真空攪拌振蕩技術(shù)在變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)——研究的運(yùn)用技術(shù)、創(chuàng)新點(diǎn)、預(yù)期成果及性能指標(biāo)

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搞要：根據(jù)國家電網(wǎng)變電設(shè)備在線監(jiān)測裝置質(zhì)量提升方案，變壓器油中氣體在線監(jiān)測周期需設(shè)置每兩個小時(shí)采樣一次。通過連續(xù)的不間斷的測量，以發(fā)現(xiàn)突發(fā)性故障特征氣體升高的現(xiàn)象。為保障變壓器安全運(yùn)行，對于變壓器的檢測數(shù)據(jù)必須提高精度，持續(xù)監(jiān)測。因此，對于變壓器油中氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)來說，需要有高效的脫氣技術(shù)，穩(wěn)定的載氣供給，高精的檢測器件來保證檢測數(shù)據(jù)的可靠性、及時(shí)性以及有效性。

關(guān)鍵詞：真空攪拌振蕩技術(shù)；變壓器油色譜在線監(jiān)測；系統(tǒng)；運(yùn)用

1 運(yùn)用技術(shù)

新型的氣源發(fā)生器變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)包括監(jiān)測裝置、氣體發(fā)生模塊和儲氣裝置，所述氣體發(fā)生模塊連接到監(jiān)測裝置的主控板上，所述儲氣裝置一端與氣體發(fā)生模塊連接，另一端與監(jiān)測裝置連接，增加了產(chǎn)品的可靠性。在監(jiān)測設(shè)備內(nèi)部加裝一個能實(shí)時(shí)產(chǎn)生氣體的氣體發(fā)生、凈化模塊，并通過恒定的壓力將氣體輸出，后再通過管路連接接入設(shè)備之中，加上程序控制，在設(shè)備使用時(shí)能夠?qū)崟r(shí)、足量的提供設(shè)備需要的載氣。

2 創(chuàng)新點(diǎn)

2.1真空與攪拌振蕩脫氣技術(shù)

采用的真空與攪拌振蕩相結(jié)合的脫氣技術(shù)可在低真空度條件下，利用攪拌的振子與溶質(zhì)的真空揮發(fā)共同形成溶解氣體的循環(huán)自激，在無任何介質(zhì)介入的前提下，實(shí)現(xiàn)變壓器油溶解氣體的快速有效分離。脫氣效率高、時(shí)間短、重復(fù)性好，避免對變壓器絕緣油的污染。

2.2冷阱技術(shù)

在油色譜檢測中存在油氣分子對色譜柱活性物質(zhì)的污染，這將嚴(yán)重影響色譜柱的分離效果，降低色譜柱使用壽命。通常采用活性劑（如活性碳等）對分離出來的故障氣體進(jìn)行吸附過濾，可有效降低油氣對色譜柱污染。但活性劑的活化再生特性無法滿足在線監(jiān)測系統(tǒng)長時(shí)期穩(wěn)定運(yùn)行要求。

冷阱是在一定的低溫環(huán)境下，將變壓器油C3以上有機(jī)物揮發(fā)成份實(shí)現(xiàn)有效冷凝，徹底避免油氣對色譜柱的污染，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)免維護(hù)要求。

2.3復(fù)合色譜柱技術(shù)

用復(fù)合單柱取代雙柱，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。復(fù)合色譜柱在一定溫度環(huán)境下，可有效分離H2、CO、CH4、C2H6、C2H4、C2H2等故障氣體，且在不同恒溫條件下，各氣體出峰面積不變，不影響系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的捕峰條件，適用于現(xiàn)場安裝的變壓器油色譜在線監(jiān)測裝置。復(fù)合色譜柱具有柱效率高，抗污染性能好，使用壽命長等特點(diǎn)。

2.4氣體檢測器技術(shù)

采用集成傳感技術(shù)，敏感元件和控制電路集成在獨(dú)特的陶瓷硅芯片上，對應(yīng)設(shè)計(jì)的故障氣體受檢氣室，具有最小的死體積，可大大提高檢測靈敏度。

和FID、TCD傳感器相比，不怕中毒，壽命長。和其他非色譜檢測法對比，檢測器構(gòu)造簡單，體積小巧，檢測靈敏度高。

2.5載氣發(fā)生模塊技術(shù)

載氣發(fā)生模塊包括載氣發(fā)生源，凈化裝置、載氣存儲裝置，載氣流量調(diào)節(jié)裝置與控制系統(tǒng)。利用氣體壓縮機(jī)，將壓縮空氣凈化處理后存儲到儲氣罐中，通過壓力開關(guān)，壓力傳感器控制氣體壓縮機(jī)工作，保證監(jiān)測裝置持續(xù)、有效運(yùn)行，不需要使用高壓載氣瓶。采用高分子納米技術(shù)的氣體凈化裝置可以。

3 預(yù)期成果

氣源發(fā)生器變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)，使用真空攪拌振蕩脫氣技術(shù)，采用高性能嵌入式處理器，能夠使色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。項(xiàng)目研究預(yù)期達(dá)到的成果有以下幾個方面：

●在線檢測H2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2的濃度及增長率。采用微水監(jiān)測單元檢測油中微水H2O；

● 定量清洗循環(huán)取樣方式，真實(shí)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；

● 采用專用復(fù)合色譜柱，提高氣體組分的分離度；

● 采用進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，支持遠(yuǎn)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)先進(jìn)的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器，24位分辨率，自動校準(zhǔn)；

● 多樣數(shù)據(jù)顯示及查詢方式，提供報(bào)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(qiáng)，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(biāo)準(zhǔn)；

● 提供有兩級報(bào)警功能，報(bào)警信號可遠(yuǎn)傳；

● 開放的數(shù)據(jù)庫，可接入電力系統(tǒng)局域網(wǎng)；

● 更快的分析周期，最小監(jiān)測周期為40-60分鐘，可由用戶自行設(shè)置；

● 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，多層隔離式回注油技術(shù)，絕對保證載氣不會帶進(jìn)變壓器本體中；

● 采用雙回路多模式恒溫控制，控溫精度達(dá) ± 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(jì)算、數(shù)據(jù)報(bào)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(jì)，進(jìn)一步提高系統(tǒng)抗干擾性能；

● 采用以太網(wǎng)方式，可實(shí)現(xiàn)全數(shù)字、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、控制和參數(shù)設(shè)置；

● 加強(qiáng)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(qiáng)系統(tǒng)自檢，增加遠(yuǎn)程維護(hù)功能，提供設(shè)備異常事件報(bào)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(shí)現(xiàn)某一區(qū)域的集中遠(yuǎn)程診斷；

● 可擴(kuò)展性高，可便捷的與其它監(jiān)測裝置集成；

● 無鋼瓶設(shè)計(jì)，不需要每年更換載氣，大大減少了售后維護(hù)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。

圖17 現(xiàn)場安裝示意圖

4 技術(shù)性能指標(biāo)

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