溶解氣體在線監測技術在狀態檢修中的應用

摘 要：隨著電力事業的快速發展，在變壓器的運行狀態下，由于受到各方面的影響，通過采用現代化的技術手段，能收到更好的實際效果。文章簡單介紹在線監測的特點和監測裝置原理，探討溶解氣體在線監測技術在狀態檢修中的應用。

關鍵詞：溶解氣體；在線監測技術；在線狀態檢修；應用

變壓器在線監測裝置作為溶解氣體變壓器作為電力系統的有效體現模式，要綜合考慮各種綜合因素，尤其是結合變壓器油中溶解氣體的成分采用實驗分析的方法，通過取樣、油氣分離、色譜分析等全過程的實現，更好的發揮出在線狀態下的檢修效果，實現整個電力運行的整體效應。

1 簡述變壓器溶解氣體在線監測的相關內容

1.1 整體概述

分析變壓器中溶解的氣體含量主要依賴于變壓器內部故障和溶解的特征氣體的種類的對應聯系，利用氣相色譜儀能夠正確地將油中氣體組成與含量比分析出，再根據所得的結果來正確分析出變壓器內部是否出現故障，判斷出故障的種類、具體位置、故障程度和演變方向，經過分析油中溶解的氣體，能夠進行初步判斷變壓器內部的故障，以便做好預防措施，同時對隨時監控變壓器的運行狀態和診斷早期故障有著十分重要的作用。

1.2 以特征氣體的組分和含量為標準診斷變壓器的故障

一般情況下，在電和熱不斷地沖擊變壓器內部的絕緣材料和絕緣油的過程中，這些絕緣物質將會受熱分解并慢慢老化，那么絕緣油就會有少許的低分子烴類和氫產生，還有少量的CO2和CO等氣體。如果變壓器出現局部放電或者局部過熱等故障時，就會將強對其的分解作用，當故障類型的不同，絕緣油也會產生的不同種類的氣體；但是對于相同類型的故障，由于分解程度會不同，那么將產生含量不同的氣體。根據此原理，就能通過分析油中溶解的氣體類型和含量，初步地分析出變壓器的故障類型及損傷程度。特征氣體的產生速度跟溫度的聯系較緊密，在某一溫度值時，有一種氣體會有最大的產氣速度，其中氣體C2H2、CH4、C2H4、C2H6等產氣速度會隨著溫度的增加而增大，因此變壓器故障的溫度也會影響到特征氣體的含量。通過判斷特征氣體的含量，也能分析出變壓器內部可能存在的故障及其類型。

1.3 油中特征氣體組分含量

目前，人們普遍采用的一種判斷變壓器故障類型的方法就是比較分析油中溶解氣體的組分含量，其中這些特征的氣體通常指CO2、C2H2、CO、H2、總烴等，結合變壓器油的氣相色譜圖和產期的特征及特征氣體的注意值，進行初步判斷變壓器的故障種類。根據理論判斷值和實踐經驗能得知，如果變壓器的內部出現故障，則在出現的總烴中，各種特征氣體的含量值始終處于動態變化，且故障點的溫度越高，C2H6和C2H2的含量值將隨之升高，CH4的含量比值將降低，當溫度到達電弧溫度時，則總烴中主要的特征氣體就是C2H2。

2 分析溶解氣體在線監測的特點與原理

2.1 檢測原理簡單可靠

變壓器的油中溶解的特征氣體穿過滲透薄膜流進反應裝置，然后與空氣中含有的氧氣進行反應，會產生一個明顯的電信號，其大小就能判斷出油中溶解的特征氣體的含量。這個檢測原理就避免了無探頭中毒現象，不必裝氣、也不必定期更換，免于維護。

2.2 監測具有代表意義的特征氣體

在選擇被監測的特征氣體時，有兩種方法。其一，根據實驗室DGA方法，把多種特征氣體（大于7種）分別獨立進行在線監測。其優勢是能全面地檢測，在一定程度上能替換實驗室的色譜檢測；其劣勢是監測設備繁瑣，故障發生率高，需要大量的人員維護，成本造價較高。其二，特征氣體選擇早期有故障的氣體（CO、H2），實行全過程的檢測，并對故障的發展趨勢進行及時跟蹤。其優勢是操作簡單，反應快，靈敏度高，故障發生率極低，成本造價比較低；其劣勢是不能替換實驗室的色譜氣相分析，只能借助它看到故障變化的趨勢，而不能準確確定故障的種類。如果變壓器的故障出現在充油設備的內部，就可以初步判斷故障的種類有受潮、火花放電、局部過熱、電弧放電和局部放電等。上述的故障會使絕緣油產生C2H2（乙炔）、CH4（甲烷）、H2（氫）、C2H4（乙烯）、C2H6（乙烷）等用來分析故障的特征氣體。如果絕緣油的溫度過高就會產生一定濃度的氫和乙烯，如果是局部放電就會產生甲烷和氫，并且隨著故障位置的溫度升高，絕緣油會產生種類不同的氣體。浸油固體絕緣材料發生上述故障后將會產生以二氧化碳（CO2）和一氧化碳（CO）為主的特征氣體，并且這些特征氣體的產生由變壓器的谷中種類和損傷程度決定的。

3 探討溶解氣體在線監測技術在狀態檢修中的應用

3.1 在線監測裝置的優勢發揮

采用在線監測裝置能彌補氣相色譜定期分析的時間間隔對于保障變壓器的安全運行、減少設備突發事故避免重大經濟損失具有重要的意義。在線監測裝置測出來的數據都比離線色譜數據偏高這主要是因為在線監測裝置封閉取氣而油色譜分析從取油樣、分離、鑒定等環節入手在這些過程中不可避免地造成油樣中氣體損失從而使試驗結果偏低。在線監測裝置能很好反映出變壓器油樣氣體的變化情況它的預警值，變壓器油中溶解氣體在線監測裝置具有簡單、實用等特點，但一定要正確使用，加強管理，注意每半月一次及報警后的歷史數據下載，并與離線色譜分析的數據對照，使在線監測更可靠，保障設備的安全運行。

3.2 故障處理的技術應用

通過分析和比較氣相色譜分析數據和在線監測數據得知，通過電抗器的內部發生局部過熱，就一定要實行吊罩檢查，再進行現場維修。如果繞組端部磁屏蔽板溫度正常，而箱體磁分路板和高壓側鐵心上夾件中部溫度過高；如果繞組端部磁屏蔽板溫度過高，箱體磁分路板和高壓側鐵芯上夾件中部同樣存在溫度過高現象。通過一系列的比較分析，發現在設計電抗器漏磁通導回路時出現了問題，由于在此回路中，當磁阻非常小時，就有大量的漏磁通經過導磁體，讓導磁體迅速達到飽和，進而發熱致使溫度過高；當磁阻比較大時，漏磁通的流動將會受到阻礙，因此會有少量的漏磁通流經鐵心夾件，形成渦流，進而發熱致使溫度過高。所以在設計電抗器時，科學合理地設計漏磁通導磁回路，能夠有效避免電控器發熱。

3.3 在線傳感器系統的技術運用

采用光聲光譜技術（PAS）能夠準確計量氣室中H2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4和C2H2這7種氣體的濃度，該法基于氣體的光聲效應，即是運用聲激發和光吸收之間的聯系，通過分析聲信號來掌握光吸收的與那里，又因為光吸收產生的聲波頻率取決于調制頻率，且強度僅僅和吸收該窄帶關鋪的特征氣體的含量相聯系，所以能通過檢測特征氣體分子吸收電磁輻射（如紅外線）后所產生的壓力波來檢測氣體濃度（該壓力波強度與氣體濃度呈一定比例關系）。相比于其他的光譜技術，該種技術測量樣品對光能的吸收大小，所以散射光和反射光對測量結果影響比較小，特別是在測量弱吸收樣品及低體積分數時，及時吸收非常微弱，但是不必對比入射光的強度，進而提高測量的準確度。另外，其光聲室容積較小（2-3ml），利于提高油氣分離效率。

4 結束語

變壓器溶解氣體在線監測技術的運用，是一項綜合性的技術運行方式，尤其是在全盤掌握技術的基礎上，通過整體運行的技術支撐，圍繞變壓器中溶解氣體的表現形式，結合色譜分析的具體方法，形成整體電流損耗的最低點，提升整個電力運行的整體效率。

參考文獻

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