專業資料專業資料變壓器加裝油色譜在線監測系統可行性爭論報告一．工程概述編制依據依據國家電網公司《變電設備在線監測系統技術導則》要求，750千伏及以上電壓等級油浸式變壓器、電抗器應配置油中溶解氣體在線監測裝置；±400千伏及以上電壓等級換流變壓器、500千伏油浸式變壓器應配置油中溶解氣體在線監測裝置；500千伏〔330千伏〕電抗器、330千伏、220千伏油浸式變壓器宜配置油中溶解氣體在線監測裝置；對于110千伏〔66千伏〕電壓等級油浸式變壓器〔電抗器〕存在以下狀況之一的宜配置油中溶解氣體在線監測裝置：①存在埋伏運行時間超過15xx電業局變壓器加裝油色譜在線監測系統可行性報告。工程現狀目前xx電業局所轄的220kV老滿城變電站1#、3#主變、米泉變電站121231#、21#、2#主變、鋼東變電站1#、2#、3#、4#主變；110kV北京變1#、2#主變、旭日變2#主19臺。工程預期目標、依據及經濟技術原則工程預期目標壓器油色譜在線監測系統，通過對絕緣油中溶解氣體的測量和分析，巨大的經濟效益和社會效益。本期對我局所轄的局部變電站加裝19臺變壓器在線監測系統完成后城區電網運行狀況將得到明顯改善，有利于促進經濟協調進展，為社會經濟水平的進展供給保障。依據及經濟技術原則國家電網公司《變電設備在線監測系統技術導則》20231535Q/GDW383-2023。國家電網科[2023]112號《變電站智能化改造技術標準》Q/GDWZ414-2023。國家電網基建〔2023〕539號《智能變電站優化集成設計建其它相關的規程、標準及反措要求。可研范圍和規模可研的內容和范圍220kV1#、3#主變、米泉變電1#、2#主變、三宮變電站1#、2#、3#主變、頭屯河變電站1#、2#1#、21#、2#主變、鋼東變電站裝變壓器油色譜在線監測系統總計19臺。加裝了變壓器油色譜在線的治理水平。主要技術經濟指標本工程靜態總投資：xx二、工程的背景及意義器維護方式的進展方向。變壓器油色譜在線監測裝置可對大型變壓器進展狀態實施在線要手段。220KV180MVA變壓器為例，0.4直接損失可達百萬元2412×1030.。變壓器及系性，對工農業生產及居民生活用電造成的間接損失更大。的爭論開發工作。早期的技術一般是檢測單組分氫氣和測可燃氣總4-7種組分含量的色譜陷。方向是：分析結果根本全都；變壓器內部運行狀態及故障進展趨勢；③分析周期短，能在幾小時內檢測一次；④具有遠程傳輸數據和校準功能；⑤性能穩定牢靠。催化燃燒傳感器，可以檢測六種組分〔不能檢測二氧化碳，目前主要是以科研成果形式為主，沒有形成成熟產品。美國的GE公司開發的光譜在線監測系統性能較為先進，分析速度快，只需要幾分鐘，耗油少，數據準確度高，唯一的缺點是靈敏度不夠高，最低檢測限1μL/L5μL/L。三、變壓器油色譜分析原理由很多不同分子量的碳氫化合物分子組成的混合物，分子中含有CH3、CH2CH化學基團，并由C—C鍵結合在一起。在正常狀況下，充油電氣設備內的油/紙絕緣材料，在熱和電的作用下，會漸漸產氣速度慢，產氣量小時，氣體大局部溶于油中。隨著故障的進展，產氣量大于溶解量時，便有一局部氣體以自由氣體的形態釋放出來。〔500C〕〔雖然在較低的溫度時也有少量生成。乙炔一般在800C～1200C的較低的溫度下〔800C〕也會有少量乙炔生成。埋伏性故障，并可隨時監視故障的進展狀況。不同故障類型產生的氣體故障類型主要氣體成分次要氣體成分油過熱CH4、C2H2H2、C2H6油和紙過熱CH4C2H2COCO2H2、C2H6油紙絕緣中局部放電H2、CH4、COC2H2、C2H6、CO2油中火花放電H2、C2H2專業資料專業資料油中電弧油中電弧H2、C2H2CH4C2H4C2H6油和紙中電弧H2C2H2COCO2 CH4C2H4C2H6注：進水受潮或油中氣泡可能使氫含量上升三、系統的組成構造和工作流程“220kV和安裝在用戶試驗室計算機上的監控工作站組成。1、主機包括以下模塊①氣源模塊：為色譜分析系統供給凈化空氣；相當于一臺微型色譜儀；塊；④無線通訊模塊：傳輸數據，接收指令；PTC環境溫度，可使一年四季保證恒定溫度；22組成①無線通訊接收模塊；②工作站監測軟件；③專家故障診斷系統。系統的工作流程如下：靠自身油壓經取樣口進入油氣分別裝置，溶解氣體被分別出度變化趨勢圖，并通過專家智能診斷系統進展故障診斷。周期等參數的調整，并監控主機的工作狀態。臺或多臺計算機上，同時一臺計算機可以監控全部色譜在線系統。專業資料專業資料四、本工程的關鍵技術和工作原理1、油氣分別和自動進樣實現的原理〔多達幾十小時，時間滯后，不能有效快速地反映設備故障。而真空脫氣盡管脫氣效率高，但操作環節多、簡單，在現場不易應用，因此，我們經件很便利完成，因此特別適用現場在線使用。后測出氣樣的濃度就可以換算出原始油樣中溶解氣體的濃度。氣，設定恒溫恒壓的工況，經過一段時間后，氣、液就會到達一種平排出，同時對裝置進展沖洗，防止本次分析對下次分析有遺留影響。2、組分分別技術專業資料專業資料運動速度就不同，滯留時間也就不一樣。安排系數在固定相內，流過色譜柱的速度較慢。這樣，當流經肯定的柱長后，測器時，工作站就記錄出各個組分的色譜峰。上述色譜分別過程以AB二組分混合物的分別過程為例可用以下圖從上到下的四個階段進一步說明。3、檢測器功能。熱導檢測器中的主要元件是四個熱敏電阻組成的惠斯頓電橋，當熱導檢功能。熱導檢測器中的主要元件是四個熱敏電阻組成的惠斯頓電橋，當熱導檢測器中流經的載氣成分和流量穩定，熱導池池體溫度恒定時，熱敏電阻上產生的熱能與通過載氣熱傳導到檢測器池體所失散的熱能相平衡。電橋電路就處于號反映了組分的濃度。較簡潔，通過物理變化熱傳導實現檢測，具有壽命長，故障率低、重專業資料專業資料點，是在線檢測裝置的抱負檢測器。4、譜圖分析和濃度計算度存在系數關系，計算公式如下：hXCi si

i Khihsi式中：Xi－油中溶解氣體ｉ組分濃度，ｉ代表一種組分，比方C2H2；Ｃsi－標準氣中ｉ組分濃度；ｈi－油樣中ｉ組分的峰高；ｈis－標樣中ｉ組分的峰高；Ki－ｉ組分的校正因子。小于基線噪聲，確定無法準確測量，因此，必需保證基線的穩定。氣設計了多級氣路穩壓和二級環境溫控，通過壓力傳專業資料專業資料5、氣源系統6、主機掌握系統通訊模塊等。①溫控模塊現場的溫度狀況較惡劣，冬天可能到零下30℃以下，夏天太陽暴曬時可到達40℃以上，環境溫控模塊設計恒溫控器、工業空調、元件的溫漂掌握在很小的范圍內，提高了系統的穩定性。更周密的溫控，精度達0.1℃。溫控精度是整個系統穩定工作，取得〔周密溫控證了算法所處環境的完善再現，保證了算法的強健性。②檢測器電路恒流源，當電橋上熱敏電阻的阻值發生變化后，電源自動調整電壓，專業資料專業資料AD轉換芯片，內置濾波電路，保證了足夠的信號的轉換精度。③狀態檢測狀態檢測通過安裝在箱體內的各類傳感器監控系統的運行狀態，報警的可能性。④無線通訊系統無線通訊系統具有遠程監視和測量及掌握功能，一般的通訊方GPRSGPRS得分析結果。具有穩定牢靠性好，適用范圍廣等特點。7、監控工作站主機和故障診斷的功能。專業資料專業資料備可以查詢相應設備的數據，下方是數據的“具體列表示特定日期的組分濃度數據變化狀況。工作站的專家故障診斷系統承受了國標推舉的以下幾種故障診斷方法。氣體濃度到達留意值時報警，應進展追蹤分析，查明緣由。專業資料專業資料〔定。油中溶解氣體含量的留意值含含量設備氣體組分330kV及以上 220kV及以上變壓器總烴150150和乙炔15電抗器氫150150注：導則所指總烴是指甲烷(簡稱C1)、乙烷、乙烯、乙炔(以上三者統稱為C2)四種氣體的總和，可簡寫為C1+C2。、產氣速率的計算作出正確推斷的。必需依據產氣速率的考察來診斷故障的進展趨勢。步明確設備內部有無故障，又可以對故障的嚴峻性做出初步估量。導則推舉以下兩種方式中的任何一種來表示產氣速率。①確定產氣速率：即每個運行小時產生某種氣體毫升數的平均值。單位為毫升/小時。計算方法：Ra=(Ci2-Ci1)/△t×G/d。式中：Ra一確定產氣速率，m1／h；專業資料專業資料(i)含量，μL／L；Cil－第一次取樣測得油中氣體組分(i)含量，μL/L；Δt－二次取樣時間間隔中實際運行時間，d；G—設備總油量；d—油的密度(t／m3)。的平均值，單位為％／月。計算方祛：Rr＝(Ci2－Cil)／Cil／△t×100%式中:Rr—相對產氣速率(%/月)Cil—第一次取樣測得油中某氣體Cil—第一次取樣測得油中某氣體含量(μL/L)；△t—兩次取樣時間間隔中的實際運行時間(月)。器和電抗器總烴產氣速率的留意值如表所率大于l0%／月時應引起留意。專業資料專業資料、三比值法障推斷才有意義。改進三比值法是利用特征氣體的三個比值進展編碼，故障推斷方法和編碼方法見下表。編碼規章氣 體氣 體比值范圍的編碼比值范圍C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H6＜0.1010≥0.1～1100≥0.1～＜3121≥3222故障類型診斷編碼組合編碼組合C2H2/CH4/HC2H4/故障類型診斷故障實例參考C2H42C2H6010局部放電中低能量密度的局部放電絕緣導體過熱，留意低溫過熱001〈150度〉比值低溫過熱低溫過熱020150-300度夾件螺絲松動或接頭焊接不中溫過熱021300-700度磁，局部短路和層間絕緣不0，0 2良，鐵芯多點接地等。1，2 度〕20，1 0 1 2火花放電引線對電位未固定的部220 1 2火花放電兼過熱 引線間油隙閃絡不同電位之間的油中火花放電等。01電弧放電1 2閃絡，分接頭引線油隙閃絡，引線對箱殼放電，線圈斷線，電弧放電兼過熱引線對其它接地體溫表放電，120 1 2弧等。必要測定油中的含水量。專業資料專業資料〔5〕報告打印和數據導出功能工作站可以依據預先設計好的報告〔5〕報告打印和數據導出功能工作站可以依據預先設計好的報告格式打印分析數據，也可以將數據導出到Word、Excel中，利用其強大的文檔編輯功能進展打印和數據處理。以下圖是工作站計算三比值的窗口：工作站還可以通過立方圖和三角形進展故障推斷。專業資料專業資料8、關于儀器校驗和維護要的作用。目前，國內外色譜在線都對后期校驗和維護工作重視不夠，一般是設備有問題或停運時，廠家才去維護，影響正常使用。另我們把儀器校驗及維護工作認真進展設計。方案如下：①儀器內置標氣定期自動校驗，保證數據的準確性；②儀器整個系統承受模塊化設計，便利維護；五、指標驗證1、最小檢測濃度的峰高必需大于基線噪聲1μ，因此，一般以2V測量的最小峰高。

Mi

LH20式中：Mi：最小檢測濃度；L：試油濃度；H：峰高。下表為一標準油樣的濃度、峰高和理論最小檢測濃度。(mV)81395302試油濃54.44.1839.70.74.13.483.08度72772602999CHC2C2CHC2C2C2H2COCO24 H6H2峰高2.60.93.31.730.66.911 1.740最0.40.90.80.4小檢測0.2421.140.411 8 7 5濃度度指標。關系，因此峰高的重復性表征了各組分的分析重復性。油樣1 單位：mVC2HC2HC2HC2HH2COCH4CO2462第 一10.00.410.041.700.570.351.171次6773864第 二10.41.1560.440.041.700.530.35次次5673461第 三10.40.440.040.351.195 1.721 0.54次33887第 四10.50.440.580.351.196 0.05 1.731次99539第 五10.31.240.390.041.730.550.36次93787352第 六10.71.250.410.041.740.550.36次98395492重 復3.744.167.238.701.194.451.82性%%%%%%%油樣2 位：mVC2HC2HC2HC2HH2COCH4CO2462第 一4.861.260.460.152.250.861.45次5488859第 二4.941.270.440.152.290.861.46次1837116第 三4.981.280.440.172.290.841.46次4325576第 四第 四4.971.260.410.162.340.851.48次8296953第 五4.971.330.450.150.891.492.35次468938第 六4.861.350.460.152.400.881.48次7429429重 復1.424.466.617.803.422.981.43性%%%%%%%油樣3 位：mVC2HC2HC2HC2HH2COCH4CO2462第 一14.102.770.844.871.782.080.22次484564第 二14.100.870.205.031.872.092.81次817198第 三13.72.800.840.234.882.041.781次8562498第 四13.92.780.780.224.791.732.04次99348787第 五14.92.900.820.214.931.7912.06次次97385第 六14.42.860.780.224.912.061.813次0242667重 復5.372.805.736.832.524.511.48性%%%%%%%系統兩次測定值之差均小于平均值的10%，符合國標對重復性的要求。3、再現性果。注：試驗室使用中分2023氣相色譜儀和中分1081振蕩儀。數據計算以試驗室結果為基準。油樣1CCH2CH4CO2C2H4C2H6C2H2O在線結65.21115.825.75269041.0931.783.12果中分67.39111.6924.39273.5542.3533.133.722023再現性3.23%3.68%5.58%1.66%2.98%4.07%16.13%油樣2HHCCH4CO2C2H4C2H6C2H22O在線結50.14252.040.69598067.6719.063.03果中分 6045.052.15 248.7 38.05 71.5521.993.562023 313.3214.89再現性3.85%1.33%6.94% 1.08%5.42%%%HCHCCH4CO2C2H4C2H6C2H22O在線結 42.56340.051.06449064.3523.393.8果中分26.64.01202312.07再現性5.24%%44.36336.9647.54471.4568.534.06%0.90%7.49%0.41%6.10%油樣4HHCCH4CO2C2H4C2H6C2H22O在線結 104.6587.760.53580092.8550.065.82果中分 45.6114.28 567.90 61.82 5459.1 95.95 6.362023 3再現性8.47%3.49%2.09% 6.24%3.23%9.71%8.49%油樣5HHCC2HCO CH4 C2H6 C2H22 O2 4在線結 44942.56 340.0 51.06 64.3523.393.8果 0中分336.94471.426.44.36 47.5 68.53 4.0120236564.060.907.4912.075.24再現性 0.41% 6.10%% % % % %以上再現性數據在油中溶解氣體濃度大于 10μL/L時，均小于15%，小于或等于10μL/L時，均小于30%，符合國標的要求。六、技術指標1、標 定：狀態標定；2、監測周期：2小時以上可任意設定；3、環境溫度：－40℃～55℃；4、濕 度：5～95%；、6、最小檢測濃度： 單位：μL/L組分組分最小檢測H1C5CO25CH1C2H1C2H1C20.57、檢測量程： 單位：μL/L組組HCOCO2CH4C2H4C2H6C2H2分2～～25～1～ 1～ 1～ 0.5～量10000 10000 10000 2023202320232023程08、重復性：組分組分H26%C5CO21CH48C2H45C2H65C2H229、基線噪聲：<15μV；10、基線漂移：<0.15mV/15min；11、功 率：1.5KW；12、外型尺寸：840×580×450。七、系統開發的主要內容度微熱導檢測器實現變壓器油中七種組分檢測，具有檢測靈敏度高、分析周期短,，和試驗室數據具有可比性的特點。工程承受的頂空脫氣技術、色譜分析技術和熱導檢測器，均為GB/T17623-1998《絕色譜分析結果具有可比性。工程爭論的具體內容包括：1、油氣分別和自動進樣的實現〔多達十幾到幾十小時，不能快速有效的反映設備故障。而真空脫氣盡管脫氣效率高，但操作環節多、簡單。因此，我們經過認真比較和爭論，打算少，精度高，重復性好，雖然計算和比照試驗工作量大，但可通過計算機軟件很便利完成，因此特別適用現場在線使用。2、組分的分別和檢測的實現被測組分的濃度成正比。性。譜在線整體技術水平大大提高。態，需要穩定的壓力、流量和溫度，系統設計二級溫控系統，完全避的信號噪聲，從而實現了較高的靈敏度。3、主機掌握系統的實現工控計算機。①溫控模塊現場的溫度狀況較惡劣，冬天可能到-30℃以下，夏天太陽