绝缘油变压器在线监测技术方案

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1、变压器油色谱在线监测系统1、设备概述变压器油色谱在线监测系统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110kV及以上电压等级的电力变压器、电弧炉变压器、电抗器以及互感器等油浸式高压设备。目前电力行业普遍采用定期检测变压器油色谱的方法，来判断变压器的运行状况。这种定期的色谱分析方法虽然能定量的获取变压器油中故障气体的含量，但由于受到检测周期的影响很难及时地发现变压器的潜伏性，并且检测过程复杂，要求相关人员的理论修养比较高，给监测工作的开展和普及带来了不小的难度。在高电压等级变压器上引进先进的变压器油色谱在线监测系统，可有效保证变压器运行的

2、安全性和可靠性，实现变压器实时运行状态监控。由于色谱分析技术能够发现油浸式电力变压器运行过程中的潜伏性故障，该产品利用在线监视技术实现变压器油色谱的在线监视。可及时发现电力变压器运行过程中的潜在故障，形成完善可靠的分析报告。该系统采用单一气敏传感器可以同时检测出变压器油中溶解的氢气、一氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔含量。2、在线色谱简介      在线色谱技术是色谱技术的一种延伸和应用，对油中溶解气体氢气（H2）、一氧化碳（CO）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）、二氧化碳（CO2）等气体及总烃进行监测。典型分析系统

3、一般由油循环系统、油气分离系统、混合气体分离系统、气体检测、数据处理与故障诊断组成。整套系统具有以下技术特点：（1）通过油样分析，能够实时监测变压器等设备内部的状态信息；（2）具有完善的上位机通讯，检测数据可纳入上一级自动控制系统和综合信息管理系统；（3）分析响应速度快；（4）集油样采集、组分分析、信号传输等功能于一体，在一定程度上消除了在采样过程中引起的误差；（5）结构紧凑、易安装，安装时变压器无需停电。 3、油色谱在线技术发展现状      目前国内外多家厂家在生产在线DGA仪器或系统，如测量单组份（以H2为主的混合气体）监测设备，多组份（H2、C

4、O、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、CO2等）监测设备。  3.1单组份在线监测设备       就气体种类来说，单组份在线监测设备已不能满足对变压器中溶解气体的监测。       监测的为一种气体或混合气体浓度，而且主要以氢气为主，无法判断有无故障及故障的类型；虽然氢气产生于大多数电气缺陷及油的高温裂解，但氢气的产生原因是多种多样的。在制造过程中尤其是金属材料如奥氏体不锈钢、碳素钢等会吸付一定量的氢气，而且不锈钢吸付的氢气在真空处理时不一定能除去，在投运过程中会逐渐扩散出来；变压器油箱内壁及底部附近微水含量较高，而水在一定条件下可分解产生氢气，

5、若该类产品安装在变压器油箱下部，极易出现误报。这种情况在国内已发生过［1］。       用户若要了解油中溶解的各个组分气体的体积分数，则必须经实验室进一步化验。根据经验公式，认定测试混合气体中8%是C2H2，15%的CO，1%的C2H4等。如果变压器出现过负荷运行，产生超过100ppm的H2，则根据计算可得超过8ppm的C2H4，不能立即反应变压器的运行情况。       单组份产品监测的气体结果，只能反应出产气率的大小，而对于变压器来说，不同的气体是伴随不同的故障产生的。选取哪几种油中溶解气体进行分析，对准确有效地分析诊断变压器故障类型、能量及发展

6、趋势及其关键。从20世纪90年代国内开始应用单组分的监测设备，由于产品应用过程中局限性的逐步显露，气体的测试种类向6种气体为基础的多组份产品发展，该类产品也有了较多的应用，随着在线监测产品的应用和在线技术的发展，测试6种气体对于变压器整体状态的监测分析也是不全面的，DL/T722-2000《变压器油中溶解气体分析和判断导则》规定以下7种必测气体，即H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6和C2H2［2］，油中溶解气体的分析目的见表1。  3.2多组份的在线监测设备       上面所提及的监测种类的发展和变化，从对变压器相关数据的统计和分析来看，

7、CO2的测试还是很有必要的。       3.2.1CO2 是监测设备绝缘老化的重要指标       首先，从变压器的内部结构来看，绝缘材料主要是绝缘油和绝缘纸，绝缘油由各种碳氢化合物所组成的混合物，碳、氢两种元素占其全部重量的95%～99%；变压器运行中，绝缘油受温度、电场、氧气以及水分和金属等作用，发生氧化、裂解与碳化反应，会分解产生CO2、低分子烃类气体和氢气，这已为许多绝缘油热分解模拟试验所证明。例如，日本山冈道彦将绝缘油局部加热到230～600℃时，其结果如表2所示。      其次，绝缘纸和绝缘纸板的主要成分为α—纤维素，其分子结构决定在长

8、年使用的过程中，绝缘材料缓慢老化会逐渐释放CO2。随着电力设备运行时间的增长，绝缘材料除了自身