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摘要：现在很多编研氩气所使用的绝缘介质都是绝缘油，但是绝缘油与其自身内部的固体绝缘材料经常会由于变压器设备运行中的有一系列反应最终出现氧化变质问题，形成一系列低分子气体。在变压器内部，如果存在过热问题或放电问题，将会导致砌体产生速率的提高，在这种情况下，时间的推移，问题将会越来越严重，气体就会不断在绝缘油中溶解，所以油中气体的含量也就成为了变压器绝缘性能以及使用年限的判断标准。
关键词：变压器；油中溶解气体；特征气体；在线监测
油中气体分析检定方法大多是经过一系列现场取样来进行，之后直接在实验室色谱仪上来开展分析。其虽然具有一定的准确性，但是检测周期过长，很可能在检测过程中，变压器内的油中气体情况还会继续变化，同时也难以实现一系列突发故障的监测。现在我们可以通过在监测系统来监测变压器内油中溶解气体情况，其最大的优势在英语可以及时发现故障，一旦发生突发故障，也可以采取有效手段加以判别，这对于变压器的安全可靠性发挥而言是非常有利的。
一、油中溶解气体在线监测系统工作原理
在不会影响变压器运行情况的条件下，实现对变压器系统的连续检测的系统，就是变压器有油中溶解气体在线监测系统。这个设备在按照周期开机之后首先会进行自检，之后几何环境条件来启动温控系统，进入油路循环阶段，之后经过一系列油气分离，其混合气体就可以进入检测设备，进行检验之后就可以将数据传输到工作站当中，工作站可以结合相应的历史数据来分析浓度变化走向。经过无线电或有线通讯向后台监控工作站实现传输，另外也可以设置超值报警系统，更可以结合其自带的智能系统完成诊断。
（一）油中溶解气体在线监测系统类别划分
现在变压器油中溶解气体在线监测系统可以划分为两类，分别是单组分气体在线监测系统和多组分气体在线监测系统。
（1）单组份气体在线监测系统
单组份气体在线检测系统主要监测的气体就是H2和C2H2,经过这两种气体的含量来针对变压器故障进行分析，但实际上，由于检测气体种类很少，所以其已经很难适应于现阶段检修工作的实际需求了。
（2）多组分气体在线监测系统
在实验室所进行的离线分析所使用的特征气体和多组分气体在线监测系统所判断的气体基本是一致的，除了上文的C2H2和H2之外，也可以检测CH4、C2H6、CO、CO2以及C2H4这五种气体。由于其监控气体的范围较为广泛，所以现在得到了一定程度的推广，这种气体可以更好地反映出变压器的实际运行情况，让变压器自身的运行安全得到了保证。
（二）油中溶解气体在线监测系统的核心模块
（1）油气分离模块
常用的油气分离方法有膜渗透脱气、真空脱气、静态顶空脱气、动态顶空脱气4种，目前采用最多的是动态顶空脱气法。动态顶空脱气法是利用流动的气体对样品中的特征气体反复吹扫，通过一个吸附装置（捕集器）收集样品，再由切换阀将捕集器接入色谱的载气气路，同时捕集器中的样品组分快速解吸后随着载气进入色谱系统进行分析。该脱气方法具有流程简单、脱气时间短、脱气效率高、重复性好等优点。
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（2）色谱柱模块
气体样品由载气带入色谱柱后，由于各组分在色谱柱中的吸附力不同，也就是各组分在色谱柱中气相和固定相的分配系数不同，经过一定的柱长后，各组分便彼此分离。针对油中溶解气体在线监测系统现场试验频率较高、现场免维护的特点，要求采用的色谱柱必须具有柱效高、抗污染能力强、使用寿命长等特点。因此，目前油中溶解气体在线监测系统采用的色谱柱均为高性能的专用复合型色谱柱。
（3）检测器模块
目前常用的检测器有TCD（热导检测器）、FID（氢焰离子火焰检测器）、SnO2（光谱型半导体气敏检测器）。这3种检测器无论从灵敏度、体积还是维护方面考虑，SnO2都好于TCD和FID，因此目前变压器油中溶解气体在线监测系统应用较为广泛的是SnO2。SnO2的检测原理是：吸附在半导体气敏元件表面的O2生成电子捕获态（O-），表面捕获的电荷使半导体的能带发生弯曲，耗尽了表面的移动载流子，因而电阻增加。当可燃气体（烃类气体、CO等）依次经过检测器时，这些气体以不可逆的方式与吸附态的氧（O-，O2-）反应生成水，释放电子，从而减小了电阻。根据电阻数据的变化，数据处理单元结合仪器的标定数据进行数据处理，计算出各组分和总烃的含量。该检测器可实现7种组分的连续检测，具有寿命长、故障率低、重复性好的特点。
二、油中溶解气体在线监测系统应用现状
（一）实时连续监控设备状态
我国大多数城市供电公司目前已实现所辖110kV以上电压等级变压器油中溶解气体在线监测系统的全面安装，通过系统界面可以实时、方便快捷地显示本单位管辖范围内所有变电站主变压器的运行状态。无论是运维人员还是检修技术人员均可通过系统界面实时了解设备的运行状态，发现设备异常时可及时采取应对措施，以确保设备的安全运行。根据油中溶解气体在线监测装置提供的监测数据，将变压器状态分为正常状态、一级报警状态、二级报警状态、三级报警状态，并用不同颜色表示，运维人员、检修人员可以清楚地看到每台变压器的运行状态，检修人员会针对不同级别的报警采取不同的应对措施。
（二）在线监测系统缺陷自检
利用在线监测系统附带的自检装置，可以实现在线监测系统异常的检测和初步分类，具体分为通信异常、运行异常、载气欠压等。通过系统自检可以引导检修人员快速查找系统异常原因，及时消除系统缺陷，确保在线监测系统的可靠、连续运行。
（三）在线、离线数据实时比对功能
当离线试验数据录入系统后，在线监测系统会自动将最近一次在线监测数据与离线试验数据同步显示，以便技术人员比对数据，从而掌握设备真实状态并确保在线监测系统数据的可靠性，避免因系统原因造成对设备状态的误判。
三、结语
经过前文总结，我们不难发现，变压器油中溶解气体在线检测系统一方面让变压器状态连续监控成为了可能，同时也让变压器的安全得到了保证。在应用了该系统之后，带电检测取样周期可以适当缩短，不仅降低了工作人员的工作压力，更可以有效减少相关运营维护成本。现在在线监测系统得到了普及和推广，油中溶解气体在线监测系统也在引起人们的重视。在未来，其结合信息化技术和自动化技术就可以不断提高工作质量，实现更多功能，前景非常广阔。
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论文作者:张靖文,赵丹
论文发表刊物:《防护工程》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/27
标签：在线论文; 气体论文; 变压器论文; 监测系统论文; 脱气论文; 检测器论文; 色谱论文; 《防护工程》2018年第22期论文;