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）均可作為變壓器設備內部故障診斷的指標。
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，對關鍵電力設備運行狀態(tài)的實時把握提出越來越高的技術要求，變壓器油色譜在線監(jiān)測從本質上改變了傳統(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)色譜分析技術基礎上經(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)，結合色譜分析技術新成果，吸收國內外油色譜在線監(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)早期預報設備故障隱患信息，避免設備事故，提高設備運行的可靠性。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，科學指導變壓器等油浸式電力高壓設備運行檢修。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，通過冷阱技術除雜后，將故障特性氣體導入六通閥定量管。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對故障特性氣體逐一進行檢測，并將故障氣體的濃度特性轉換成電信號。數(shù)據(jù)采集器中心CPU對電信號進行轉換處理、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)絡式油色譜在線監(jiān)測裝置。
系統(tǒng)構成
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)構成）、通訊網(wǎng)絡及數(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，并總結國內外油色譜在線監(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，誤差范圍為 ± 10%；
♦ 成熟可靠的通信方式，采用標準網(wǎng)絡協(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Δ－∑模數(shù)轉換器，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)境適應能力強，成功應用于高寒、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)采用了模塊化設計，高性能嵌入式處理器的應用使色譜在線監(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)境適應技術，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，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，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 ℃ ，設備配有自動恒溫工業(yè)空調；
♦ 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，給出診斷結果 ；
♦ 加強系統(tǒng)自檢，增加遠程維護功能，提供設備異常事件報警；
♦ 支持 61850通訊協(xié)議，提供同類監(jiān)測設備組網(wǎng)功能，可實現(xiàn)某一區(qū)域的集中遠程診斷；
♦ 系統(tǒng)結構采用19”標準機箱和高集成模塊化設計，結構緊湊，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，設備安全性得到充分保障，沒有任何安全隱患。
技術參數(shù)
| 序號 | 技術參數(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%（裝置內部既無凝露，也不應結冰） | |
| 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，可由用戶自行設定，默認24小時 | |
| 9 | 取樣方式 | 循環(huán)取樣，安全真實地反應變壓器中氣體成份 | |
| 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
