电力系统当中大量充油电气设备长期处在连续运行状态,设备内部的绝缘油和固体绝缘材料,在过热、放电等异常工况下,会发生分解反应,生成多种特征气体,这些气体会溶解在绝缘油内部。
变压器油色谱仪通过对油中溶解的多类气体组分开展分析,依靠气体组分种类、浓度水平以及变化趋势,来解读设备内部的运行状态,为设备状态评估提供依据。很多从业者对于这套检测体系,容易把关注点只放在最终的数值报告,忽略从样品到结论之间完整的逻辑链条。
油样本身的状态,会对最终分析结果产生直接影响。样品采集环节,容器材质、密封状态、采集之后的存放时间,都会改变油样内部溶解气体的实际含量。油样暴露在空气当中,部分小分子组分会向外逸散,外界空气也会融入油样,造成检测数值偏离设备内部真实情况。部分现场采集完成油样之后,没有及时送检,样品存放时间过长,得到的数据无法客观反映设备当下状态。样品采集不是简单的取样动作,它属于整套检测工作的起始环节,采集过程当中的规范执行,是后续分析具备参考意义的基础。
完成样品采集之后,油气分离是重要的过渡环节。需要把溶解在油液当中的各类特征气体释放出来,再送入后续分析单元。不同的油气分离模式,在处理效率、适用样品范围上存在区别,分离过程的恒温条件、密闭性,都会影响气体释放的完整程度。如果油气分离环节出现偏差,部分组分释放不充分,最终检测到的浓度就会低于实际溶解水平,进而干扰后续对于设备状态的判断。很多人会把全部误差来源归于仪器本体,实际上油气分离环节带来的波动,在实际工作当中占有不小比重。
得到混合气体之后,依靠色谱分离,将不同种类的气体组分逐个区分,再由检测器完成信号转化,生成色谱图谱。图谱上不同位置的峰对应不同气体种类,峰的面积对应对应组分的浓度。得到各类气体的具体数值,不等于直接得到设备故障结论。行业内会使用成熟的研判方法,结合多类气体之间的比例关系,浓度的绝对值,以及历史多组数据的变化趋势综合分析。单一时间点的数据只能代表采样那一刻的情况,部分潜伏性异常,短时间内气体浓度不高,但是会随着运行时间持续缓慢上升,只有对比多组历史数据,才可以捕捉到这种变化趋势。只看单次检测报告,容易漏掉早期潜伏的异常信号。
不同运行工况,也会干扰对检测数据的解读。设备投运初期,新绝缘油内部本身会带有少量气体;设备经过滤油、补油检修操作之后,油内溶解气体组成会出现改变。这类工况带来的气体变化,和设备内部故障产生气体,形成机理不一样。如果没有结合设备运行履历,直接套用研判公式,很容易出现误判。解读报告,需要同步参考设备投运时长、检修记录、负荷变化,把检测数据放到设备完整运行背景下做综合评估。
不同电压等级、不同类型充油设备,气体组分的基准水平并不统一。同一套检测数值,放在高电压主变,和放在普通配电设备上,代表的含义存在区别。不能套用统一的阈值标准去衡量全部设备,需要结合设备类型,参考对应行业标准,建立对应设备自身的历史数据基线。持续跟踪同一台设备不同周期的检测结果,观察气体变化速率,比单纯对照通用阈值更有参考价值。
变压器油色谱仪输出的数据,在电力设备全生命周期当中可以发挥多重作用。设备出厂交接阶段,可以用来验证设备出厂状态是否达标;设备正常运行阶段,可以周期性捕捉潜伏异常;设备完成检修之后,可以用来验证检修处置效果。在实际运维体系当中,它不是单独的故障报警工具,而是状态检修体系当中的数据来源。运维人员结合这套检测结果,搭配红外测温、绝缘电阻测试等其他试验项目的数据,多角度交叉印证,形成完整的设备状态画像。
随着电力行业向着状态检修模式转变,依靠定期停电试验的模式正在改变,更多依靠多维度在线、离线检测手段掌握设备情况。变压器油色谱仪作为离线检测的重要手段,和在线监测装置形成互补,在线系统完成高频次持续跟踪,离线检测可以完成复核确认。两者相互配合,进一步改善充油电气设备的状态感知能力,为电网设备稳定运行提供支撑。