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摘要：变压器油中溶解气体在线监测一直是一个热门技术，其中变压器油中溶解技术在线监测技术包括两大部分，一是油气分离技术，二是气体在线检测技术。这两种在线检测技术各有其特点，基于此，本文将深入分析变压器油中溶解气体在线监测技术的特点，并浅析在线监测技术今后的发展。
关键词：变压器：油中溶解气体；在线监测
引言：
近几年，科技的进步让高分子材料技术、传感器技术随之发展，其中变压器油中溶解气体分析一直是这些年的热门研究课题，深受电力部门的喜爱，同时也是变压器在线监测方法的一种。变压器油中溶解气体在线监测技术的不断进步，带来了产品的不断更新换代，本文将深入分析变压器油中溶解气体在线监测技术的发展，结合其自身的原理和特点，探讨变压器油中溶解气体在线监测技术的发展势态。
一、变压器油中溶解气体产生的原理
变压器油是一种矿物油，它是经过天然石油蒸馏后的产物，包括碳、氢两种主要元素，这是因为变压器油是由碳氢化合物分子组成的，里面包含着许许多多的不同分子量，碳氢化合物和氢原子的结合，能产生强烈的化学反应，并快速的重新分解与融合，形成新的气体。
变压器具有绝缘和散热的作用，这是由变压器的特点决定的，并且它的耐热、耐电的强度远远高于空气，就中国目前应用的较多的电气设备都是采用油浸式结构，比如电力变压器等，油浸式结构的内部一般采用的是油纸绝缘，变压器与此类绝缘纸的结合能产生极高的耐电程度，这种强度远远高于任何一种单独的材料，由于油具有高绝缘、介电系数低等特点，将绝缘纸运用在油中，能够消除油中的纤维杂质，提高电气的强度。
纤维素具有高强度、高弹性以及机械性能良好的特点，它是固体绝缘的重要成分，并且它能够在较低的温度下重新分解组合，在105℃时开始裂解，达到并高于300℃时便完全裂解，期间会产生H2O,并释放大量的一氧化碳和二氧化碳，同时油被氧化[1]。
当变压器开始故障时，变压器油中的气体在油中溶解，当故障开始扩大时，这种油中气体能集合成游离气体，造成放电性故障，故障的能量越大，故障的温度也会随之提高。同时，变压器油的化学反应时常伴随着一氧化碳和二氧化碳的产生，这两种气体会随着时间的增加而产生一种明显的特征气体。
当变压器油中分解出来的气体经过一系列的过程，直至在油中溶解，这种气体与油的溶解度、油的化学成分以及变压器中的温度有着密切的关系。例如，变压器油中产生的一氧化碳和二氧化碳会随着温度的升高而升高，但低分子烃类气体却完全相反。此类气体的产气速度的快慢会带来不同的效果，比如产气速度过慢时，气体溶解在油中，此时的变压器油中气体含量高，但如果没有达到饱和程度，便不会释放气体，反之，如果已经处于饱和状态，气体则会释放出来；当产气速度过快时，分解出来的气体一部分化为气泡，一部分溶解在油中[2]。
二、变压器油中溶解气体在线监测技术
变压器油中溶解气体在线监测技术包括两种：一是油气分离技术，二是气体在线检测技术。
油气分离技术包括薄膜透气法、抽真空取气法和其他取气法。第一，薄膜取气法，它是基于气体的扩散原理实现的，二十世纪六十年代，杜邦公司最早实践。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆薄膜透气法在使用时，只能透过气体分子而不能渗透油，利用气体压力的不平衡的特点，使得油气分离时，气体能通过气室扩散。第二，抽真空取气法，根据抽真空取气原理，用波纹管法或者真空泵脱气法实现。波纹管法是通过波纹管反复压缩并抽取真空，将气体从油中分离出来，但是也存在着一些局限，波纹管中的油难以清洁干净，会影响下一次的样本抽取；真空泵脱气法是利用真空泵抽取空气进行分离，但是由于真空泵的磨损程度高，效率普遍比较低。第三，其他取气法，即利用不同的吹气方式，在油中进行气体的抽离，包括空气循环法和毛细管柱法。
气体在线检测技术包括单组分气体在线检测和多组分气体在线检测。第一，单组分气体在线检测，变压器故障时，产生的分解气体中包含产生大量的H2，早在二十世纪七十年代时，加拿大的公司便已经研发了H2在线检测仪，我国在二十世纪九十年代也推出了氢气在线检测仪。第二，多组分气体在线检测，大致上可以分为三类：一是用色谱柱分离，并配以单一的广谱型传感器检测分离出来的气体；二是不分离气体，但使用单一的气体敏感传感器来检测混合气体；三是不分离气体，但使用新兴的传感技术检测分离出来的气体[3]。
三、变压器油中溶解气体在线监测发展局限
变压器油中溶解气体在线检测技术不断发展的同时，也存在着一些不足之处。
其一，在线检测技术需要有载气，一般以N2作为载气，并且会消耗溶解出来的气体，容易造成检测过程中的误差，有时为了减少这种误差，会间断性的检验。
其二，在线检测技术故障时，会对显著的特征气体不敏感，这是因为在线检测技术检测气体的种类不够齐全，这势必会造成误差大、准确性低等诊断结果。
其三，市场上大多数使用的气体检测器为光谱型，需要使用色谱柱进行检测，但在这之前，必须经过气体分离之后才能进行检测，这种检测方法不仅会消耗大量的时间，还必须在使用之后对色谱柱进行清洁，影响检测的准确性。
其四，在实际操作中，直接使用气体传感器进行气体的分离，由于气体传感性的特点，对于性质十分接近的气体，交叉敏感性会扩大，影响检测的精准性。
其五，气体检测器在长时间的使用过程中，性能会随着时间而改变，所以在使用之前要进行校准、更新，这务必会增加成本[4]。
四、结束语
综上所述，近几年变压器油中溶解气体在线检测技术发展迅猛，并由此形成了多种不同的检测对象，为今后传感器的发展以及预警传感器的故障提供了有效的方法。
参考文献：
[1]郭春雷.变压器油中溶解气体在线监测发展现状探寻[J].电力系统装备, 2018(11):174-175.
[2]路鑫,李永恒,赵荻帆, et al.探讨变压器油中溶解气体的在线监测装置与应用[J].江西建材, 2014(5):195-195.
[3]秦司晨.变压器油中溶解气体在线监测装置校验方法的探讨[J].智慧电力, 2014, 42(5):87-90.
[4]王梦君[1],任婷艳[2],付强[1].变压器油中气体在线监测装置检定技术发展研究[J].电工电气, 2015(12):1-5.
论文作者:杨佳捷,汪哲
论文发表刊物:《电力设备》2019年第10期
论文发表时间:2019/10/21
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