变压器油色谱在线监测系统

概述   

实施电力变压器故障诊断，对于提高整个电力系统安全运行的可靠性是非常必要的。变压器存在局部过热或局部放电，故障部位的绝缘油或固体绝缘物将会分解出小分烃类气体（如CH4、C2H6、C2H4、C2H2等）和其他气体（如H2、CO等）。上述每种气体在油中的浓度和油中可燃气体的总浓度（TCG）均可作为变压器设备内部故障诊断的指标。

一直以来，油中溶解气体采用气相色谱分析法作为故障诊断的常用方法来判断?油类电力设备的运行状况。其主要优点是能够提供油中溶解的各种故障气体浓度的定量分析。但其操作过程复杂，需要大量熟练的业人员进行跟踪检测分析。另外，为了使气相色谱能够稳定的工作，需要较长的准备时间（一般需要提十几个小时通载气使气流稳定），从而导致较高的运行管理费用。随着我国电力向大电网，大机组，高容量，高电压等的迅猛发展，对关键电力设备运行状态的实时把握提出越来越高的技术要求，变压器油色谱在线监测从本质上改变了传统的变压器油监测方式，不但提高了企业管理运行效率，也有效保障了变压器运行的可靠性。

TOM-6000变压器油色谱在线监测装置严格以电工委员会（IEC）标准及中国电力行业变压器油监测国家标准（GB）为研发依据，在传统色谱分析技术基础上经过不断的研究和完善，严格以电工委员会标准及中国电力行业变压器油监测国家标准为试验研发依据，结合色谱分析技术新成果，吸收国内外油色谱在线监测装置的现场运行经验，研究开发的新一代油色谱在线监测装置产品。可同时进行单氢、多组份、全组份油中溶解故障气体的监测：如氢气(H₂)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH₄)、乙烷(C₂H₆)、乙烯(C₂H₄)、乙炔(C₂H₂)。自动、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，并通过故障诊断家系统早期预报设备故障隐患信息，避免设备事故，提高设备运行的可靠性。并通过对故障特性气体的分析诊断，及时捕捉变压器故障信息，科学指导变压器等油浸式电力高压设备运行检修。避免事故发生，减少重大损失，大程度的提高了设备运行的可靠性。广泛适用于电力行业110KV及以上电压等的电力变压器，电弧炉变压器，电抗器以及互感器等油?式高压设备的运行状态监测。

油色谱在线监测装置工作原理

　　变压器油色谱在线监测装置是采用气相色谱分析原理，实现变压器油中溶解气体的在线监测。当变压器存在局部过热或局部放电时，故障部位的绝缘油或固体绝缘物将会分解出小分子烃类气体（如CH₄、C₂H₆、C₂H₄、C₂H₂等）和其他气体（如H₂、CO、_、等）。上述每种气体在绝缘油中的浓度和油中可燃气体的总浓度（TCG）均可作为变压器内部故障诊断的指标。

　　变压器油色谱在线监测装置运行时，采用差压泵吸方式将变压器油吸入到油样采集单元中，通过内部油泵进行油样循环，在真空环境以及磁力搅拌作用下实现油气快速分离，通过冷阱技术除杂后，将故障特性气体导入六通阀定量管。定量管中的混合故障气体在载气的推动下进入色谱柱，通过色谱柱对不同气体具备不同的亲和作用，将故障特性气体依此分离。气敏传感器按出峰顺序对故障特性气体逐一进行检测，并将故障气体的浓度特性转换成电信号。数据采集器中心CPU对电信号进行转换处理、存储。数据采集器嵌入式工控机通过RS485通讯模式获取本机日常监测原始数据。嵌入式数据分析软件对数据进行分析处理，分别计算出故障气体各组份及总烃含量。再通过后台主控计算机故障诊断家系统对变压器油色谱数据进行综合分析诊断，实现变压器故障的在线监测分析。同时数据采集器可就地输出多路无源触点式报警信号直接进入用户自控系统。油中微水检测系统通过业的外置微水在线检测装置实现，并将检测数据导入油色谱在线监测数据库，实现变压器运行状态的综合诊断。

　　单台数据采集器采集分析获得的变压器油运行状态数据经局域网交换机上传至系统后台主控计算机。数据经系统用综合分析与故障诊断软件处理，实现报表、数据趋势分析、故障诊断与报警、TCP/IP、GPRS等方式数据远程传输与控制等系统功能，并形成后台主控计算机统一控制的网络式油色谱在线监测装置。

系统构成

　　变压器油色谱在线监测装置主要由油路循环系统、油气分离系统、冷阱、载气调节与控制系统、温度控制系统、油中特性故障气体色谱检测单元、故障诊断与数据管理软件（由工业控制计算机及操作系统构成）、通讯网络及数据远程控制与访问软件组建而成。

TOM-6000型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；

♦ 采用用复合色谱柱，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Δ－∑模数转换器，24位分辨率，自动校准；

♦ 多样的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；

此外，TOM-6000型系统采用了模块化设计，高性能嵌入式处理器的应用使色谱在线监测系统更加稳定可靠，并具有下列特点：

♦ 更快的分析周期，小监测周期为40-60分钟，可由用户自行设置，推荐检测周期为24小时检测一次；

♦ 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（返油）技术，保证载气不会带进变压器本体中；

♦ C2H2低检测限可达 0.1-0.5 μ L/L ；

♦ 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；

♦ 系统结构采用19”标准机箱和高集成模块化设计，结构紧凑，安装维护简便，操作人性化；

♦ 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。

技术参数