徐松1 王世有2
1.云南电网有限责任公司文山供电局；2.大连世有科技电力科技有限公司
搞要：根据国家电网变电设备在线监测装置质量提升方案，变压器油中气体在线监测周期需设置每两个小时采样一次。通过连续的不间断的测量，以发现突发性故障特征气体升高的现象。为保障变压器安全运行，对于变压器的检测数据必须提高精度，持续监测。因此，对于变压器油中气体在线监测系统来说，需要有高效的脱气技术，稳定的载气供给，高精的检测器件来保证检测数据的可靠性、及时性以及有效性。
关键词：真空搅拌振荡技术；变压器油色谱在线监测；系统；运用
1 运用技术
新型的气源发生器变压器油色谱在线监测系统包括监测装置、气体发生模块和储气装置，所述气体发生模块连接到监测装置的主控板上，所述储气装置一端与气体发生模块连接，另一端与监测装置连接，增加了产品的可靠性。在监测设备内部加装一个能实时产生气体的气体发生、净化模块，并通过恒定的压力将气体输出，后再通过管路连接接入设备之中，加上程序控制，在设备使用时能够实时、足量的提供设备需要的载气。
2 创新点
2.1真空与搅拌振荡脱气技术
采用的真空与搅拌振荡相结合的脱气技术可在低真空度条件下，利用搅拌的振子与溶质的真空挥发共同形成溶解气体的循环自激，在无任何介质介入的前提下，实现变压器油溶解气体的快速有效分离。脱气效率高、时间短、重复性好，避免对变压器绝缘油的污染。
2.2冷阱技术
在油色谱检测中存在油气分子对色谱柱活性物质的污染，这将严重影响色谱柱的分离效果，降低色谱柱使用寿命。通常采用活性剂（如活性碳等）对分离出来的故障气体进行吸附过滤，可有效降低油气对色谱柱污染。但活性剂的活化再生特性无法满足在线监测系统长时期稳定运行要求。
冷阱是在一定的低温环境下，将变压器油C3以上有机物挥发成份实现有效冷凝，彻底避免油气对色谱柱的污染，实现系统免维护要求。
2.3复合色谱柱技术
用复合单柱取代双柱，简化系统结构。复合色谱柱在一定温度环境下，可有效分离H2、CO、CH4、C2H6、C2H4、C2H2等故障气体，且在不同恒温条件下，各气体出峰面积不变，不影响系统数据处理的捕峰条件，适用于现场安装的变压器油色谱在线监测装置。复合色谱柱具有柱效率高，抗污染性能好，使用寿命长等特点。
2.4气体检测器技术
采用集成传感技术，敏感元件和控制电路集成在独特的陶瓷硅芯片上，对应设计的故障气体受检气室，具有最小的死体积，可大大提高检测灵敏度。
和FID、TCD传感器相比，不怕中毒，寿命长。和其他非色谱检测法对比，检测器构造简单，体积小巧，检测灵敏度高。
2.5载气发生模块技术
载气发生模块包括载气发生源，净化装置、载气存储装置，载气流量调节装置与控制系统。利用气体压缩机，将压缩空气净化处理后存储到储气罐中，通过压力开关，压力传感器控制气体压缩机工作，保证监测装置持续、有效运行，不需要使用高压载气瓶。采用高分子纳米技术的气体净化装置可以。
3 预期成果
气源发生器变压器油色谱在线监测系统，使用真空搅拌振荡脱气技术，采用高性能嵌入式处理器，能够使色谱在线监测系统更加稳定可靠。项目研究预期达到的成果有以下几个方面：
●在线检测H2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2的浓度及增长率。采用微水监测单元检测油中微水H2O；
● 定量清洗循环取样方式，真实地反应变压器油中溶解气体状态；
● 油气分离安全可靠，不污染，排放和不排放变压器油可由用户自己选择；
● 采用专用复合色谱柱，提高气体组分的分离度；
● 采用进口特制的检测器，提高烃类气体的检测灵敏度；
● 高稳定性、高精度气体检测技术，误差范围为 ± 10%；
● 成熟可靠的通信方式，采用标准网络协议，支持远程数据传输；
● 数据采集可靠性高，采用过采样技术先进的高速模数转换器，24位分辨率，自动校准；
● 多样数据显示及查询方式，提供报表和趋势图，历史数据存储寿命为10年；
● 环境适应能力强，成功应用于高寒、高温、高湿度、高海拔地区；
● 抗干扰性能高，电磁兼容性能满足 GB/T17626 与 IEC61000 标准；
● 提供有两级报警功能，报警信号可远传；
● 开放的数据库，可接入电力系统局域网；
● 更快的分析周期，最小监测周期为40-60分钟，可由用户自行设置；
● 油气分离速度快，仅需10分钟多钟左右，采用特殊的环境适应技术，消除温、湿度变化对气体分配系数的影响；
● 分析后的油样采用脱气和缓冲处理技术，消除回注变压器本体的油样中夹杂的气泡，多层隔离式回注油技术，绝对保证载气不会带进变压器本体中；
● 采用双回路多模式恒温控制，控温精度达 ± 0.1 ℃，设备配有自动恒温工业空调；
● 采用嵌入式处理器控制系统，将油气分离、数据采集、色谱分析、浓度计算、数据报警、设备状态监控等多功能集于一体，不会出现数据丢失等情况，大大提高了系统的可靠性和稳定性；
● 功能接口电路采用光耦隔离设计，进一步提高系统抗干扰性能；
● 采用以太网方式，可实现全数字、远程数据传输、控制和参数设置；
● 加强系统故障诊断功能，提供改良三比值法、大卫三角法和立方体图示法，给出诊断结果；
● 加强系统自检，增加远程维护功能，提供设备异常事件报警；
● 支持 61850通讯协议，提供同类监测设备组网功能，可实现某一区域的集中远程诊断；
● 可扩展性高，可便捷的与其它监测装置集成；
● 无钢瓶设计，不需要每年更换载气，大大减少了售后维护量，并且没有高压容器在变压器旁，设备安全性得到充分保障，没有任何安全隐患。
图17 现场安装示意图
4 技术性能指标
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5 结语
此技术的研究可提升变压器油中溶解气体在线监测装置使用效果和运行可靠性，充分发挥监测装置的作用，保障变压器安全稳定运行，切实做到实时监视设备状态，及时准确检出设备异常，避免重大设备事故发生。并可以减低在线监测装置的误报率、漏报率、故障率，提高数据准确率。
该项目推广后，能够大幅度提高大型变压器的状态监测水平，及时发现潜伏的内部故障。以一台三相220KV、180MVA变压器为例，如发生故障，维修费用为数十万元，以每度电0.5元计算，停电一天直接损失可达百万元（24小时×120×103千瓦×0.5）。变压器及系统安全运行，关系到电力企业经济效益和工农业及人民生活用电的可靠性，对工农业生产及居民生活用电造成的间接损失更大。
另外，该变压器油色谱在线监测装置不需要人为的去更换气瓶，同时也不需要定期的去对载气钢瓶进行监测，大大的节约了人力、物力、财力成本。创造了良好的社会效益，为智能电网在线监测提供了新一代高、精、尖、特、专的监测产品。
论文作者:徐松1,王世有2
论文发表刊物:《基层建设》2015年15期供稿
论文发表时间:2015/12/25
标签：在线论文; 色谱论文; 变压器论文; 气体论文; 装置论文; 技术论文; 脱气论文; 《基层建设》2015年15期供稿论文;