变压器绝缘油色谱试验自动进样系统的研究与应用

变压器绝缘油色谱试验自动进样系统的研究与应用

王政郭峰杨锟赵恒伟马霄霖

国网山东省电力公司滨州供电公司山东滨州256600

摘要：油色谱试验是指按照要求采集电气设备中的油样，将氢气、一氧化碳、二氧化碳及各类烃类气体从油中脱出，使用气相色谱仪分离和检测各气体组分，计算各气体组分浓度。本文研究了一种新型变压器绝缘油色谱试验自动进样系统，系统包括：气源部分，控制部分和执行部分。对油色谱自动进样系统的研究和设计具有一定的参考和借鉴意义。

关键词：变压器；油色谱试验；自动进样

1、研究背景

《变压器油中溶解气体分析和判断导则》中规定：对同一气体的两次进样的分析结果偏差，应在其平均值的±1.5%以内（即重复性在±1.5%以内）。根据重复性公式可知：两次进样所取得的试验结果是影响重复性的两个重要因素。

目前，绝缘油色谱分析试验样气注入的操作方式为：用1ml注射器抽取0.5ml样气，将注射器针头快速插入到色谱仪的进样口。再快速推动注射器芯子将样气注入色谱仪内进行检测。样气注入的速度和体积，完全凭操作人员的手感来控制。色谱仪进样口存在约0.3Mpa左右的载气压力，对注射器进样形成一定的阻力，另外进样口的密封垫作为一种硅胶材料，在进样时对针头具有较大摩擦力。各种阻力的存在造成进样时用力把握不准，很难保证注射器的匀速推针进样，进而导致两次进样的操作速度不一致，导致进样浓度存在差异，导致重复性达不到±1.5%以内，试验数据不合格。试验成功率不能保证100%完成，试验人员需要重返变电站进行再次取样，额外增加了工作量。因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种变压器绝缘油色谱试验自动进样系统，是非常有必要的

2、自动进样系统组成

变压器绝缘自动进样系统采用气动伺服系统，由控制器、电-气控制元件、气动执行元件和反馈器件（传感器）组成。如下图1所示。控制器采用可编程控制器器件，电-气控制元件为电气比例阀、电气伺服阀和电气开关阀；气动执行元件一般为气缸，气动执行元件主要用于作直线往复运动，反馈器件一般指位移传感器、速度传感器等。

《GB/T7252-2001变压器油中溶解气体分析和判断导则》中，为了防止漏气、防止样品失真、防止操作条件变化，在进样时要求试验人员将注射器垂直插入进样口内，推针、取针在1s内完成，因此设计的样气注入速度要满足一定范围要求。

在设计中共分为3个大部件，分别为气源部分，控制部分和执行部分。气源部分采用活塞式空气压缩机，其具有压强高、稳定性高、体积小、易维护的优点。控制部分有两大部件分别为动作速度控制部位和动作方向控制部分。动作速度控制部分采用调压阀系统压力与速度乘正相关关系，通过对压力的控制来实现速度的控制。动作方向控制部分，采用二位五通电磁阀，二位五通电磁阀可以配合双作用气缸实现双向控制。控制结构图如下图2所示：

执行部分分为注射器插拔针执行部和注射器身转动执行部分，注射器插拔针部分采用双作用气缸，并采用杆侧法兰型结构进行固定，插拔针动作执行部分作执行部分驱动注射器实现设定的动作速度注射器身转动部分实现注射器水平状态与垂直状态的切换，完成取样到准备进样的转换。主要有两大部件构成分别为传动部分和摇动型双作用气缸，传动部分采用连接转轴，其动稳定性更高，设计结构简单，传动效率高。自动进样系统能够实现6个状态的变换，分别为装入态、准入态、插入态、注气态、拔出态、恢复态。

3、系统测试

系统设计的样气注入速度2mm/s±2%。小组通过流量传感器对注射流量进行检查，通过流量值和注射器截面积，换算出注射器注射速度。统计了25台220kV变压器的油色谱试验数据，每台主变作2次试验，对样气注入速度进行计算。统计了50次试验数据，样气注入速度实测值平均为2.05mm/s，波动值小于2%。

设计的系统具有如下效果：1、降低重复性偏差。分别统计手动进样和自动进样的样本数据，对比分析试验结果重复性在±1.5%之内的样本次数。2、节省工作时间。使用油色谱注射器匀速推进仪，可以使试验过程变得简单有序，减少试验人员人工操作的次数，试验准确度更高，提高了色谱分析试验进样的重复性结果，节省了时间。3、降低成本和安全风险

消除了人工操作时注射器针头弯曲的现象，减少了针头的使用量；同时杜绝了由于进样口存在一定压力，容易造成注射器活塞顶出，对操作人员可能引起的人身伤害。

4、总结

变压器油色谱分析是判断其运行状态的重要手段，定期对变压器进行油色谱试验分析是非常必要的，是其故障诊断的重要依据。目前全国电力用油行业油色谱试验进样主要采用手动进样方式，因此设计的新型的变压器绝缘油自动进样系统在电气试验作业中应用非常广泛。

参考文献

[1]中华人民共和国国家发展与改革委员会.电力变压器试验导则.JB/T501-2006.