變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)
概述
實施電力變壓器故障診斷，對于提高整個電力系統(tǒng)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(shè)備內(nèi)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(shè)備的運行狀況。其主要優(yōu)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(fù)雜，需要大量熟練的業(yè)人員進行跟蹤檢測分析。另外，為了使氣相色譜能夠穩(wěn)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(wěn)定），從而導(dǎo)致較高的運行管理費用。隨著我國電力向大電網(wǎng)，大機組，高容量，高電壓等的迅猛發(fā)展，對關(guān)鍵電力設(shè)備運行狀態(tài)的實時把握提出越來越高的技術(shù)要求，變壓器油色譜在線監(jiān)測從本質(zhì)上改變了傳統(tǒng)的變壓器油監(jiān)測方式，不但提高了企業(yè)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(jiān)測裝置嚴格以電工委員會（IEC）標準及中國電力行業(yè)變壓器油監(jiān)測國家標準（GB）為研發(fā)依據(jù)，在傳統(tǒng)色譜分析技術(shù)基礎(chǔ)上經(jīng)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(yè)變壓器油監(jiān)測國家標準為試驗研發(fā)依據(jù)，結(jié)合色譜分析技術(shù)新成果，吸收國內(nèi)外油色譜在線監(jiān)測裝置的現(xiàn)場運行經(jīng)驗，研究開發(fā)的新一代油色譜在線監(jiān)測裝置產(chǎn)品?？赏瑫r進行單氫、多組份、全組份油中溶解故障氣體的監(jiān)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(jiān)測變壓器等油浸式電力高壓設(shè)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(tǒng)早期預(yù)報設(shè)備故障隱患信息，避免設(shè)備事故，提高設(shè)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(xué)指導(dǎo)變壓器等油浸式電力高壓設(shè)備運行檢修。避免事故發(fā)生，減少重大損失，大程度的提高了設(shè)備運行的可靠性。廣泛適用于電力行業(yè)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(shè)備的運行狀態(tài)監(jiān)測。
油色譜在線監(jiān)測裝置工作原理
變壓器油色譜在線監(jiān)測裝置是采用氣相色譜分析原理，實現(xiàn)變壓器油中溶解氣體的在線監(jiān)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(nèi)部故障診斷的指標。
變壓器油色譜在線監(jiān)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(nèi)部油泵進行油樣循環(huán)，在真空環(huán)境以及磁力攪拌作用下實現(xiàn)油氣快速分離，通過冷阱技術(shù)除雜后，將故障特性氣體導(dǎo)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?qū)收咸匦詺怏w逐一進行檢測，并將故障氣體的濃度特性轉(zhuǎn)換成電信號。數(shù)據(jù)采集器中心CPU對電信號進行轉(zhuǎn)換處理、存儲。數(shù)據(jù)采集器嵌入式工控機通過RS485通訊模式獲取本機日常監(jiān)測原始數(shù)據(jù)。嵌入式數(shù)據(jù)分析軟件對數(shù)據(jù)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(tǒng)對變壓器油色譜數(shù)據(jù)進行綜合分析診斷，實現(xiàn)變壓器故障的在線監(jiān)測分析。同時數(shù)據(jù)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(tǒng)。油中微水檢測系統(tǒng)通過業(yè)的外置微水在線檢測裝置實現(xiàn)，并將檢測數(shù)據(jù)導(dǎo)入油色譜在線監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)變壓器運行狀態(tài)的綜合診斷。
單臺數(shù)據(jù)采集器采集分析獲得的變壓器油運行狀態(tài)數(shù)據(jù)經(jīng)局域網(wǎng)交換機上傳至系統(tǒng)后臺主控計算機。數(shù)據(jù)經(jīng)系統(tǒng)用綜合分析與故障診斷軟件處理，實現(xiàn)報表、數(shù)據(jù)趨勢分析、故障診斷與報警、TCP/IP、GPRS等方式數(shù)據(jù)遠程傳輸與控制等系統(tǒng)功能，并形成后臺主控計算機統(tǒng)一控制的網(wǎng)絡(luò)式油色譜在線監(jiān)測裝置。
系統(tǒng)構(gòu)成
變壓器油色譜在線監(jiān)測裝置主要由油路循環(huán)系統(tǒng)、油氣分離系統(tǒng)、冷阱、載氣調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、油中特性故障氣體色譜檢測單元、故障診斷與數(shù)據(jù)管理軟件（由工業(yè)控制計算機及操作系統(tǒng)構(gòu)成）、通訊網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)遠程控制與訪問軟件組建而成。
TOM-6000型系統(tǒng)是結(jié)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(jīng)驗，并總結(jié)國內(nèi)外油色譜在線監(jiān)測的優(yōu)缺點，傾心打造而成。該系統(tǒng)保持了我公司產(chǎn)品向來所具有的穩(wěn)定性、可靠性、準確性等方面的優(yōu)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(huán)取樣方式，真實地反應(yīng)變壓器油中溶解氣體狀態(tài)；
♦ 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(fù)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(wěn)定性、高精度氣體檢測技術(shù)，誤差范圍為 ± 10%；
♦ 成熟可靠的通信方式，采用標準網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，支持遠程數(shù)據(jù)傳輸；
♦ 數(shù)據(jù)采集可靠性高，采用過采樣技術(shù)Δ－∑模數(shù)轉(zhuǎn)換器，24位分辨率，自動校準；
♦ 多樣的數(shù)據(jù)顯示及查詢方式，提供報表和趨勢圖，歷史數(shù)據(jù)存儲壽命為10年；
♦ 環(huán)境適應(yīng)能力強，成功應(yīng)用于高寒、高溫、高濕度、高海拔地區(qū)；
♦ 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(shù)據(jù)庫，可接入電力系統(tǒng)局域網(wǎng)；
此外，TOM-6000型系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計，高性能嵌入式處理器的應(yīng)用使色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠，并具有下列特點：
♦ 更快的分析周期，小監(jiān)測周期為40-60分鐘，可由用戶自行設(shè)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(huán)境適應(yīng)技術(shù)，消除溫、濕度變化對氣體分配系數(shù)的影響；
♦分析后的油樣采用脫氣和緩沖處理技術(shù)，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(shù)，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(shè)備配有自動恒溫工業(yè)空調(diào)；
♦ 采用嵌入式處理器控制系統(tǒng)，將油氣分離、數(shù)據(jù)采集、色譜分析、濃度計算、數(shù)據(jù)報警、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控等多功能集于一體，不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失等情況，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性；
♦ 功能接口電路采用光耦隔離設(shè)計，進一步提高系統(tǒng)抗干擾性能；
♦ 采用以太網(wǎng)方式，可實現(xiàn)全數(shù)字、遠程數(shù)據(jù)傳輸、控制和參數(shù)設(shè)置；
♦ 加強系統(tǒng)故障診斷功能，提供改良三比值法、大衛(wèi)三角法和立方體圖示法，給出診斷結(jié)果 ；
♦ 加強系統(tǒng)自檢，增加遠程維護功能，提供設(shè)備異常事件報警；
♦ 支持 61850通訊協(xié)議，提供同類監(jiān)測設(shè)備組網(wǎng)功能，可實現(xiàn)某一區(qū)域的集中遠程診斷；
♦ 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用19”標準機箱和高集成模塊化設(shè)計，結(jié)構(gòu)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(jiān)測裝置集成；
♦ 無鋼瓶設(shè)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(shè)備安全性得到充分保障，沒有任何安全隱患。
技術(shù)參數(shù)
| 序號 | 技術(shù)參數(shù)名稱 | 提供值 | |
| 1 | 系統(tǒng)型號 | TOM-6000 | |
| 2 | 工作環(huán)境溫度 | -40℃～＋70℃ | |
| 3 | 工作環(huán)境濕度 | 相對濕度5～95%（裝置內(nèi)部既無凝露，也不應(yīng)結(jié)冰） | |
| 4 | 大氣壓力 | 70kPa～110kPa | |
| 5 | 工作電源 | AC 220 V±10% ， 50Hz | |
| 6 | 監(jiān)測組分 | H2、 CO、 CO2、 CH4、 C2H4、 C2H2、 C2H6、H20（可選）等7種氣體組分及微水、相對增長率及增長速度； 油中微水監(jiān)測可選 | |
| 7 | 分析診斷功能 | 通過改良三比值法、大衛(wèi)三角法及立方體圖示法對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析、診斷，并提供原始譜圖 | |
| 8 | 小檢測周期 | 40-60分鐘，可由用戶自行設(shè)定，默認24小時 | |
| 9 | 取樣方式 | 循環(huán)取樣，安全真實地反應(yīng)變壓器中氣體成份 | |
| 10 | 油氣分離方式 | 真空全脫氣方式 | |
| 11 | 數(shù)據(jù)存儲壽命 | ≥ 10 年 | |
| 12 | 配備載氣量 | 氣源發(fā)生器 | |
| 13 | 監(jiān)測氣體 | 測量范圍 | 低檢測 |
| 1） | H2 | 2 ～ 2000 µ l/l | 2µ l/l |
| 2） | CO | 5 ～ 20000 µ l/l | 5 µ l/l |
| 3） | CH4 | 0.2 ～ 2000 µ l/l | 0.1-0.5 µ l/l |
| 4） | C2H4 | 0.2 ～ 2000 µ l/l | 0.1-0.5 µ l/l |
| 5） | C2H6 | 0.2 ～ 2000 µ l/l | 0.1 -0.5µ l/l |
| 6） | C2H2 | 0.2 ～ 2000 µ l/l | 0.1-0.5 µ l/l |
| 7） | C02 | 25 ～ 20000 µ l/l | 25 µ l/l |
| 8） | H2O（可選） | 1 ～ 800 µ l/l | |
| 9） | 總烴 | 1 ～ 8000 µ l/l | |
| 10） | 總含氣量（可選） | 0.2 ～ 15% | |
| 14 | 穩(wěn)定性（測量偏差） | 同一試驗條件下對同一油樣的監(jiān)測結(jié)果偏差不超過 ±5%（中等濃度） | |
| 15 | 靜電放電抗擾度 | 4 ，± 8kV－± 15kV | |
| 16 | 電快速瞬變脈沖群抗擾度 | 4 ，± 4kV | |
| 17 | 浪涌（沖擊）抗擾度 | 4 ，± 4kV | |
| 18 | 耐地震能力：地震波為正弦波 持續(xù)時間：三個周波，安全系數(shù) 1.67 | 地震烈度 9 度地區(qū)： 地面水平加速度 0.4g ，地面垂直加速度 0.2g | |
| 地震烈度 8 度地區(qū)： 地面水平加速度 0.25g ，地面垂直加速度 0.125g | |||
| 地震烈度 7 度地區(qū)： 地面水平加速度 0.2g ，地面垂直加速度 0.1g | |||
| 19 | 存儲運輸限環(huán)境溫度 | -40 ℃ ～＋ 80 ℃ | |
| 20 | 外殼的防護性能 | 室外安裝部件（本系統(tǒng)和通訊控制單元） IP56 | |
| 21 | 外形尺寸 | 寬 535mm × 深 600mm × 高 1100mm | |
| 22 | 整機重量 | 125kg | |
更新時間：2024/1/17 14:57:22
