
4 结论
油谱在线监测系统是换流变压器等大型充油设备在不 停电条件下故障的早期预警及快速判断的重要手段。在特高压 日常运维中，确保油谱在线监测装置正常运行，通过对在线 监测数据的分析以及结合带电检测等方式对运行设备进行综 合诊断，提高了电网的运行可靠性。
参考文献
1.
李想.特高压变压器油谱异常告警分析[J].海峡科学，2017 （11）.
天津师范学院[2]鲁统贺.变压器油谱在线监测及故障诊断技术的应用[D].济 南：山东大学，2016.
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