变压器油中溶解气体在线监测技术及应用研究解读

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变餐器教瞎藤线蘸谶接豢　

姜晓飞　，王鹏　

（１．陕西电力职工培训中心，陕西西安７１００３２；２．山东鼎超热电设计有限公司，山东济南２５０１０１）　

０　引言　

变压器是变电站的重要设备，是电力系统的枢　

纽环节，担负着电网的升压、降压和电压调节等重　

任．变压器能否安全正常运行直接关系到电网供电　

的可靠性与安全性。本文针对变电站大型油浸式变　

压器进行分析。　

长期以来，我国一直坚持以预防性试验（定期检　

修方式）及油中溶解气体的气相色谱分析对变压器　

的运行状况进行判断，对预防变压器重大事故的发　

生起到重要作用。但随着电力系统向大容量、高电压　

和结构复杂化发展．用电部门对电力系统的安全可　

靠性要求越来越高。采用定期检修的方式使很多设　

备存在过修或失修的问题。而利用气相色谱法检测　

油中溶解气体，是目前普遍应用且比较有效的变压　

器故障诊断方法，但从取油样～油气分离一色谱分　

析的全过程来看，存在着环节多、操作手续繁琐、试　

验周期长等弊病，而且必须由专业人员在专门的实　

验室进行处理分析，也就不可避免地引入较大的试　

验误差。对于发展较快的故障则检测不及时，难以充　

分发挥它的作用『ｌ＿。在这种状况下，开展变压器状态　

在线监测势在必行　

在线监测是运用传感技术、信息技术及计算机　

技术等先进手段．适时反映设备状态。在线监测技术　的特点是可以在变压器运行状态下进行连续或随时　

的监测与判断。　

１　油中溶解气体在线监测技术的原理　

正常运行的变压器油中溶解气体的组成主要是　

氧气和氮气。变压器经过长期运行，由于各种原因产　

生的局部过热和多次开断形成电弧，势必会使绝缘　

油及固体绝缘材料老化和分解产生少量的低分子烃　

类气体。这些故障特征的气体主要有：氢气（Ｈ　）、一　

氧化碳（ＣＯ）、甲烷（ＣＨ４）、乙炔（Ｃ：Ｈ２）、乙烷（Ｃ　Ｈ６）和　

乙烯ｆｃ　Ｈ４）。这些气体绝大部分都溶解于油中，若从　

油样分离出这些气体。通过分析各种气体成分的相　

GDDJ-DGA变压器油色谱在线监测装置

一、规定用途

GDDJ-DGA 变压器油色谱在线监测装置是用于电力变压器油中溶解气体的在线分析与故障诊断，适用于各种电压等级的电力充油变压器、电弧炉变压器、电抗器以及互感器等油浸式高压设备。

二、安全规程

从事本设备的安装，投入运行，操作，维护和修理的所有人员

◆ 必须有相应的专业资格。

◆ 必须严格遵守各项使用说明。

◆ 不要在数据处理服务器上玩电子游戏、浏览网页。

◆ 不要在数据处理服务器上任意安装软件，避免不必要的冲突。

违章操作或错误使用可能导致：

◆ 降低设备的使用寿命和监测精度。

◆ 损坏本设备和用户的其他设备。

◆ 造成严重的或致命的伤害。

三、GDDJ-DGA 变压器油色谱在线监测装置简介

GDDJ-DGA 变压器油色谱在线监测装置可实现自动定量循环清洗、进油、油气分离、样品分析，数据处理，实时报警；快速地在线监测变压器等油浸式电力高压设备的油中溶解故障气体的含量及其增长率，并通过故障诊断专家系统早期预报设备故障隐患信息，避免设备事故，减少重大损失，提高设备运行的可靠性。该系统作为油色谱在线监测领域的新一代

GDDJ-DGA变压器油色谱在线监测装置

2 产品，将为电力变压器实现在线远程 DGA 分析提供稳定可靠的解决方案，是电力系统状态检修制度实施的有力保障。

GDDJ-DGA 系统是结合了本公司在电力色谱自动全脱气装置运行中近二十年的成功经验，并总结国内外油色谱在线监测的优缺点，倾心打造而成。该系统保持了我公司产品向来所具有的稳定性、可靠性、准确性等方面的优势：

♦ 在线检测H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H2、C2H6、H20(可选)的浓度及增长率；

♦ 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；

变压器油中溶解气体在线监测装置在供电公司的实践探析

随着时代的进步和社会经济的发展，我国电力系统发展迅速，电网容量越来越大，电压等级越来越高，那么设备故障就会造成很大的影响，变压器作为非常重要的一个组成部分，就需要对其产生足够的重视，要有效监测变压器绝缘油中的气体。文章简要分析了变压器油中溶解气体在线监测装置在供电公司的实践，希望可以提供一些有价值的参考意见。

标签：变压器；供電公司；在线监测装置

1 前言

变压器是电力系统中非常重要的一个组成部分，它的运行状态将会直接影响到整个电力系统运行的经济性和安全性。因此，供电公司在日常工作中，就需要大力监测变压器绝缘油中的气体，如果有故障出现，可以及时发现，以便更加安全可靠的供电。以往采用的油色谱分析法，需要定期的检测和分析油样，因为有一定的周期间隔存在于油样的提取和检测之间，那么就无法实时准确的检测变压器油中的气体，无法检测出来那些突发故障，这样就不能全面排除变压器内部的故障。同时，因为取样试验有着较多的环节，很容易有失误出现，那么就会在很大程度上影响到数据检测结果的准确性。针对这种情况，就可以将变压器油中溶解气体在线监测装置给应用过来，可以对变压器内部故障及时的发现，同时，还可以有效监控变压器在工作过程中，油色谱数据的变化规律，在很大程度上来提升变压器运行的安全性和可靠性。

2 Hydran201i型油中气体在线监测装置

本油中气体在线监测装置是我国某科技公司开发的，首先在电化学气体监测器中，进入一个具有选择性的渗透膜，在电化学反应作用下，会有一个电信号出现，这个电信号和反应量有着一定的比例关系，可以有效检测主要故障特征气体，一氧化碳、氢气等都可以被检测出来，并且还可以将变压器油的变化趋势给反映出来。本装置不需要较多的辅助设备，并且没有较多的日常维护项目。因为溶解气体有着较强的复合性，那么要想准确的计算各种气体的数值，就需要将渗透系数的转换给利用过来，因此，相较于传统的检测方法，这种方法有着更大的准确性。另外，因为需要将渗透膜技术应用到装置中，那么就对渗透性提出了很高的要求，需要保证传递出来的气体，可以将变压器油中气体的含量给充分反映出来，同时，为了避免有渗漏或者污染问题出现于变压器油中，那么就对其隔离性提出了很高的要求。但是在应用的过程中，本设备没有较好的稳定性，并且会出现多种多样的故障类型，如损坏到传感器、通讯故障等等，无法将在线检测的量值给有效反映出来，并且时间-综合气体浓度的变化曲线也无法绘制出来，影响到了在线检测功能的发挥。那么通过分析本设备，将在线监测装置的硬件故障和信号传输故障给排除掉，对在线检测预警值进行合理设置，以便更加科学有效的进行检测。

3CIFNCr几TEC1N氏仪VK}ATION一目..............工业技术浅论变压器油中气体在线监测技术宋健圣(仙游县供电有限公司)摘要:本文着重介绍变压器油中气体在线监测技术在电力系统中的运用和认识󰀀关曰词变压器油在线监侧色谱分析传感器故障诊断中图分类号,TM7文献标识阅;A文草编号;1672-3791(2007)09(b卜0014-01，引言20世纪90年代以来.随着电力系统的迅猛发展和电力体制改革的不断深入，如何合理安排设备检修节省检修经费降低成本，已成为电力系统管理层的一个重要课题。在此背景下，随着现代测试技术(光电传感技术、红外检测技术、超声检侧伎术、总线信号传输技术等)、现代数字信号分析与处理技术(包括:数字滤波技术、时领分析技术，神经网络技术、模糊诊断技术、专家分析系统等)、现代计算机程序语言(VC++,Delphi,Foxpro,Matlab，Iabview等)等的发展，变电设备的状态监侧技术在全国电力系统得到了广泛的试点与应用。而变压器也是近年来事故率较高的设备.因此，监MI变压器的内部状态，及时发现内部故障，进而采取积极有效的措施，防止恶性事故的发生，是提高电力系统安全经济运行的重要环节。变压器油中气体在线监侧技术的运用及时解决了这一向题.下面我就变压器油中气体在线监测技术的工作原理、主要特点系统的体系结构.数据的工作流程、今后的主要工作等方面谈一下白己的认识。故陈组分(H,,CO,CO2,CH,C,H4,CxHa,C2Hn)全分析,(2)分析周期短。油路循环和待机30分钟后完成脱气、色谱分析全过程.其ftilII周期为1小时。基本上实现了连续监侧'(3)使用动态顶空脱气技术。油中各组分随载气经反复多次萃取，被收集到捕集器中进行浓缩然后被迅速吹扫到色谱柱中进行分析。特别适合用于低浓度的组分分析，具有脱气效率高，稳定性好的优点,(4)安装简便.现场色谱仪，通过C8铜管与变压器的进出口阀连接即可工作.主变无须停电，墓座做好后半天既可安装、调试完毕。(5)全方位的状态监控。通过无线传送可以随时了解系统的运行状态和各种工况条件，井可进行参数调整，实现系统的状态维护，从而大大地提高了系统安全可靠性,(6)工作站软件功能强大。通过客户端监控工作站可以收集数据以及监控和诊断设备故障,操作方便.功能强大。(3)应在已有的在线监测装里及系统的墓础上，利用网络平台，建立起省，市，县三级在线监测诊断中心，共享诊断中心的数据平台、按级做好日常数据维护工作.做到既有各自分工又有互相合作。(4)电研院应根据国家的有关标堆建立起相应的在线监All诊断标准.以便在线监测系统的实用化。(5)继续跟踪在线监测新技术的发展动向，不断提高在线监测系统的稳定性和可蠢性。2工作原理变压器油中气休在线监测技术就是采用色谱分析原理.应用动态顶空(吹扫一捕集)脱气技术和高灵敏度微桥式检T(;器，实现对变压器油中七种组分检测。整套系统集色谱分析、专家诊断系统、自动控制、通讯技术于一体.通过对绝缘油中(a`解气体的测量和分析，实现了对变压器内部运行抉态的在线监(#,能够及时发现和诊断其内部故障，随时q握设备的运行状况。弥补了试验室色谱分析监测周期长的不足，为保证变压器安全经济运行和状态检修提供了技术支持。其工作原理是:首先主机接到开机指令后，首先进行自检，然后启动油路循环系统.即油从变压器本体、阀门经铜管进入仪器、经泵和回油管再经另一阀门流回变压器本体.整机稳定后，停泵对存储在脱气装置内油进行脱气忘经过载气的反复萃取，样品组分披浓缩在捕集器中，用载气迅速吹扫到色谱柱中进行分离检侧。脱气室中的残油排入油箱。各组分的浓度被检测器检侧，转换成与浓度成正比例的模拟信号经模数转换，送入计算机，通过无线远程通讯，将数据传轴到色谱在线监测工作站，在工作站软件上对色谱敌据进行计算分析，可自动生成浓度变化趋势图，并通过专家智能诊断系统进行故障诊断.同时主机进入休眠状态，等待下次的开机指令。4系统的体系结构变电状态监测系统一般由智能诊断系统、变电站(发电厂)通信管理系统(CMU)和就地智能化监测单元(FMU)三级组成，系统分层分布式结构概念的提出是对传统绝缘在线监测的突破，一方面，它使得整套系统的结构非常清晰和简洁，另一方面.又使得底层各组成单元的功能独立、完整。任何一个单元异常不会影响其它设备的正常工作，同时系统的扩展、通讯方式的实现电极为方便。此网络结构简化了现场接线，提高了系统可靠性，易扩充性和兼容性7结语变压器油在线监测技术虽然得以较大的发展和应用，但在如何有效地保证微弱信号的真实性、系统的稳定性和抗干扰性能等方面还有待进一步研究与提高.随着信息技术的发展，特别是网络技术的发展，对在线监测技术提出了新的发展思路和方向。将WEBGIS技术、BROWSER/SERVER技术、Internet和Intrannet等新技术以及信息管理技术和先进数据库技术等与在线监测技术进行有机的集成.在线监测技术必然迈上一个新的台阶，并更好地服务于电力系统的生产、运行与管理，为状态维修体制的开展提供更有效的，更合理的、更科学的数据和技术支律，建立一个网络化、智能化、集成化的在线监侧网络系统是在线监测技术发展的必然需要，也是电力系统自动化技术管理发展的必然趋势。5系统的数据工作流程处于信号就地的检XIJ29采集到模拟信号，经过放大，补偿等处理后由就地摸块的A/D转换单元转换为数字量，经过MCU数据处理单元处理，由通讯模块以现场总线传输方式传物到主控室内的计算机工作站上，然后由安装在此工作站上的主控镇块将数据存放在Server,Oracle等高级关系型数据库中，井可以通过前面端开发软件调用教据库里面的数据，对设备的运行状态进行显示和打印、分析和诊断.参考文献[11高胜友，王昌长等，电气设备在线监测与故障诊断变压器油中溶解气体的监倒与诊断.清华大学出版社，2006,10,2.121孙才新，陈伟根，李俭，赓瑞金.电气设备油中气体在线监测与故障诊断技术科学出版社,2003,03,11.[3)电气设备在线监测与故障诊断处理技术实用手册.变压器油中溶解气体的监测与诊断.银声音傲出版社,2006.3主要特点(1)全组分分析。即能对变压器油中七种6今后的主要工作“)应尽快制定变压器油在线监测系统运行管理规定等规章制度，把现有的设备管起、运转起不断积累在线数据及其判断的经验.这是当务之急。(2)目前成熟的在线监m技术应在电力系统的统一部署下，有规划，有组织，按计划逐步推广应用，根设备的在线监测情况评价设备的健康水平，以制定相应的检修策略。科技资讯SCIENCE&下〔CHNOLOG丫INFORMATION