CN107436328A - 变压器绝缘油在线色谱分析仪的校准方法 - Google Patents

变压器绝缘油在线色谱分析仪的校准方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种变压器绝缘油在线色谱分析仪的校准方法，本方法在脱气装置连接定量取气管，定量取气管前端设置控制阀门；正常在线检测时控制阀门关闭，在需要与实验室离线检测结果进行比对校准时，控制阀门打开并且脱气装置气室与定量取气管内的气体浓度一致；定量取气管取气时分别调整脱气装置的平衡时间和抽真空次数；采集变压器绝缘油油样和定量取气管气样至实验室进行各类气体含量分析，分别得到油样和气样中各类气体的含量；设定在线色谱分析仪脱气装置对每种气体的脱气能力修正系数以及气体检测器对每种气体的分析精度修正系数，利用修正系数校准在线色谱分析仪的脱气能力和分析精度。本方法提高了检测精度及对变压器内部故障的诊断能力。

Description

变压器绝缘油在线色谱分析仪的校准方法
技术领域
本发明涉及一种变压器绝缘油在线色谱分析仪的校准方法。
背景技术
在现代生产活动过程中离不开电网提供的电能，而变压器是电网中重要的关键设备, 油浸式变压器的内部故障能够导致变压器绝缘油中溶解气体类型和浓度发生变化,利用绝缘油中溶解气体产生的机理可以诊断变压器内部是否存在放电性故障和热故障。绝缘油中溶解气体分析是诊断油浸式大型电力变压器潜伏性故障非常有效的方法，采用故障特征气体在线监测手段可以克服实验室离线试验周期长、操作环节多的缺点,能在线持续监测气体组分,及时发现潜在故障, 对实现状态检修具有重要作用，因此对绝缘油中溶解气体进行在线监测可以保证电网长期安全可靠运行。
变压器绝缘油中溶解气体进行在线监测的特点是自动取样、自动分析、人工不便于干涉，而且生产现场有安全方面的要求。因此绝缘油在线色谱分析仪与实验室所选用的色谱分析仪有很大的不同。但无论在线还是离线都不能直接对溶解在绝缘油中的故障气体进行直接检测，需要首先将绝缘油中溶解气体分离出来，再进行气体检测。因此不论是气体分离方式还是气体检测方法都有很大的不同，检测结果也存在差异。
通常变压器绝缘油中溶解气体离线检测脱气所用的方法为基于溶解平衡原理的机械振荡法，气体检测所用的检测器为氢火焰检测器（FID）或热导检测器（TCD）。机械振荡脱气法操作方便, 重复性较好,得出的分析结果反映了绝缘油中全部的溶解气体含量。氢火焰检测器（FID）突出优点是对几乎所有的有机物均有响应, 特别是对烃类化合物灵敏度高, 而且响应值与碳原子数成正比，对H2O、CO2等无机物不敏感，对气体流速、压力和温度变化不敏感，而且它的线性范围宽, 结构简单、操作方便。热导检测器（TCD）对所有的物质都有响应, 结构简单、性能可靠、定量准确、价格低廉、经久耐用, 又是非破坏性检测器。同时，实际生产过程中，绝缘油的离线检测每天要对仪器进行标定，因此，在严格按规程操作的前提下，检测结果准确可靠。
变压器绝缘油中溶解气体在线监测脱气所用的方法有真空取气法（包括动态顶空脱气法、波纹管法和真空泵法）和薄膜渗透法，这些方法在实际应用中可能存在脱气装置漏气、渗透膜老化等因素，与机械振荡法相比 存在脱气率差异的问题。气体检测所用的检测器有半导体检测器、催化燃烧型检测器、燃料电池型传感器、光声光谱检测器等，与离线检测方法相比，在线气体检测存在检测精度较低，重复性较差，自身不能对数据的准确性进行校准。因此在线气体检测结果需要与实验室离线检测结果进行比对，从而进行校准。
目前与实验室离线检测结果进行比对的方法是进行在线检测的同时，从变压器本体取油样送实验室进行离线检测，应用实验室检测数据对在线分析仪的参数进行调整，使得在线检测的结果与离线检测的结果一致。但是，由于引起检测误差的原因既有油气分离过程对结果的影响，也有气体检测过程对结果的影响，而且这两种影响均是非线性的。一般变压器绝缘油在线色谱分析仪要求分析的气体种类有6～9种，同时，所检测的各种气体的特性各不相同，所以由于以上各种原因对检测结果产生的影响也不相同。如此导致在对变压器绝缘油在线色谱分析仪的参数进行调整时，出现在线色谱分析仪对一种气体的检测数据与离线检测数据相一致时，其它几种气体的检测数据仍然与离线检测数据不一致，因此有必要对在线色谱分析仪现有的校准方法进行改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种变压器绝缘油在线色谱分析仪的校准方法，本方法克服了传统校准方法的缺陷，避免了在线检测过程中脱气效果、在线检测所使用的不同气体检测器、在线气体检测器由于设备磨损、老化及环境温度等因素对检测精度的影响，提高了检测精度及对变压器内部故障的诊断能力。
为解决上述技术问题，本发明变压器绝缘油在线色谱分析仪的校准方法包括如下步骤：
步骤一、在变压器绝缘油在线色谱分析仪的脱气装置连接用于离线检测取气的定量取气管，定量取气管前端设置控制阀门；
步骤二、在线色谱分析仪正常在线检测时控制阀门处于关闭状态，实现正常的在线检测功能；在需要与实验室离线检测结果进行比对校准时，控制阀门打开，使得在线色谱分析仪的脱气装置气室与定量取气管连通，当气体达到平衡状态时，脱气装置气室与定量取气管内的气体浓度一致；
步骤三、在定量取气管取气时，根据在线色谱分析仪脱气装置取气原理的不同，分别调整脱气装置的平衡时间和抽真空次数；
步骤四、采集变压器绝缘油油样和定量取气管气样至实验室进行各类气体含量分析，分别得到油样中各类气体的含量和气样中各类气体的含量；
步骤五、设定在线色谱分析仪脱气装置对每种气体的脱气能力修正系数K1(n)和在线色谱分析仪气体检测器对每种气体的分析精度修正系数K2(n)，
其中：K1(n)=油样离线分析气体含量值(n)/气样离线分析气体含量值(n)
K2(n)= 气样离线分析气体含量值(n)/在线检测分析气体含量值(n)
n为变压器绝缘油中所含的某种气体；
步骤六，采用脱气能力修正系数K1(n)校准在线色谱分析仪脱气装置对每种气体的脱气能力，采用分析精度修正系数K2(n)校准在线色谱分析仪气体检测器对每种气体的分析精度。
进一步，采集的变压器绝缘油油样和定量取气管气样分别在实验室进行各类气体含量的三次分析，并取三次分析的平均值。
进一步，当在线色谱分析仪脱气装置采用真空脱气法时，按照定量取气管的容积调整脱气装置的抽真空次数；当在线色谱分析仪脱气装置采用采用薄膜渗透法或顶空脱气法时，按照定量取气管的容积调整脱气装置的平衡时间。
进一步，所述定量取气管的容积为大于0ml、小于10ml。
由于本发明变压器绝缘油在线色谱分析仪的校准方法采用了上述技术方案，即本方法在变压器绝缘油在线色谱分析仪的脱气装置连接用于离线检测取气的定量取气管，定量取气管前端设置控制阀门；正常在线检测时控制阀门处于关闭状态，在需要与实验室离线检测结果进行比对校准时，控制阀门打开并且脱气装置气室与定量取气管内的气体浓度一致；定量取气管取气时，根据在线色谱分析仪脱气装置取气原理的不同，分别调整脱气装置的平衡时间和抽真空次数；采集变压器绝缘油油样和定量取气管气样至实验室进行各类气体含量分析，分别得到油样中各类气体的含量和气样中各类气体的含量；设定在线色谱分析仪脱气装置对每种气体的脱气能力修正系数和在线色谱分析仪气体检测器对每种气体的分析精度修正系数，利用脱气能力修正系数和分析精度修正系数校准在线色谱分析仪的脱气能力和分析精度。本方法克服了传统校准方法的缺陷，避免了在线检测过程中脱气效果、在线检测所使用的不同气体检测器、在线气体检测器由于设备磨损、老化及环境温度等因素对检测精度的影响，提高了检测精度及对变压器内部故障的诊断能力。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1为本方法中在线色谱分析仪脱气装置与定量取气管连接示意图。
具体实施方式
实施例如图1所示，本发明变压器绝缘油在线色谱分析仪的校准方法包括如下步骤：
步骤一、在变压器绝缘油在线色谱分析仪的脱气装置1连接用于离线检测取气的定量取气管2，定量取气管2前端设置控制阀门3；
步骤二、在线色谱分析仪正常在线检测时控制阀门3处于关闭状态，实现正常的在线检测功能；在需要与实验室离线检测结果进行比对校准时，控制阀门3打开，使得在线色谱分析仪的脱气装置1气室与定量取气管2连通，当气体达到平衡状态时，脱气装置1气室与定量取气管2内的气体浓度一致；
步骤三、在定量取气管2取气时，根据在线色谱分析仪脱气装置1取气原理的不同，分别调整脱气装置1的平衡时间和抽真空次数；使得在需要将在线和离线检测结果进行比对校准时所采集气体的浓度与正常检测时气体的浓度相一致。消除取气量不同所带来的影响；
步骤四、采集变压器绝缘油油样和定量取气管气样至实验室进行各类气体含量分析，分别得到油样中各类气体的含量和气样中各类气体的含量；
步骤五、设定在线色谱分析仪脱气装置对每种气体的脱气能力修正系数K1(n)和在线色谱分析仪气体检测器对每种气体的分析精度修正系数K2(n)，
其中：K1(n)=油样离线分析气体含量值(n)/气样离线分析气体含量值(n)
K2(n)= 气样离线分析气体含量值(n)/在线检测分析气体含量值(n)
n为变压器绝缘油中所含的某种气体；
通常变压器绝缘油中常见的溶解气体有氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烯、乙烷和乙炔等，而在线色谱分析仪脱气装置对每种气体的脱气能力各不相同，同样，在线色谱分析仪气体检测器对每种气体的分析精度也不相同，因此脱气能力修正系数K1(n)和分析精度修正系数K2(n)对应不同的气体成分；
步骤六，采用脱气能力修正系数K1(n)校准在线色谱分析仪脱气装置对每种气体的脱气能力，采用分析精度修正系数K2(n)校准在线色谱分析仪气体检测器对每种气体的分析精度。
优选的，采集的变压器绝缘油油样和定量取气管气样分别在实验室进行各类气体含量的三次分析，并取三次分析的平均值。从而保证油样和气样中各气体成分含量的分析精度。
优选的，当在线色谱分析仪脱气装置采用真空脱气法时，按照定量取气管的容积调整脱气装置的抽真空次数；当在线色谱分析仪脱气装置采用采用薄膜渗透法或顶空脱气法时，按照定量取气管的容积调整脱气装置的平衡时间。
优选的，所述定量取气管的容积为大于0ml、小于10ml。
本方法俗称二步法，既通过离线和在线的检测数据分析比对，实施在线色谱分析仪的校准；本方法在变压器绝缘油在线色谱分析仪的脱气装置部分增加一个用于离线检测取气的定量取气管，通过离线分析定量取气管内气样中各类气体含量与变压器绝缘油离线油样分析，找出在线色谱分析仪测量误差的产生原因；根据实际产生测量误差的原因对在线色谱分析仪的气体分离系数和色谱分析系数进行数值修正。从而有效提高变压器绝缘油在线色谱分析仪对变压器绝缘油中溶解气体分析的精度，有效提高变压器绝缘油在线色谱分析仪对变压器内部故障的诊断能力。
本方法解决了变压器绝缘油中溶解气体在线检测的脱气效果对检测精度的影响，不同的脱气方法、脱气设备磨损、老化等均对变压器绝缘油中溶解气体离线检测的脱气效果产生影响；解决了变压器绝缘油中溶解气体在线检测所使用的不同检测原理的气体检测器对检测精度的影响；解决了变压器绝缘油中溶解气体在线色谱分析仪由于设备磨损、老化及环境温度等因素对检测精度的影响。

Claims (4)

1.一种变压器绝缘油在线色谱分析仪的校准方法，其特征在于本方法包括如下步骤：
步骤一、在变压器绝缘油在线色谱分析仪的脱气装置连接用于离线检测取气的定量取气管，定量取气管前端设置控制阀门；
步骤二、在线色谱分析仪正常在线检测时控制阀门处于关闭状态，实现正常的在线检测功能；在需要与实验室离线检测结果进行比对校准时，控制阀门打开，使得在线色谱分析仪的脱气装置气室与定量取气管连通，当气体达到平衡状态时，脱气装置气室与定量取气管内的气体浓度一致；
步骤三、在定量取气管取气时，根据在线色谱分析仪脱气装置取气原理的不同，分别调整脱气装置的平衡时间和抽真空次数；
步骤四、采集变压器绝缘油油样和定量取气管气样至实验室进行各类气体含量分析，分别得到油样中各类气体的含量和气样中各类气体的含量；
步骤五、设定在线色谱分析仪脱气装置对每种气体的脱气能力修正系数K1(n)和在线色谱分析仪气体检测器对每种气体的分析精度修正系数K2(n)，
其中：K1(n)=油样离线分析气体含量值(n)/气样离线分析气体含量值(n)
K2(n)= 气样离线分析气体含量值(n)/在线检测分析气体含量值(n)
n为变压器绝缘油中所含的某种气体；
步骤六，采用脱气能力修正系数K1(n)校准在线色谱分析仪脱气装置对每种气体的脱气能力，采用分析精度修正系数K2(n)校准在线色谱分析仪气体检测器对每种气体的分析精度。
2.根据权利要求1所述的变压器绝缘油在线色谱分析仪的校准方法，其特征在于：采集的变压器绝缘油油样和定量取气管气样分别在实验室进行各类气体含量的三次分析，并取三次分析的平均值。
3.根据权利要求1或2所述的变压器绝缘油在线色谱分析仪的校准方法，其特征在于：当在线色谱分析仪脱气装置采用真空脱气法时，按照定量取气管的容积调整脱气装置的抽真空次数；当在线色谱分析仪脱气装置采用采用薄膜渗透法或顶空脱气法时，按照定量取气管的容积调整脱气装置的平衡时间。
4.根据权利要求3所述的变压器绝缘油在线色谱分析仪的校准方法，其特征在于：所述定量取气管的容积为大于0ml、小于10ml。
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