变压器油中溶解气在线监测综述

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1、.变压器油中溶解气体在线监测综述（长沙理工大学化学与生物工程学院应用化学专业）摘要变压器油中溶解气体的分析是获取变压器运行状态信息的重要手段之一。本文综述了国内外变压器油中溶解气体在线监测技术的现状，提出了目前存在的问题及今后的发展趋势。关键词电力变压器变压器油溶解气体分析在线监测发展趋势电力变压器在电力系统中属于最重要和最昂贵的设备之列，同时也是导致电力系统事故最多的设备之一。其运行状态的好坏直接关系着电力系统的安全，稳定运行，因而如何及时，准确地检测出电力变压器的早期潜伏性故障就显得十分重要。为确保变压器的安全运行，许多国家研究了多种技术来监测和诊断变压器故障。其中变压器油中溶解

2、气离线色谱分析法因其能够在变压器运行过程中进行，不受外界电场和磁场的影响，而且可以发现设备中一些用局部放电法所不能发现的缺陷(如局部性过热等)，故得到了广泛认可。但近几年，因离线监测试验环节较多，操作手续较繁，检测周期较长，而且难以发现类似匝间绝缘缺陷等故障。因而国内外都已致力于在线色谱监测装置的研制，以实现连续监测，及时发现故障。下面从在线监测方法类别及其典型的监测仪器作介绍。一、研究现状1、在线监测技术方法类别在线监测技术主要根据脱气原理不同，检测的气体不同可分为两类，单组份气体在线检测技术和多组分气体在线检测技术。1.1单组份气体在线检测技术最主要的特征是在线监测变压器油中如:

3、H2、C2H2、微水等某一特征气体组分含量或以它为主的混合气体浓度，不进行气体组分分离而直接测量气体体积分数。又可细分为：(1)测量可燃性气体总量可燃性气体总量指H2、CO和各种气态烃类含量的总和。这类装置以日本三菱电力公司TCG检测装置为代表，只给出可燃性气体的总量，不能给出某一组分的单独含量。大连地区220kV及以上变压器安装的加拿大HYDRAN201i早期故障在线装置，监测4种主要故障气体（H2、CO、C2H4、C2H2）的总和，当气体数值偏离基线值，设备提示不同程度的报警，从而采取适当维护措施，这一点正符合状态维修的原则。(2)测量单一H2组分当设备内部存在局部过热或局部放电

4、时，所产生的分解气体大多都含有氢气页.，它是电力变压器内部气体各组成中最早发生变化的气体。目前国内现场已安装的此类装置以加拿大SYPROTEC公司的HYDRAN产品为主，通过燃料电池传感器采集信号输出。这种仪器结构简单，适合在现场作故障的初步诊断，需进一步作色谱分析才能确定故障。1.2多组分气体在线检测技术最主要的特征是先对电力变压器油中溶解气体进行油气分离，再对利于诊断电力变压器故障的多种气体进行组分分离和检测。国外美国AVO公司的TrueGas变压器油中气体在线监测设备可监测多达八种气体，是目前检测气体种类较多的装置。澳大利亚的DRMCC变压器在线监测系统可持续、在线、多方位监测

5、变压器的工作状态，主要监测对象包括溶解在油中的氢气、水、绕组温度、调压抽头位置等参数。国内研制的同类产品有宁波理工监测设备有限公司推出的TRAN—B型变压器故障在线监测设备，重庆大学研制的在线变压器故障预测系统能够在线监测油中H2、CO、CH4、C2H2、C2H4、C2H6等6种气体的浓度，并采用灰色聚类、糊模式多层聚类、核可能性聚类等多种算法预测油中溶解气体在未来时刻的浓度并诊断变压器在未来时刻的绝缘状况。这一类仪器相当于在现场建立了色谱工作站，但原理和流程由于现场的特定条件同试验室的色谱试验存在一定差别。2、变压器油中溶解气在线监测的关键技术2.1变压器油中溶解气在线监测的基本原

6、理变压器油中溶解气体在线监测装置的原理如图1所示。变压器本体油经循环进入脱气装置，经过油气分离装置分离出油中的溶解气体，分离后的油流回变压器油箱或者被收集到废油箱内。油气分离后，根据气体检测单元的需要进行气体分离，处理后的气体由检测器检测并转换为与气体浓度成正比的电信号，经模数转换后将气体的组分与浓度信息存储在控制主机的存储器内，供就地分析或远程调用。这其中的关键技术就是油气分离及气体检测。页.2.2现场油气分离技术变压器油中溶解气体在线监测装置常用的油气分离技术是薄膜渗透法、抽真空取气法和顶空分离法。(1)薄膜渗透法该方法利用某些高分子薄膜（如聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚六氟乙烯、氟硅

7、橡胶等）的透气性，让油中所溶解的气体经薄膜透析到气室里，当渗透时间相当长后，透析到气室的气体浓度将达到动态平衡，分析气相组分的含量，根据道尔顿—亨利定律就可计算出油中气体的浓度。此方法比固定型色谱仪的脱气方法简单，但要注意塑料薄膜与变压器油长期接触后的老化问题，特别是安装在变压器油箱底部的半透性薄膜，它还要长期地承受很大的油压，因此要求高分子薄膜必须要具有一定的机械强度以及耐油、耐高温的特性。国外有的在薄膜外侧覆盖以打有细孔的约0.5mm厚的金属层予以补强