變壓器油色譜在線監測系統

概述   

實施電力變壓器故障診斷，對于提高整個電力系統安全運行的可靠性是非常必要的。變壓器存在局部過熱或局部放電，故障部位的絕緣油或固體絕緣物將會分解出小分烴類氣體（如CH4、C2H6、C2H4、C2H2等）和其他氣體（如H2、CO等）。上述每種氣體在油中的濃度和油中可燃氣體的總濃度（TCG）均可作為變壓器設備內部故障診斷的指標。

一直以來，油中溶解氣體采用氣相色譜分析法作為故障診斷的常用方法來判斷?油類電力設備的運行狀況。其主要優點是能夠提供油中溶解的各種故障氣體濃度的定量分析。但其操作過程復雜，需要大量熟練的業人員進行跟蹤檢測分析。另外，為了使氣相色譜能夠穩定的工作，需要較長的準備時間（一般需要提十幾個小時通載氣使氣流穩定），從而導致較高的運行管理費用。隨著我國電力向大電網，大機組，高容量，高電壓等的迅猛發展，對關鍵電力設備運行狀態的實時把握提出越來越高的技術要求，變壓器油色譜在線監測從本質上改變了傳統的變壓器油監測方式，不但提高了企業管理運行效率，也有效保障了變壓器運行的可靠性。

TOM-6000變壓器油色譜在線監測裝置嚴格以電工委員會（IEC）標準及中國電力行業變壓器油監測國家標準（GB）為研發依據，在傳統色譜分析技術基礎上經過不斷的研究和完善，嚴格以電工委員會標準及中國電力行業變壓器油監測國家標準為試驗研發依據，結合色譜分析技術新成果，吸收國內外油色譜在線監測裝置的現場運行經驗，研究開發的新一代油色譜在線監測裝置產品。可同時進行單氫、多組份、全組份油中溶解故障氣體的監測：如氫氣(H₂)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH₄)、乙烷(C₂H₆)、乙烯(C₂H₄)、乙炔(C₂H₂)。自動、快速地在線監測變壓器等油浸式電力高壓設備的油中溶解故障氣體的含量及其增長率，并通過故障診斷家系統早期預報設備故障隱患信息，避免設備事故，提高設備運行的可靠性。并通過對故障特性氣體的分析診斷，及時捕捉變壓器故障信息，科學指導變壓器等油浸式電力高壓設備運行檢修。避免事故發生，減少重大損失，大程度的提高了設備運行的可靠性。廣泛適用于電力行業110KV及以上電壓等的電力變壓器，電弧爐變壓器，電抗器以及互感器等油?式高壓設備的運行狀態監測。

油色譜在線監測裝置工作原理

　　變壓器油色譜在線監測裝置是采用氣相色譜分析原理，實現變壓器油中溶解氣體的在線監測。當變壓器存在局部過熱或局部放電時，故障部位的絕緣油或固體絕緣物將會分解出小分子烴類氣體（如CH₄、C₂H₆、C₂H₄、C₂H₂等）和其他氣體（如H₂、CO、_、等）。上述每種氣體在絕緣油中的濃度和油中可燃氣體的總濃度（TCG）均可作為變壓器內部故障診斷的指標。

　　變壓器油色譜在線監測裝置運行時，采用差壓泵吸方式將變壓器油吸入到油樣采集單元中，通過內部油泵進行油樣循環，在真空環境以及磁力攪拌作用下實現油氣快速分離，通過冷阱技術除雜后，將故障特性氣體導入六通閥定量管。定量管中的混合故障氣體在載氣的推動下進入色譜柱，通過色譜柱對不同氣體具備不同的親和作用，將故障特性氣體依此分離。氣敏傳感器按出峰順序對故障特性氣體逐一進行檢測，并將故障氣體的濃度特性轉換成電信號。數據采集器中心CPU對電信號進行轉換處理、存儲。數據采集器嵌入式工控機通過RS485通訊模式獲取本機日常監測原始數據。嵌入式數據分析軟件對數據進行分析處理，分別計算出故障氣體各組份及總烴含量。再通過后臺主控計算機故障診斷家系統對變壓器油色譜數據進行綜合分析診斷，實現變壓器故障的在線監測分析。同時數據采集器可就地輸出多路無源觸點式報警信號直接進入用戶自控系統。油中微水檢測系統通過業的外置微水在線檢測裝置實現，并將檢測數據導入油色譜在線監測數據庫，實現變壓器運行狀態的綜合診斷。

　　單臺數據采集器采集分析獲得的變壓器油運行狀態數據經局域網交換機上傳至系統后臺主控計算機。數據經系統用綜合分析與故障診斷軟件處理，實現報表、數據趨勢分析、故障診斷與報警、TCP/IP、GPRS等方式數據遠程傳輸與控制等系統功能，并形成后臺主控計算機統一控制的網絡式油色譜在線監測裝置。

系統構成

　　變壓器油色譜在線監測裝置主要由油路循環系統、油氣分離系統、冷阱、載氣調節與控制系統、溫度控制系統、油中特性故障氣體色譜檢測單元、故障診斷與數據管理軟件（由工業控制計算機及操作系統構成）、通訊網絡及數據遠程控制與訪問軟件組建而成。

TOM-6000型系統是結合了本公司在電力色譜自動全脫氣裝置運行中近二十年的成功經驗，并總結國內外油色譜在線監測的優缺點，傾心打造而成。該系統保持了我公司產品向來所具有的穩定性、可靠性、準確性等方面的優勢：

♦ 在線檢測H₂、CO、CO₂、CH₄、C2H4、C2H2、C2H6、H20(可選)的濃度及增長率；

♦ 定量清洗循環取樣方式，真實地反應變壓器油中溶解氣體狀態；

♦ 油氣分離安全可靠，不污染，排放和不排放變壓器油可由用戶自己選擇；

♦ 采用用復合色譜柱，提高氣體組分的分離度；

♦ 采用進口特制的檢測器 ，提高烴類氣體的檢測靈敏度；

♦ 高穩定性、高精度氣體檢測技術，誤差范圍為 ± 10%；

♦ 成熟可靠的通信方式，采用標準網絡協議，支持遠程數據傳輸；

♦ 數據采集可靠性高，采用過采樣技術Δ－∑模數轉換器，24位分辨率，自動校準；

♦ 多樣的數據顯示及查詢方式，提供報表和趨勢圖，歷史數據存儲壽命為10年；

♦ 環境適應能力強，成功應用于高寒、高溫、高濕度、高海拔地區；

♦ 抗干擾性能高，電磁兼容性能滿足 GB/T17626 與 IEC61000 標準 ；

♦ 提供有兩報警功能，報警信號可遠傳；

♦ 開放的數據庫，可接入電力系統局域網；

此外，TOM-6000型系統采用了模塊化設計，高性能嵌入式處理器的應用使色譜在線監測系統更加穩定可靠，并具有下列特點：

♦ 更快的分析周期，小監測周期為40-60分鐘，可由用戶自行設置，推薦檢測周期為24小時檢測一次；

♦ 油氣分離速度快，僅需10分鐘多鐘左右，采用特殊的環境適應技術，消除溫、濕度變化對氣體分配系數的影響；

♦分析后的油樣采用脫氣和緩沖處理技術，消除回注變壓器本體的油樣中夾雜的氣泡，多層隔離式回注油（返油）技術，保證載氣不會帶進變壓器本體中；

♦ C2H2低檢測限可達 0.1-0.5 μ L/L ；

♦ 采用雙回路多模式恒溫控制，控溫精度達 ± 0.1 ℃ ，設備配有自動恒溫工業空調；

♦ 采用嵌入式處理器控制系統，將油氣分離、數據采集、色譜分析、濃度計算、數據報警、設備狀態監控等多功能集于一體，不會出現數據丟失等情況，大大提高了系統的可靠性和穩定性；

♦ 功能接口電路采用光耦隔離設計，進一步提高系統抗干擾性能；

♦ 采用以太網方式，可實現全數字、遠程數據傳輸、控制和參數設置；

♦ 加強系統故障診斷功能，提供改良三比值法、大衛三角法和立方體圖示法，給出診斷結果 ；

♦ 加強系統自檢，增加遠程維護功能，提供設備異常事件報警；

♦ 支持 61850通訊協議，提供同類監測設備組網功能，可實現某一區域的集中遠程診斷；

♦ 系統結構采用19”標準機箱和高集成模塊化設計，結構緊湊，安裝維護簡便，操作人性化；

♦ 可擴展性高，可便捷的與其它監測裝置集成；

♦ 無鋼瓶設計，不需要每年更換載氣，大大減少了售后維護量，并且沒有高壓容器在變壓器旁，設備安全性得到充分保障，沒有任何安全隱患。

技術參數