变压器油中溶解气在线监测综述
变压器油中溶解气体在线监测综述
化 工时 刊
Ｃｈ ｍ ｉａ Ｉｄ ｓ ｒ ｉ ｅ ｅ ｃ ｌ ｎ ｕ ｔｙ Ｔｍ ｓ
Ｖｏ１２５， ． Ｎｏ． ７ Ｊ １ ２ １ ｕ． ７． ０ １
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １ ０ ｏ ：０ ３ ６ ／ ． ｓ ． ０ ２—１ ４ ２ １ ．７ ０ ５ ｓ ５ Ｘ．０ １ ０ ． １
（ ｈｊ ｎ ｎｖｒｉ ｆ ｈｍｉ ｌ ｎｉｅｒ ｇａ ｄＭ ｔ ａｓＳｉ ｃ ， ｈｊ ｎ ａ ｇｈ ｕ３ ０ １ ； Ｚ ｅ ａｇＵ ｉ ｓｙｏ ｅ ｃ ｇ ｅ ｎ ｎ ａｅ ｌ ｃ ｎ ｅ Ｚ ｅ ａ ｇＨ ｎ ｚｏ １ ０ ４ ｉ ｅ ｔ Ｃ ａＥ ｎ ｉ ｉ ｒ ｅ ｉ
在线监测技术 的现状 ， 出了 目前存在 的问题 及今后 的发展方 向。 提
关键词
Ｔｒ ｎ ｆ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｍ ｒ ＤＧＡ ｎ — ｌ ｅ Ｍ ｏ ｉｏ ｉ ｇ Ｒｅ ｉ ｗ ｏ ｉ ｎ ｎ ｔ ｒｎ ｖ ｅ
Ｚｈ ｎ ｈ ｎ ｏ Ｌｉ ａ ｆｎ Ｚｈ ｎ ａ ｚ ｏ ｇ Ｙａ ｇ Ｚ ｉｕ ａ ｇＳ ｅ ｂ ｕ Ｘｉ ｏｅ ｇ ａ ｇ Ｌｉｎ ｈ ｎ ｎ ｈｘ ｅ Ｗ ａ ｇＳ ａ ｓ ａ ｎ ｈ ｎｈ ｎ
Ｎｎ ｂ ｅ ｌｅ ｎｔ ｎ ｅｈ ｏ ｇ Ｏ ， ｔ， ｈｊ ｎ ｉｇｏ３ ５ ０ ） ｉｇ ｏｂ ａ ｗ ｌ Ｍｏ ｉ ｒ ｇＴ ｃｎ ｌ ｙＣ ． Ｌｄ Ｚ ｅ ａ ｇＮｎ ｂ １０ ０ ｌ ｌ ｏ ｉ ｏ ｉ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｄ ｓｏ ｖ ｄ ｇ ｓａ ａｙ ｉ ｉ ａ ｓ ｒ ｒｏｌ ｓｏ ｅ ｏ ｆ ｃｉ ｅ ｍｅｈ ｄ ｆ ｓ ｍａ ｉ ｇ ｔ ｅ ｒ ｎ ｉ ｇ ｓａｅ ｆ ｓｒ ｃ ｉｓ ｌｅ ａ ｎ ｌ ｓｓ ｎ ｔ ｎ ｆ ｍｅ ｉ ｉ ｎ ｆ ｅ ｔ ｔ ｏ ｓｏ ｔ ｔ ｈ ｕ ｎ ｎ ｔｔ ｓｏ ｒ ｏ ｅ ｖ ｅ ｉ ｎ ｔａ ｓ ｒ ｅｓ ｈ ｒ ｓ ｎ ｉ ａｉｎ ｏ ｎ —ｌ ｅ ｍｏ ｉ ｒ ｇ ｔｃ ｎ ｑ ｅ ｏ ｒ ｎ ｆｒ ｅ ｉｓ ｌ ｅ ａ ｎ ｌ ｓｓ ａｌａ ｏ ｎ ｒ ｎ ｆ ｍ ｒ ，ｔ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔｓ ｕ ｔ ｆｏ ｏ ｔ ｏ ｉ ｎ ｔｉ ｅ ｈ ｉ ｕ ｎ ｔ ｓｏ ｎ ｏ ｎ ａ ｍ ｒｄ ｓ ｏｖ ｄ ｇ ｓ ａ ａｙ ｉ ｌ ｒ ｕ ｄ ｗｏ ｌ ａ ｅ ｉｗ ．Ｔ ｅ ｃ ｒｅ ｔ ｒｂ ｅ ｎ ｔ ｒ ｉ ｃ ｉｎ ｅ ｅ ｐ ｏ ｏ ｅ ． ｒｄ ｗ ｓ ｒ ｖｅ ｄ ｈ ｕ ｒ ｎ ｏ ｌ ｍｓａ ｄ ｆ ｕ ｅ ｄｒ ｔ ｓ ｗ ｒ ｒ ｐ ｓ ｄ ｐ ｕ ｅ ｏ Ｋｅ ｗｏ ｄ ｔａ ｓｏ ｅ ｉ ｄ ｓ ｏｖ ｄ ｇ ｓａ ａｙ ｉ ｏ —ｌ ｅ ｍｏ ｉ ｒ ｇ ｙ ｒ ｓ ｒ ｎ ｆｒ ｒｏｌ ｍ ｉ ｌ ｅ ａ ｎ ｌ ｓｓ ｎ — ｉ ｎ ｔ ｉ ｓ ｎ ｏ ｎ
变压器油中溶解气体在线监测系统的原理及应用
变压器油中溶解气体在线监测系统的原理及应用摘要：在对变压器油中溶解的气体进行诊断和监测时可以使用变压器油中气体在线监测装置来完成，它在对变压器的早期故障进行判断时可以作为一种成熟可靠的装置来完成诊断。
将变压器油中气体的在线监测装置作为检验的目标，根据传统的检验方法，将可行的现场校验方法提出来，使装置更加安全可靠，做好定量定性诊断投运状态的在线监测装置。
关键词：变压器；油中；溶解气体；在线监测；原理；应用1变压器油中溶解气体在线监测系统的原理1.1基于燃料电池技术的在线监测装置原理燃料电池与一般电池的组成一样，它是利用电化学的一种电池。
单体电池的组成包括正负两极（正极为氧化剂电极而负极为燃料电极）和电解质。
燃料电池中的正负两极不含有活性物质，只作为催化转换元件而存在。
所以燃料电池从真正意义上实现了将化学能转化成电能，是一种能量转换机器。
电池在工作的过程中，外部来供给氧化剂和燃料，从而发生反应。
理论上来讲如果不断的输入反应物，就会不断的排出产出物，燃料电池就可以实现持续发电[1]。
1.2基于气相色谱技术的在线监测装置原理色谱分析的理论依据是分配混合物中不同组分的之间的两相，其中不动的一相是固定相；另外一相是帮助混合物在固定相之间流过的流体，称为流动相。
流动相中包含的混合物流过固定相的时候，会和固定相之间发生相互作用。
因为不同组分的结构与性质都不同，相互之间作用力的大小也不同。
所以当推动力相同时，各种组分在固定相中所存留的时间也不一样[2]。
利用两相分配的原理来分离混合物中的各组分的技术，就叫做色谱法或色谱分离技术。
色谱流动相中包含液体或气体，流动相以液体来充当时，就叫做液相色谱；流动相用气体来充当时，就叫做气相色谱。
实行常规油色谱分析法主要用到的是气相色谱仪这种装置。
当色谱仪中的柱平均压力和柱温都确定时，两项中的组分平衡状态下，分配系数就是在单位体积固定相组分中的分布量与单位体积流动相组分中的分布量所得的比例，用K来表示，K值越大，组分就会越久的停留在色谱内，反之时间就更短。
变压器油中溶解气体及微水在线监测系统技术方案
大型油浸式电力变压器油中溶解气体及微水在线监测系统技术方案前言：在现代电力工业的设备运行和维护中，要求在电厂或电站运行的关键变压器特别是发现有异常的变压器上经常进行故障气体，微水含量，局部放电，绕组变形等多种项目的测量。
从这些结果中得到的科学信息是电力部门预计并控制安全服务和运行成本的诸多因素。
随着现代科技的快速发展以及微处理器的引入，在线检测仪器的发展速度正在稳步提高。
在线检测仪器的功能不断改善而价格在逐步下降，使智能化在线检测仪器的广泛应用成为可能。
由于通讯技术的发展使得在线检测的结果能够快速传递到远距的分析和控制中心，在出现故障时不但能及时自动报警并可从多气体比值判断故障性质及类型，采取必要措施，更显示出了他的重要作用。
近年来在国外各大电力部门的应用已经证明，在线检测技术对电力设备的充分利用，提高效益，延长使用寿命以及降低运行维护费用方面都有极大的作用。
自1960年以来，世界电力工业广泛使用变压器油中多种故障气体的色谱分析及多比值，TD图等判断方法为电力部门的安全高效运行提供重要依据。
但其测量周期较长，脱气误差较大以及耗时较多等问题，尚难满足安全生产和状态检修的要求。
因此，变压器油中多种故障气体的在线检测就成为迫切的需要。
由国家质量监督局颁布的最新国家标准“变压器油中溶解气体分析和判断导则”中指出了变压器绝缘油的产气原理是由于绝缘油和固体绝缘材料在电及热作用下的分解。
低能量放电故障促使最弱的C-H键断裂，主要重新化合成氢气，乙烯在高于甲烷和乙烷的温度下生成。
大量的乙炔是在电弧的弧道中产生。
标准定义了“对判断充油电器设备内部故障有价值的特征气体：即氢气（H），2甲烷（CH4）,乙烷（C2H6），乙烯（C2H4），一氧化碳（CO），二氧化碳（CO2）”，并说明氧气（O2）和氮气（N2），可作为辅助判断指标。
因此对包含氧气（O2）在内的8种故障气体进行在线检测才能符合中国国家标准的要求，进一步检测氮气（N2）是国际新发展方向。
变压器油中溶解气体在线监测方法及故障判断综述
些用 局部放 电法所 不 能发 现 的 缺 陷 （ 如局 部 性 过热
等） ，其结 果 反 映 变 压 器 的 潜 伏 性 故 障 比较 灵 敏 ， 有效 率可 达 ８ ％ 以上 ，并 且 易 于在 线 实 现 ，已被 ５ 公认 是监测 和诊断 充油 电力变压 器早期 故障 、预 防 灾难 性事故 发生 的最 有效 方 法 。因此 ，基 于 ＤＧ Ａ
ＺＵＯ ｎ ｙ ，Ｆ Ｏｉｎ Ｘｉ—ｕ Ｕ ａ ｇ
（ ． Ｓ ｅ ｚ ｅ ｏ ｒ Ｓ ｐ ｌ ｕ ｅ ｕ ｏ ａ ｇ ｏ ｇ Ｐ ｗｅ ｉ ｒ ｏ ａ ｉ ｎ，Ｓ ｅ ｚ ｅ １ ｈ ｎ ｈ ｎ Ｐ ｗｅ ｕ ｐ ｙ Ｂ ｒ ａ ｆ Ｇｕ ｎ ｄ ｎ ｏ ｒ Ｇｒｄ Ｃｏ ｐ ｒ ｔ ｏ ｈ ｎ ｈ ｎ，Ｇｕ ｎ ｄ ｎ ８ ０ ，Ｃｈ ｎ ；２ ａ ｇ ｏ ｇ ５ ０ １ １ ｉａ Ｅｌｃ ｒ ｏ ｒＲｅ ｅ ｒ ｈ Ｉ ｓｉｕ ｅ ｏ ａ ｇ ｏ ｇ Ｐ ｗｅ ｉ ｒ ｏ ａ ｉ ｎ，Ｇｕ ｎ ｚ ｏ ｅ ｔｉ Ｐ ｗｅ ｓ ａ ｃ ｎ ｔｔ ｔ ｆＧｕ ｎ ｄ ｎ ｏ ｒＧｒｄ Ｃｏ ｐ ｒ ｔ ｃ ｏ ａ ｇ ｈ ｕ．Ｇｕ ｎ ｄ ｎ ０ ０ ａ ｇ ｏ ｇ ５ ８ ，Ｃｈ ｎ ） １ ０ ｉａ
变压器油中溶解气体的在线监测技术的综述
变压器油中溶解气体的在线监测技术的综述【摘要】介绍了变压器油中溶解气体在线监测技术的应用与研究现状，分析比较了现有的油中溶解气体在线监测技术。
【关键字】变压器，油中溶解气体，在线监测【引言】电力机车变压器是电力系统的枢纽设备，其运行状态直接影响到整个电力系统的安全。
因为变压器油中溶解气体的分析不受外界影响，并且能在不停电的情况下进行，已经成为电力系统中对油浸式变压器早期故障诊断的有效监测方法。
早期采用的离线色谱检测技术，由于检测程序复杂、周期长，难以反映设备的当前状态。
随着在线监测技术的发展，减少和避免了非计划断电和灾难性事故的发生，为设备检修提供科学依据[1]。
本文简要介绍了变压器油中溶解气体的产生机理，重点对溶解气体在线监测技术的方法进行了综述。
1.变压器油中的溶解气体1.1产生机理变压器油中溶解的气体主要来自大气，主要成分为氮气和氧气；变压器在正常运行条件下，都会受电场、温度、湿度以及氧气的长时间作用发生速度缓慢的老化，其内部的绝缘材料会因热分解产生氢气（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）和烃类气体；当变压器内部存在过热或放电故障时，绝缘介质会发生热裂解，主要产生一氧化碳、二氧化碳和低分子烃类物质；此外，在变压器油的精制过程、运输过程等都会产生气体，并通过与油接触而溶解于油中。
1.2溶解气体与变压器内部故障的关系变压器油和固体绝缘材料在热和电磁的作用下，将产生各种气体，这些气体要溶解于油中，对中各种气体进行分析，就可判断变压器故障。
如：1.2.1热性故障当固体材料局部过热时，就会产生CO和CO2，且CO/CO2>10，当变压器油局部过热时会产生大量的乙烯和甲烷。
1.2.2电性故障绕组匝间、层间出现的绝缘击穿，电弧放电、火花放电和局部放电[2，3]主要产生：氢气（H2），乙炔（C2H2），其次是乙烯（C2H4）和甲烷（CH4）。
2.变压器油中溶解气体在线监测的方法变压器油中溶解气体的在线监测技术主要分为油气分离和气体在线检测，前者常用的方法有薄膜透气法和抽真空取气法；后者又分为单组分气体在线监测和多组分气体在线监测。
变压器油中溶解气体在线监测概要(可编辑修改word版)
变压器油中溶解气体在线监测方法研究摘要 (3)1.导言 (4)2.国内外发展现状及发展趋势 (6)3.变压器油中溶解气体在线监测方法的基本原理 (9)3.1.变压器常见故障类型 (9)3.2.变压器内部故障类型与油中溶解特征气体含量的关系 (10)4.基于油中特征气体组分的故障诊断方法 (14)4.1.特征气体法 (14)4.2.三比值法 (15)4.3.与三比值法配合使用的其它方法 (17)摘要电力变压器是电力系统中最主要的设备，同时也是电力系统中发生事故最多的设备之一，对其运行状况实时监测，保证其安全可靠运行，具有十分重要的意义。
变压器油中溶解气体的组分和含量在一定程度上反映出变压器绝缘老化或故障的程度，可以作为反映设备异常的特征量。
如何以变压器油中溶解气体在线监测为手段，实现对运行变压器潜伏性故障的诊断和预测，是本文的出发点。
本文的目标是研究基于油中溶解气体分析（DGA）的电力变压器状态监测与故障分析方法，通过气体色谱分析方法实现对变压器油中溶解的七种特征气体（氢气H2、甲烷CH4、乙炔C2H2、乙烯C2H4、乙烷C2H6、一氧化碳CO、二氧化碳CO2)组分含量在线实时监测，从而达到对电力变压器工作状态的诊断分析。
1.导言现代社会对能源的巨大需求促进了电力工业的飞速发展。
一方面是单台电力的容量越来越大；另一方面是电力网向着超高压的方向发展，并正组织成庞大的区域性甚至跨区域的大电网。
然而，随着电力设备容量的增大和电力网规模的扩大，电力设备故障给人们的生产和现代生活所带来的影响也就越来越大。
这就要求供电部门在不断提高供电质量的同时，要切实采取措施来保证电力设备的正常运行，以此来提高供电的可靠性。
长期以来形成的定期检修已不能满足供电企业生产目标。
激烈的市场竞争迫使电力企业面临着多种棘手的问题，例如如何提高设备运行可靠性、如何有效控制检修成本、合理延长设备使用寿命等。
因此，状态检修已成为必然。
而状态检修的实现，必须建立在对主要电气设备有效地进行在线监测的基础上，通过实时监测高压设备的实际运行情况，提高电气设备的诊断水平，做到有针对性的检修维护，才能达到早期预报故障、避免恶性事故发生的目的。
变压器油中溶解气在线监测综述
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: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HYDRAN 201i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。
变压器油中溶解气体在线监测研究
变压器油中溶解气体在线监测研究杨艳丽天津国能津能滨海热电有限公司，天津300450摘要：目前对变压器油中溶解气体分析普遍采用定期取油样试验的方法进行，取样麻烦，分析周期长，不能连续监测，很难捕捉到突发性故障的前驱现象，实现超前报警。
文章从变压器油中故障特征气体检测原理、传统实验室油色谱分析方法角度切入，综合近年来国内外推向市场的典型装置，对变压器油中溶解气体在线监测的构思及落实进行全面分析，并得出结论。
关键词：变压器油；特征气体；在线监测；色谱分析中图分类号：TM411 文献标识码：A0 引言变压器油在绝缘、冷却、灭弧及保护固体绝缘材料等方面发挥着重要作用，必须具备良好的化学、物理和电气等性能，在设备内部存在潜伏性故障时，其会产生特征气体，通过分析溶解于油中的气体，能尽早发现故障及掌握故障发展情况，对电力变压器的稳定、可靠运行有非常重要的意义。
目前发电厂对变压器油中溶解气体分析普遍采用定期取油样试验的方法进行，检测周期根据变压器电压等级及容量一般为3个月至1年，这需要专门实验室和专业操作人员，取样麻烦，分析周期长，不能连续监测，很难捕捉到突发性故障的前驱现象。
为改变这种现状，国内外一直在研究可现场装设在变压器上，即时监测变压器油故障特征气体的装置，在其报警时可对变压器油进行实验室全面试验。
1 油中溶解气体产生机理变压器油主要由多种C、H元素组成的有机化合物烷烃、芳香族不饱和烃等组成，当变压器油发生放电现象或者温度过高时，这些因素都可使油中有机物遭到分解破坏，此时部分氢原子和某些自由基脱出，经过一系列的化学反应，油中产生了正常时不存在的氢气和甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等烃类气体，严重时也会产生碳粒杂质等。
油的氧化还会生成少量的CO和CO2，长时间的累积可达显著的数量。
在油浸式电气设备中，由于只有绝缘纸和木质垫块的分解才产生CO、CO2，所以可以检测这两种气体的含量及变化情况判断是否涉及固体绝缘故障。
变压器内部故障通常分为过热和过电两种故障类型，设备内部进水受潮也是一种早期预警。
变压器油中溶解气体色谱监测浅析
变压器油中溶解气体色谱监测浅析变压器油中溶解气体色谱在线监测主要是通过对变压器油中溶解气体所具备的含量加以分析检测，根据其含量及组分，以此确定变压器是否具有安全运行隐患。
变压器油中溶解气体色谱在线监测系统具有极强的性价比，在变压器故障检测维修方面意义重大，现已得到普遍运用。
一、变压器油中溶解气体色谱在线监测系统的检测机理及其系统构成（一）变压器在线监测的机理及基本方法变压器在线监测，主要是通过对其油中气体加以检测来实现，较为常用的在线监测方法主要有气相色谱法、气敏传感器法、红外光谱法及光声光谱法等。
现阶段，我国在油色谱应用上积累了较多的实践经验，油色谱技术也得到了长足发展，给变压器油中溶解气体色谱在线监测提供了技术保障，因此，变压器在线监测中技术成熟度最高，使用最为普遍的是气相色谱法。
气相色谱法的主要检测原理是根据色谱柱中的气体组分的不同，借助载气作用，使气体组分产生交换及分离，然后将分离氣体转换为电信号，最后对其加以采集处理，最终形成色谱出峰图[1]。
（二）变压器油中溶解气体色谱在线监测系统的组成结构通过在石化、食品及其他领域的实践证明，变压器气相色谱法在检测变压器实时故障方面效果极为明显。
进入新时期后，检测器技术、电气自动化技术及色谱柱技术得以深入发展，变压器气相色谱法也更加便捷灵敏。
在此背景下研发的变压器气体色谱在线监测系统，在检测方法的自动化程度上得以提高，摆脱了原有的人工采取油样及脱气处理的限制，在基线确定上也实现了由人工到数据处理服务器的改进。
变压器油中溶解气体色谱在线监测系统具备了以下特征：第一，实现了油气分离的准确性和高效性，从而使变压器油中溶解气体在变化速度及组分含量的检测上更加精准。
第二，在变压器油中溶解气体色谱的数据处理上更加智能化、便捷化及自动化，进一步提高了变压器油中气体浓度的检测水平。
第三，变压器油中溶解气体色谱在线监测系统在监测环境的适应性上更强，可以实现在不同监测条件下保持监测的稳定性。
浅谈电力变压器油中溶解气体在线监测技术
浅谈电力变压器油中溶解气体在线监测技术【摘要】随着电力变压器现代维护技术的发展，产生了在线状态监测。
它打破了以往收集电力变压器信息的局限性。
本文主要介绍了电力变压器油中单组分气体在线监测技术，电力变压器油中多组分气体在线监测技术。
【关键词】电力变压器油中溶解气体在线监测1、前言传统收集电力变压器状态信息的方法是外观检查、理化、高压电气试验和继电保护。
这些传统方法属于常规的试验和检测，仅仅能够提供电力变压器故障或事故后的信息，即在事故过后才能获得状态信息。
与现代化状态维护发展趋势不相适应，虽然检测方法种类很多，却不能满足对电力变压器进行实时状态监测的需要，继电保护装置的作用也是如此。
随着电力变压器现代维护技术的发展，产生了在线状态监测。
它打破了以往收集电力变压器信息的局限性。
目前，电力系统通过采用对电力变压器的在线监测，可以即时连续记录各种影响电力变压器寿命的相关数据，对这些数据的自动处理可及早发现故障隐患，实现基本的状态维护。
现代科技进步使微电子技术、传感器技术和计算机技术广泛应用于电力系统高压设备的状态监测成为现实。
国内外应用的各种在线监测的经验，促使在线监测技术上不断完善和成熟，开拓可高压装置状态维护的新局面。
2、电力变压器油中单组分气体在线监测技术在线监测技术首先要求连续地(最好是实时地)在线监测电力变压器油中溶解气体，其监测指标最好达到或者超过实验室气相色谱值。
其次，在线监测技术要求在线监测装置将检测结果通过网络实时传输至监测中心的故障诊断专家系统，由专家系统来综合判断变压器的实际状况，并给出相应对策。
油中溶解气体在线监测技术发展很快，电力变压器油中溶解气体在线监测技术要注意测试对象、取气方法和所使用的检测器三个方面检测技术。
根据不同的测试对象，选择不同的检测器，并配合使用不同的取气方法，可以组合成多种多样的油中溶解气体在线监测装置。
该技术主要分为油中溶解单组分、多组分气体在线监测技术两大类别。
变压器油中溶解气体在线监测系统原理及应用效果分析
变压器油中溶解气体在线监测系统原理及应用效果分析摘要：变压器故障诊断要综合各种检测手段和方法，在变压器故障和诊断中单靠电气试验方法往往很难发现某些早期内部故障和发热隐患，色谱分析已成为检测变压器等充油设备故障的重要手段，这种方法能弥补电气试验方法的不足之处。
本文论述了变压器故障诊断及色谱分析诊断的原理，阐述了MGA2000—6系统的工作原理和技术特点及应用情况。
关键词：在线监测；变压器绝缘油；色谱分析1.引言在现代电气设备的运行和维护中，变压器是电力系统的主要设备之一，其结构复杂，影响安全运行的因素较多。
变压器油色谱在线监测系统通过对油中溶解气体分析、微水分析等综合信息来分析判断变压器的绝缘状况，较好地解决了这些问题。
与预防性试验相比，油色谱在线监测系统采用更高灵敏度的传感器采集运行中设备的劣化信息，依靠有丰富软件支持的计算机网络，不仅可以把某些预试项目在线化，还可以引进一些新的能更真实反应设备运行状态的特征量，从而实现对设备运行状态的综合诊断，促进电力设备由定期试验向状态检修过渡。
2.变压器故障诊断变压器故障诊断要综合各种检测手段和方法，对检测结果进行综合分析和评判，根据DL/T596—2005《电力设备预防性试验规程》规定的试验项目，各种介质损耗因数的测量设备状态诊断和检测项目具有重要意义。
特别是在电容量较小的变压器之中，因为受到绝缘材质、制造、安装及内部电场分布的影响而容易出现故障。
如今，在变压器故障和诊断中单靠电气试验方法往往很难发现某些早期内部故障，而通过变压器油中溶解气体的色谱分析化学检测法，可以在不停电的情况下，发现变压器内部的某些潜伏性故障及其发展程度，在变压器早期诊断非常灵敏有效，且不受试验条件的限制。
目前，电力系统中采用了大量的充油电气设备，采用电气试验的方法对电气设备的绝缘情况进行检测是一个有效的方法。
由于有一些设备的早期潜伏或局部故障，如变压器铁心多点接地，变压器内部线圈轻微匝间短路和比较轻微的放电等故障，受试验条件所限，采用电气试验的方法常常检测不出来，但是，如果采用油中溶解气体色谱分析方法，对这些设备的绝缘油中溶解的气体进行检测分析，就可以检测出设备故障的所在。
变压器油中溶解气体在线监测存在的问题及解决策略分析
变压器油中溶解气体在线监测存在的问题及解决策略分析摘要：变压器油中溶解气体在线监测是目前广泛研究的课题，其是基于传统的试验室气相色谱分析法发展起来的，在目前的应用过程中还存在的一些问题，文章结合实际工作经验，在分析这些文章的基础上，提出变压器油中溶解气体在线监测发展策略，具有一定的参考价值。
关键词：变压器；油中溶解气体；在线监测变压器作为电力系统中的重要组成部分，其安全性、稳定性和可靠运行直接对电力系统正常运行产生重要影响。
目前，大型变压器基本上以高压油浸式变压器为主，此类变压器的主要绝缘介质为绝缘油，当然绝缘性能就直接与绝缘油的指标系数相关联，直接影响着变压器的安全运行。
另外，绝缘油中含有固体有机绝缘材料，随着变压器的长期运行，不可避免会变质老化分解出少量的CO、CO2等气体，这类气体存在于变压器内部会导致变压器局部过热、局部放电以及电弧放电等故障的产生，并且气体的数量会不断增加，会对变压器产生更严重的破坏，同时，扩散过程中溶解于油中。
因此，通过对油中溶解气体的监测，分析出气体成分、含量及产气速率，从而有效判断出变压器的绝缘状况，如劣化程度、故障种类等，这就使得油中溶解气体测定成为了近年来不断重视和广泛研究的课题，也成为了目前保证变压器可靠、安全、经济、高效运行的关键举措。
自20世纪60年代以来，变压器油中溶解气体测定方法一直以气相色谱分析法为主，发展至今，已有传统的试验室气相色谱分析转变为基于现场的在线色谱监测，并且在线监测已逐步成为试验室色谱试验的有力补充，但从目前该方法发展现状来看，还存在诸多的问题，有待进一步完善，这正是本文所研究的重点。
1 变压器油中溶解气体在线监测存在的问题归纳而言，目前变压器油中溶解气体线监测存在的问题主要来自于气相色谱法以及在线监测本身。
1.1 气相色谱法存在的问题早在规范GB/T 17623-1998中已经明确了气相色谱法作为油中溶解气体测定中的主要方法，通过笔者的长期工作经验的总结以及诸多试验数据的统计分析，运用气相色谱法进行试验，虽然能够有效的对变压器进行日常监督和故障判断，但基于在线监测而言，还存在一些问题，主要表现在以下两个方面。
变压器油中溶解气体在线监测
变压器油中溶解气体在线幽测方法研究摘要 3 L 空宣 (4)1 国内外发展现状及发展趋势 (6)1 变压器油中溶解气体在线监测方法的基本原理 (9)3.1.变压器常见故障类型 (9)3.2. 变压器内部故障类型与油中溶解特征气体含量的关系 (10)1 基于油中特征气体组分的故障诊断方法 (14)4.1.特征气体法 (14)4.2.三比值法 (15)4.3. 与三比值法配合使用的其它方法 (17)摘要电力变压器是电力系统中最主要的设备，同时也是电力系统中发生事故最多的设备之一，对其运行状况实时监测，保证其安全可事运行，具有十分重要的意义。
变压器油中溶解气体的组分和含量在一定程度上反映出变压器绝缘老化或故障的程度，可以作为反映设备异常的特征量。
如何以变压器油中溶解气体在线监测为手段，实现对运行变压器潜伏性故障的诊断和预测，是本文的出发点。
本文的目标是研究基于油中溶解气体分析（DGA）的电力变压器状态监测与故障分析方法，通过气体色谱分析方法实现对变压器油中溶解的七种特征气体（氢气出、甲烷CH4S乙烘C2H2、乙烯C2H4、乙烷C2H6S一氧化碳CO、二氧化碳CO?）组分含量在线实时监测，从而达到对电力变压器工作状态的诊断分析。
1.导言现代社会对能源的巨大需求促进了电力工业的飞速发展。
一方面是单台电力的容量越来越大；另一方面是电力网向着超高压的方向发展，并正组织成庞大的区域性其至跨区域的大电网。
然而，随着电力设备容量的增大和电力网规模的扩大，电力设备故障给人们的生产和现代生活所带来的影响也就越来越大。
这就要求供电部门在不断提高供电质量的同时，要切实采取措施来保证电力设备的正常运行，以此来提高供电的可靠性。
长期以来形成的定期检修已不能满足供电企业生产LI标。
激烈的市场竞争迫使电力企业面临着多种棘手的问题，例如如何提高设备运行可靠性、如何有效控制检修成本、合理延长设备使用寿命等。
因此，状态检修已成为必然。
而状态检修的实现，必须建立在对主要电气设备有效地进行在线监测的基础上，通过实时监测高圧设备的实际运行情况，提高电气设备的诊断水平，做到有针对性的检修维护，才能达到早期预报故障、避免恶性事故发生的LI的。
变压器油中溶解气体在线监测 检定规程-概述说明以及解释
变压器油中溶解气体在线监测检定规程-概述说明以及解释1.引言1.1 概述变压器油作为变压器的重要介质之一，承担着冷却、绝缘和灭弧等关键功能。
然而，随着使用时间的增长，变压器油中往往会溶解一些气体，这些溶解气体的存在对变压器的正常运行产生了极大的影响。
因此，对变压器油中溶解气体的在线监测变得至关重要。
溶解在变压器油中的气体来源主要可以分为两类：一类是由于变压器内部的故障或异常工况引起的气体生成，例如绝缘材料老化、开关设备故障、电弧放电等；另一类是由于环境因素引起的外源性气体进入，例如大气中的氧气、空气湿度等。
这些溶解气体的存在对变压器的运行状态和性能造成了一系列负面影响。
首先，气体会导致变压器油的绝缘性能下降，增加了绝缘介质击穿的风险；其次，气体会降低油的冷却效果，影响变压器的散热能力；最后，气体还可能导致油的氧化和硫化，引发油的老化和腐蚀变质。
因此，为了确保变压器的正常运行和延长其使用寿命，对变压器油中溶解气体的在线监测具有重要的意义。
通过实时监测变压器油中的气体含量和种类，可以及时判定变压器是否存在故障或异常情况，采取相应的维护和修复措施。
此外，对溶解气体进行定期监测还有助于掌握变压器的运行状态，提前预防潜在的问题，减少变压器的停用和维修时间，进一步提高电力系统的可靠性和稳定性。
综上所述，变压器油中溶解气体的在线监测在电力行业中具有重要的意义。
通过对溶解气体的监测和分析，可以有效提高变压器的安全性和可靠性，保障电力系统的稳定供电。
因此，制定并遵守合适的变压器油中溶解气体在线监测检定规程，对保障电力系统的正常运行和设备的长期稳定工作具有重要的意义。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以如下所示：文章结构本文主要包括以下几个部分：1. 引言：在这一部分，首先对变压器油中溶解气体在线监测的背景和重要性进行简要介绍，然后概述本文的目的和结构。
2. 正文：本部分将详细介绍变压器油中溶解气体的重要性和变压器油中溶解气体在线监测的意义。
电力变压器油中溶解气体在线监测系统
电力变压器油中溶解气体在线监测系统摘要：随着人们用电需求的不断提高，电力变压器的重要性也逐渐凸显，而变压器油中溶解气体分析技术在对故障实施诊断的时候，越来越趋于快捷性，对此，文章针对电力变压器油中溶解气体在线监测系统展开了论述。
关键词：电力变压器；油中溶解气体；在线监测系统引言：在现代化科学技术的不断推进下，电力系统的数字化、智能化不断提高了程度，使得对电力设备状态的检修转变成为当前对电力设备实施维护的重要策略。
在电力系统当中，电力变压器发挥的作用是非常重要的，主要作用于输配电系统的重要枢纽，有利于电力运行的稳定性、可靠性。
1.电力变压器油中溶解气体在线监测系统的重要组成组成油中溶解气体在线监测系统的模块是多样化的，主要是由油气采集、气体检测、数据处理、通信控制等单元以及相应的监控软件等等组成。
通过这些功能模块在实际工作中协同合作（如图1所示），在对气体监测单元中的接口进行连接的时候，通常会采用两条不锈钢软管来与变压器中预留的监测接口进行相应的连接，并且在所有的接口中都采用Φ6卡气套来具体实施相应的连接，同时还需要保证接口在密封性方面的要求，以避免漏油现象的出现。
油浸式电力变压器处于长时间运行的时候，一旦出现故障问题，那么在绝缘油当中就很容易出现具有溶解特性的气体，这些其他主要包括7种气体，分别为氢气（H2）、甲烷（CH4）、乙炔（C2H2）、乙烯（C2H4）、乙烷（C2H6）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2），出现的故障类型不同，那么气体的具体组分及相应浓度也是不同的。
当前阶段采用的监测油中溶解气体的在线监测技术主要采用的是油色谱分析技术，已经发展的较为成熟。
但是，使用的监测装置是非常复杂的，在实际使用的时候也较为繁琐，并且价格非常昂贵。
在对油中的氢气（H2）与乙炔（C2H2）进行检测的时候，需要结合特征气体具体体现出的预警故障原理来实施，氢气（H2）在对变压器故障实施预警的众多气体中最为敏感的，而乙炔（C2H2）是对油浸式变压器运行中，产生过热性与放电性等故障标志性气体进行良好的区分。
浅析变压器油中溶解气体在线监测及故障诊断
浅析变压器油中溶解气体在线监测及故障诊断摘要：本文主要介绍了变压器油中溶解气体在线监测技术，总结国内外主要的研究成果，最后提出故障诊断方法。
关键词：变压器油；油气分离；在线监测；油中溶解气体；诊断Abstract: this paper mainly introduces the gases dissolved in transformer oil on-line monitoring technology, this paper summarizes the main research results at home and abroad, and finally proposes some fault diagnosis method.Keywords: transformer oil; Oil and gas separation; Online monitoring; The dissolved gas; diagnosis1变压器油中溶解气体在线监测1.1油气分离技术油气分离技术是绝缘油中溶解气体色谱在线监测系统的核心，也是难点之一，怎样快速高效的分离油气且能够自动、长寿命、无污染以及不消耗绝缘油溶解在变压器油中的微量故障特征气体，是变压器油溶解气体色谱在线监测技术发展的趋势。
(1)膜油气分离装置。
在学者们对渗透膜进行了大量研究，用高分子材料分离膜渗透出油中气体，并制作成相应的在线监测系统对变压器油进行分析后，又相继研制成功了聚酰亚胺、聚六氟乙烯和聚四氟乙烯等各种高分子聚合物分离膜，以及相应的监测装置。
由于聚酰亚胺等透气性能和耐老化能力差，而聚四氟乙烯的透气性能好，又有良好的机械性能和耐油等诸多优点，因此国内外早期产品选用聚四氟乙烯作为油中溶解气体监测仪上的分离膜。
(2)波纹管顶空式分离技术。
利用波纹管的不断往复运动，将变压器油中的气体快速的脱出，具有效率高、莺复性好的优点。
并且采用循环取油方式，油样具有代表性。
变压器油中溶解气体在线监测与诊断技术的分析
变压器油中溶解气体在线监测与诊断技术的分析变压器是电力系统的核心设备，对整个电网的安全运行有着至关重要的作用。
为提高电力系统变壓器的安全性与稳定性，对变压器油中溶解气体在线监测与诊断技术的现状及发展趋势进行分析研究，以期对电力系统的降耗增效有所帮助。
标签：油溶气体变压器监测电网维护随着电网建设的日益细化，电力变压器的运维显得愈发重要。
目前，电力系统中最为常见的对变压器的在线监测手段是油中溶解气体分析，这一方法作为变压器运营维护、故障诊断的重要工具，既能够显示出电气装置实际运行的状态，也可以诊断出电力设备出现故障的原因。
1.变压器油溶解气体在线监测的原理在电力系统的发展历程中，油溶气体分析（Dissolved Gas Analysis）是较为常见变压器监测和诊断工具，其基本原理说明如下：1.1变压器油产生溶解气体的过程变压器油具有传热性好、耐电性能强等特质，并且其绝缘性、散热性也较为适宜，因而当前架设的电网系统中，变压器的基本构造多为油浸式，其正常运转也依赖于变压器油。
在设备运行过程中，变压器油中含有大量的具有多种类碳氢化合物的矿物油，此类油质的分子化合物中，含有多种碳氢基团。
若出现温度剧升高或者异常放电，变压器油中的碳氢基团稳定性就会发生变化，从而致使C-H 化学键断裂，形成大量的游离氢原子。
游离的氢原子与油内自由基发生反应，产生烷类、烃类特殊气体以及部分碳氢聚合物。
1.2变压器油中溶解气体在线监测基于1.1所述的反应过程，电网技术人员在进行变压器架设时，应以出厂初测的方式，测量投运状态中的变压油中溶解的气体总量，以此为正常状态的锚点，设置相应的检测装置进行记录和判定。
当变压器油溶解气体超出了设定的指标以后，变压器的稳定运行将会受到影响，因而需对变压器油进行实时在线监测，防患于未然。
当前在线监测溶解气体的装置主要有半导体类、催化燃烧类、场效应管类等三类，可以检出油溶气体中的氢气、氧气、氮气、一氧化碳与二氧化碳等常见组分，也可以检出甲烷乙烷、乙烯乙炔等烷烯炔类物质，从而标示出变压器的放电、高热等异常现象。
变压器油中的溶解气体色谱在线监测系统分析
变压器油中的溶解气体色谱在线监测系统分析摘要变压器油中溶解气体色谱在线监测系统是变压器故障监测工作中应用的先进系统，主要利用溶解气体色谱检测原理，具有检测效率高、精度优良的特点，适合应用于现代变压器设备监测和保护。
本文以变压器油溶解气体色谱在线监测系统为分析对象，主要分析系统常规组成及工作原理，并对关键技术和具体应用进行全面分析，旨在推广色谱在线监测系统应用优势。
关键词；变压器油；溶解气体；色谱在线监测系统变压器油是变压器运行过程中重要材料或组件、起到变压器绝缘保护的作用。
同时，长时间变压器研究发现，变压器油与变压器联系紧密，变压器工作运行状态变化，将会对变压器油有所影响。
尤其是在故障或者发热情况，会使变压器油产生H2、CH4等气体。
因此，反向推理得出检测气体成分，就能够分析变压器工作状态的原理。
相关专家利用此原理提出气体色谱检测技术，经长时间的实践研究和应用，该检测技术具有超高精度的检测效率，符合变压器故障检测对精度的要求。
而近些年，为了实现变压器运行在线实时监测，专家又开始设计应用气体色谱在线监测系统，从而提升监测工作效率，确保监测良好完成。
1.变压器油的溶解气体色谱在线监测系统研究1.1变压器油溶解气体色谱在线监测系统基本研究监测系统主要是对变压器油及其气体情况进行在线实时监测，根据其工作需求，一般将变压器油溶解气体色谱在线监测系统分为主控室和变压器现场两部分，分别完成监测控制、完成现场运行。
第一，变压器现场运行操作系统主要包括变压器绝缘油、油气分离单元、气室、混合气体分离单元、气敏检测单元、数据采集处理单元。
该模块主要完成气体采集和基本处理工作，为后续的数据分析打好基础，有利于在线监测工作。
第二，主控模块建立单一主控计算机。
利用计算机硬件和硬件构建系统应用平台，计算机负责发送指令，控制变压器现场操作系统，完成数据采集以及相关分析工作。
系统在线监测实施过程中，除了构建基本结构，实现功能最主要的条件是依靠先进技术。
特高压变压器油中溶解气体在线监测技术概述
文章编号:１００４－２８９Ｘ(２０２２)０４－０００１－０５基金项目:大型电力变压器局部放电检测手段的提升(Ｂ７２３７１２２０００１)特高压变压器油中溶解气体在线监测技术概述赵振喜１ꎬ陈诚２ꎬ王敬一２ꎬ王朝辉３ꎬ郭玉福３ꎬ崔文东３(１.国网吉林省电力有限公司ꎬ吉林㊀长春㊀１３００２８ꎻ２.国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司ꎬ湖北㊀武汉㊀４３００００ꎻ３.国网吉林省电力有限公司建设分公司ꎬ吉林㊀长春㊀１３００１２)摘㊀要:本文首先概述了变压器油中溶解气体检测的技术原理和在线监测装置的必要性ꎬ而后梳理了应用于国网特高压的几种主流的油气分离㊁气体组分分离以及气体检测技术ꎮ油气分离技术主要有真空脱气法㊁动态顶空脱气法以及膜分离法ꎬ组分分离技术主要采用毛细管色谱柱和填充柱ꎬ气体检测技术主要采用半导体气敏传感器㊁热导检测器以及光声光谱检测器ꎮ最后具体对比分析了这些技术的优缺点ꎬ为变压器油中溶解气体在线监测装置的选型选配提供一定的参考ꎬ同时为油中溶解气体在线监测技术的研究方向提供一定的思路ꎮ关键词:油中溶解气体ꎻ在线监测ꎻ油气分离技术ꎻ气体组分分离技术ꎻ气体检测技术中图分类号:ＴＭ９３㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:ＢＯｖｅｒｖｉｅｗｏｆｏｎ￣ｌｉｎｅＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＤｉｓｓｏｌｖｅｄＧａｓｉｎＵＨＶＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒＯｉｌＺＨＡＯＺｈｅｎ￣ｘｉ１ꎬＣＨＥＮＣｈｅｎｇ２ꎬＷＡＮＧＪｉｎｇ￣ｙｉ２ꎬＷＡＮＧＺｈａｏ￣ｈｕｉ３ꎬＧＵＯＹｕ￣ｆｕ３ꎬＣＵＩＷｅｎ￣ｄｏｎｇ３(１.ＳｔａｔｅＧｒｉｄＪｉｌｉｎＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄꎬＣｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２８ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＷｕｈａｎＮａｎｒｕｉＬｉｍｉｔｅｄＬｉａｂｉｌｉｔｙＣｏｍｐａｎｙｏｆＳｔａｔｅＧｒｉｄＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＷｕｈａｎ４３００００ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＢｒａｎｃｈＣｏｍｐａｎｙｏｆＳｔａｔｅＧｒｉｄＪｉｌｉｎＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄꎬＣｈａｎｇｃｈｕｎ１３００１２ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｆｉｒｓｔｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｄｉｓｓｏｌｖｅｄｇａｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｏｉｌａｎｄｔｈｅｎｅｃｅｓｓｉｔｙｏｆｏｎ￣ｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｄｅｖｉｃｅꎬａｎｄｔｈｅｎｓｏｒｔｓｏｕｔｓｅｖｅｒａｌｍａｉｎｓｔｒｅａｍｏｉｌａｎｄｇａｓｓｅｐａｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬｇａｓｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｅｐａｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｇａｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｐｐｌｉｅｄｉｎＵＨＶｏｆｔｈｅｓｔａｔｅｇｒｉｄ.Ｏｉｌａｎｄｇａｓｓｅｐａｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌ￣ｏｇｙｍａｉｎｌｙｉｎｃｌｕｄｅｖａｃｕｕｍｄｅｇａｓｓｉｎｇꎬｄｙｎａｍｉｃｈｅａｄｓｐａｃｅｄｅｇａｓｓｉｎｇａｎｄｍｅｍｂｒａｎｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎ.Ｔｈｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎｔｅｃｈ￣ｎｏｌｏｇｙｍａｉｎｌｙｕｓｅｓｃａｐｉｌｌａｒｙｃｏｌｕｍｎａｎｄｐａｃｋｅｄｃｏｌｕｍｎ.Ｇａｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｍａｉｎｌｙｕｓｅｓｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｇａｓｓｅｎｓｏｒꎬｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｄｅｔｅｃｔｏｒａｎｄｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃｄｅｔｅｃｔｏｒ.Ｆｉｎａｌｌｙꎬｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｈｅｓｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｉｎｄｅｔａｉｌꎬｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓｓｏｍｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｆｏｒｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｏｎ￣ｌｉｎｅｍｏｎｉ￣ｔｏｒｉｎｇｄｅｖｉｃｅｏｆｄｉｓｓｏｌｖｅｄｇａｓｉｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｏｉｌａｎｄｓｏｍｅｉｄｅａｓｆｏｒｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｏｎ￣ｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｔｅｃｈ￣ｎｏｌｏｇｙｏｆｄｉｓｓｏｌｖｅｄｇａｓｉｎｏｉｌ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｄｉｓｓｏｌｖｅｄｇａｓｉｎｏｉｌꎻｏｎｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇꎻｏｉｌａｎｄｇａｓｓｅｐａｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎻｇａｓｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｅｐａｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎻｇａｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ１㊀引言变压器作为电网系统中最核心的设备ꎬ其运行性能直接影响了给供电可靠性与电能质量ꎮ变压器在运行中ꎬ尤其是在特高压领域ꎬ常面临交直流及其复合电场谐波含量高㊁工作负荷高等情况ꎬ对设备性能以及安全运行要求严格ꎮ随着大量特高压交直流工程的建成投运ꎬ在运的变压器数量急剧增加ꎬ设备的运维压力日益凸显[１]ꎮ近几年来ꎬ国网公司出现多起变压器运行事故ꎬ例如ꎬ２０１８年ʃ８００ｋＶ天山换流站的极Ｉ高端Ｙ/Ｄ－Ｂ相换流变和ʃ８００ｋＶ宜宾换流站的极Ⅱ低端Ｙ/Ｙ－Ａ相换流变均因运行故障造成设备烧损ꎻ２０１９年ʃ１１００ｋＶ昌吉换流站的极Ｉ高端Ｙ/Ｄ－Ｃ相换流变和ʃ８００ｋＶ沂南换流站极ＩＩ低端Ｙ/Ｙ－Ｃ相换流变压器因着火造成设备烧损ꎮ㊀㊀因此需要通过监控变压器运行时内部主部件的放电㊁过热等运行状况来实现设备潜在故障的提前预警ꎮ油中溶解气体检测技术是目前判断变压器运行状态最常见的技术手段ꎬ其原理是放电以及过热会导致油箱内绝缘油以及碳基材料的分解ꎬ其中绝缘油的主要成分是碳氢化合物ꎬ含有ＣＨ∗㊁ＣＨ２∗㊁ＣＨ３∗化学基团ꎬ并由Ｃ Ｃ键键合ꎮ局部放电以及过热可使部分Ｃ Ｃ键和Ｃ Ｈ键断裂ꎬ而后断裂产生的自由化学基团由于极度不稳定ꎬ根据 体系自由能越低ꎬ系统越稳定 原理ꎬ迅速化合生成稳定的氢气和低分子烃类气体ꎬ如ＣＨ４㊁Ｃ２Ｈ２等ꎬ并溶解于油中[２－３]ꎮ不同故障类型所产生的气体如表１所示ꎬ故障类型对应特征气体含量的具体判据则需根据变压器的电压等级与现场运检需求确定ꎬ其中ꎬ氢气和乙炔是变压器监测预警中最重要的两种关键特征气体ꎬ从表中可以看出ꎬ氢气含量的超标代表了变压器处于异常状态(温度过高)ꎬ乙炔的超标代表了变压器处于危险状态(放电与火花)ꎮ在特高压变电领域ꎬ依据２０２１年２月中国电科院在«１１００ｋＶ变压器套管油色谱排查建议方案(试行)»规定ꎬ氢气含量的报警注意值为１００ｐｐｍꎬ乙炔含量的报警注意值为０ ５ｐｐｍꎮ㊀㊀目前ꎬ国内外已普遍应用变压器油中溶解气体在线监测装置ꎬ相对离线检测的方法ꎬ有着如下的优势:㊀㊀(１)有效减少了人为操作的误差ꎮ在线监测装置控制系统由计算机全智能实现ꎬ全套监测过程包含进油㊁出油㊁油气分离ꎬ气体检测等过程均由自动化程序控制完成ꎬ减少了人为操作的误差ꎮ表１㊀不同故障类型所产生的气体故障类型气体成分Ｈ２ＣＯＣＯ２ＣＨ４Ｃ２Ｈ２Ｃ２Ｈ４Ｃ２Ｈ６油过热次无无主无主次油纸过热次主主主无主次局部放电主主次主主无次火花放电主无无无主无无油中电弧放电主无无次主次次油纸电弧放电主主主次主次次受潮或油有气泡主无无无无无无㊀㊀注:主㊁次㊁无分别代表主要㊁次要㊁无关气体成分㊀㊀(２)实现设备运行工况实时监测ꎮ即在线监测装置具备实时监测分析油中溶解气体以及数据上传功能ꎮ目前国家电网公司特高压变电站内的油中溶解气体在线监测装置设定为４个小时一次的检测周期(大部分装置可以设置更短的检测周期)ꎬ解决了离线检测无法及时发现变压器突发故障的问题ꎮ㊀㊀(３)监测数据可以反馈主设备运行状态趋势ꎬ实现故障预警ꎮ在线监测数据量大ꎬ且在时间维度上呈现规律变化ꎬ监测的数据结果不仅能够反映出变压器当前的油中溶解气体含量ꎬ判定当前变压器运行状态ꎬ同时可根据数据随时间发展的规律与趋势ꎬ结合专家诊断算法ꎬ判断变压器的运行趋势ꎬ实现变压器健康度实时评价ꎬ提前发现变压器的潜在故障ꎮ㊀㊀(４)减少人力资源ꎬ节省检修成本ꎮ以国家电网公司为例ꎬ特高压变电站均建在偏远地带ꎬ路途遥远ꎬ交通极其不便利ꎬ每次离线试验均需花费人力物力前往现场取油样返回实验室ꎬ且只能在停电检修时才能操作取油ꎮ在线监测装置解决了上述难题ꎬ实现在线监测数据快速回传到数据平台ꎮ２㊀关键技术㊀㊀变压器油中溶解气体在线监测系统主要包括油气分离技术㊁混合气体组分分离技术以及气体检测技术[４]ꎮ㊀㊀检测流程如图１所示ꎬ系统通过油循环单元ꎬ采集变压器的油样ꎬ将油样导入油气分离单元ꎬ得到分离出来的各种特征气体ꎬ对于气相色谱原理的检测方法ꎬ还需要通过混合气体组分分离单元得到各组分的气体ꎬ然后使用传感器进行检测和采集ꎬ最后把检测的数据上传到数据分析平台进行数据统计㊁分析和故障研判[５]ꎮ图１㊀变压器油中溶解气体在线监测系统检测流程图２ １㊀油气分离技术㊀㊀油气分离技术指的是通过一定的技术手段ꎬ将特征故障气体从绝缘油中分离ꎮ目前ꎬ虽然已有团队研究直接从油中测量溶解气体的技术ꎬ并取得了一定的成果ꎬ但是仅处于实验室实验阶段ꎬ相关的制作工艺尚不成熟ꎬ测量准确性与可靠性低ꎬ无法应用于在线监测[６－１０]ꎮ㊀㊀因此在线监测装置必须先将气体从油中分离才可进行测量ꎮ目前国网公司在运的在线监测装置配套的油气分离技术主要有:真空脱气法㊁动态顶空脱气法㊁膜分离法ꎬ其中以真空脱气法㊁动态顶空脱气法居多ꎮ在国外ꎬ膜分离法占有更高的比例[４]ꎮ㊀㊀真空脱气装置由搅拌器㊁活塞泵㊁脱气室㊁集气室和真空泵等单元构成ꎮ真空脱气装置的结构如图２所示ꎮ首先将油样注入密封的脱气室内ꎬ通过液相上方真空抽离作用ꎬ使油中溶解气体析出ꎬ同时搅拌液相加速气体析出过程ꎬ再通过活塞泵将气体推入集气室ꎬ压缩机带动真空泵与活塞泵对脱气室反复抽送ꎬ实现脱气㊁送气㊁集气反复循环ꎬ最终真空脱气法能达到９５％以上的脱气率ꎬ重复性高[１１]ꎮ目前真空脱气法存在的问题ꎬ一是脱气流程的周期较长ꎻ二是设备维护要求较高ꎬ尤其是脱气室的密封性一定要保障ꎻ三是装置故障率相对偏高ꎬ主要是真空脱气压缩机故障率偏高ꎮ㊀㊀动态顶空脱气法是基于溶解平衡原理的部分脱气法ꎬ在气体分子的热运动并不断扩散的过程ꎬ通过向定容量的绝缘油中鼓入一定量的空气或氮气ꎬ促使绝缘油内形成鼓泡ꎬ气体分子从油中逸出ꎬ加速油中的溶解气体在气液两相之间建立动态平衡ꎬ根据溶解平衡原理ꎬ当气液两相达到动态平衡后其浓度比例保持一定ꎬ因此可根据已分离出的平衡气体浓度按比例换算得到绝缘油中溶解气体的初始浓度[１２]ꎮ顶空脱气法装置结构简单ꎬ脱气速率较快ꎬ但是由于是部分脱气法ꎬ在溶解气体浓度很低的情况下ꎬ对分析仪器的灵敏度有较高的要求ꎮ顶空脱气装置的结构如图３所示ꎮ图２㊀真空脱气原理图图３㊀动态顶空脱气原理图㊀㊀膜分离法同样是基于溶解平衡原理的油气分离技术ꎬ利用渗透膜的选择透过性特征ꎬ渗透膜会阻拦油分子(液相)而使气体分子(气相)自由通过ꎬ膜处于变压器绝缘油和气室之间ꎬ油气分离的过程如图４所示ꎬ绝缘油中的溶解的气体分子由于热运动会接触渗透膜表面ꎬ由于气体分子小于膜表面的分子孔隙ꎬ会逐渐透过分子筛ꎬ其渗透速度与溶解气体的浓度成正比ꎬ气体分子在布朗运动作用下ꎬ自发的从高化学势(高浓度)区域向低化学势(低浓度)区域逐渐扩散ꎬ最终达到平衡状态ꎬ最终气室内的气体浓度维持定量ꎮ膜分离法结构简单ꎬ并且不耗费变压器油液ꎮ但膜分离法中膜的分离机理依靠分子的热运动进行ꎬ即自由扩散ꎬ气室内的气体浓度和油中溶解气体浓度达到动态平衡至少需要十几小时ꎬ响应时间太长导致无法及时发现故障ꎬ并且不同气体的膜分离平衡时间具有很大差异ꎬ例如乙烯达到平衡的时间要比氢气久的多(乙烯分子半径明显大于氢气导致渗透过程漫长)[１３]ꎮ因此一旦变压器运行状态改变ꎬ油中溶解气体浓度比例随之改变ꎬ监测装置由于平衡时间的差异无法及时同步ꎬ则会导致误判ꎮ同时渗透膜的保养维护也是一大问题ꎬ一方面需要考虑到膜的机械强度ꎬ另一方面一定要保障气室的气密性ꎮ图４㊀膜分离法脱气原理图２ ２㊀混合气体组分分离技术㊀㊀混合气体组分分离技术主要是配合气相色谱检测方法ꎬ光声光谱法不需要做组分分离ꎮ目前主要的气相色谱组分分离方法是通过色谱柱实现的ꎮ色谱柱分为固定相和流动相ꎬ固定相是吸附剂ꎬ要求不与组分发生任何化学反应ꎬ组分也不会物理溶解于吸附剂ꎬ即吸附是可逆的ꎬ常用的吸附剂为氧化铝㊁硅胶㊁活性炭等[１４]ꎻ流动相是洗脱剂ꎬ一般是使用惰性气体或者廉价易制备的氮气ꎬ作用是引导组分气体通过吸附剂的筛选ꎮ各气体组分经油气分离后进入色谱柱ꎬ吸附剂对各气体组分产生不同程度的吸附作用ꎬ导致各气体组分在柱中的脱附与流动速度产生差异ꎬ因此不同气体组分在时间上会依次流出色谱柱ꎬ实现气体组分分离[１５]ꎮ㊀㊀色谱柱一般分为毛细管柱和填充柱两大类ꎬ其结构和组分分离效率也不尽相同ꎮ首先在外观上ꎬ毛细管柱的外直径在１~２ｍｍ之间ꎬ内直径在１ｍｍ以内ꎬ而填充柱外直径约５~７ｍｍꎬ内径约３~５ｍｍꎬ毛细管柱的长度要远长于填充柱ꎻ接着是材料不同ꎬ毛细管柱一般是甲基硅氧烷聚合物ꎬ具有韧性ꎬ可盘成环形排列形状ꎬ填充柱一般是不锈钢或玻璃ꎬ没有韧性ꎻ最后是组分分离效率不同ꎬ毛细管柱效率高ꎬ分离效果优于填充柱ꎮ２ ３㊀气体检测技术㊀㊀油气分离与组分分离完成后ꎬ则由气体传感器定量检测出各种特征气体含量ꎮ气体传感器的原理是利用物理或者化学反应测量出特征气体的种类与浓度ꎬ并将物理化学信号转化为电信号输出ꎮ按照原理分类ꎬ应用于电力行业离线检测与在线监测的传感器有半导体气敏传感器㊁催化燃烧气敏传感器㊁光离子气敏传感器㊁光纤气敏传感器㊁热导检测器㊁氢火焰离子化检测器等ꎮ国家电网公司特高压油中溶解气体在线监测体系气体检测主要采用半导体气敏传感器㊁热导检测器以及光声光谱检测技术ꎮ㊀㊀热导检测器是气相色谱法最早且应用最广的检测手段ꎬ其原理是利用了不同气体具有不同的导热率ꎮ如图５所示ꎬ在热导池中设置有温度恒定的热源对电热丝持续加热ꎬ使得电热丝阻值维持平衡ꎮ当测量池与参比池通入气体类型相同时ꎬ例如通入纯净空气或纯氮气ꎬ此时两组电热丝阻值相同ꎬ电桥平衡ꎬ信号输出为一条直线ꎮ当特征气体进入检测池后ꎬ由于特征气体与参比气体的导热率不同ꎬ因此各热敏电阻感应的温度变化也有差异ꎬ导致其电阻率变化不同ꎬ电桥失去平衡ꎬ此时信号输出相应特征气体的色谱峰ꎬ峰值大小与特征气体的类型与浓度相关ꎬ据此将各种特征气体组分分辨且定量检测出来[１６]ꎮ热导检测器的优点是结构简单ꎬ可检测气体种类多ꎬ通用性广ꎬ且不损耗被测气体ꎬ具备较高的灵敏度和稳定性ꎬ气体检测精度为几十ｐｐｍꎮ图５㊀热导检测器工作原理图㊀㊀半导体气体传感器是目前应用最普遍且最实用的气体传感器ꎮ应用于油中溶解气体检测的半导体传感器一般为金属氧化物半导体传感器ꎬ如图６所示ꎬ常见的金属氧化物半导体传感器一般采用ＳｎＯ２㊁ＺｎＯ㊁Ｉｎ２Ｏ３㊁ＷＯ３等材料封装[１７－１８]ꎮ由于油中溶解气体检测环境一般为常温ꎬ因此一般采用表面电阻控制型金属氧化物半导体传感器ꎬ其原理为当特征气体化学吸附在材料表面时ꎬ由于载流子迁移作用ꎬ导致表面处的能带发生弯曲ꎬ其弯曲程度与接触气体浓度相关ꎬ从而引起材料表面电导率发生变化ꎬ由此测定目标气体的浓度[１９－２０]ꎮ金属氧化物半导体传感器具备灵敏度高㊁响应迅速㊁性能稳定㊁制造简单且低成本等优点ꎬ很适合变压器油中溶解气体在线监测的需求ꎬ其缺点为选择性较差ꎬ目前国内外已有大量研究采用了材料掺杂㊁贵金属修饰㊁合成复合材料㊁包覆金属有机框架等方法较好的解决了这一问题ꎮ图６㊀金属氧化物半导体传感器封装示意图㊀㊀光声光谱气体检测系统一般主要包含气路㊁光路㊁光声池三大部分ꎬ如图７所示ꎮ装置检测的原理是向密封在光声池内的待测气体发射一束频率调制的红外光束ꎬ待测气体吸收红外光束后ꎬ气体分子被激发发生振动而达到激发态ꎬ由于红外激发光频率低ꎬ对应光子能量低ꎬ退激以能量较低的声学波为主ꎬ然后被拾音器检测ꎬ通过信号处理电路得到光声图谱ꎮ不同的特征气体具有不同的分子结构ꎬ即具有不同的分子振动能级结构ꎬ调制光经不同特征气体吸收后ꎬ吸收的频谱也就不同ꎮ因此通过调制入射光频率ꎬ检测到随频率变化的光声信号即可实现对特征气体的定性鉴定与定量测量[２１]ꎮ㊀㊀光声光谱测量技术是一种间接测量技术ꎬ通过获得的声学信号频谱定性确定气体种类ꎬ通过测量声学信号振幅定量获得气体浓度ꎬ且检测精度高ꎬ可达到１ｐｐｍꎮ光声光谱在线监测装置相对气相色谱在线监测装置ꎬ成本要高出不少ꎬ维护不便ꎮ图７㊀光声光谱气体检测装置结构示意图３㊀结论㊀㊀本文概述了目前特高压变压器油中溶解气体在线监测技术的应用现状ꎬ梳理了应用于国网特高压的几种主流的油气分离㊁气体组分分离以及气体检测技术ꎬ对比分析了这些技术的优缺点ꎬ指出了装置性能升级与提升方向ꎮ本文可为变压器油中溶解气体在线监测装置的选型选配提供一定的参考ꎬ同时为油中溶解气体在线监测技术的研究方向提供一定的思路ꎮ参考文献[１]㊀李志超.换流变压器阀侧套管绝缘故障检测技术研究[Ｄ].华北电力大学(北京)ꎬ２０１７.[２]㊀黄旭ꎬ王骏.变压器油中溶解气体分析和故障判断[Ｊ].石油化工设计ꎬ２０２１ꎬ３８(２):３９－４１＋５－６.[３]㊀肖燕彩ꎬ朱衡君ꎬ张霄元.基于溶解气体分析的电力变压器在线监测与诊断技术[Ｊ].电力自动化设备ꎬ２００６(６):９３－９６.[４]㊀甘丽萍.溶解气体在线监测技术在状态检修中的应用[Ｊ].科技创新与应用ꎬ２０１３(２９):１６２.[５]㊀宋天斌.油浸式变压器绝缘在线监测系统研究[Ｄ].华中农业大学ꎬ２０１０.[６]㊀ＹａｎｇＦꎬＪｕｎｇＤꎬＰｅｎｎｅｒＲＭ.Ｔｒａｃｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｄｉｓｓｏｌｖｅｄｈｙｄｒｏｇｅｎｇａｓｉｎｏｉｌｕｓｉｎｇａｐａｌｌａｄｉｕｍｎａｎｏｗｉｒｅａｒｒａｙ[Ｊ].ＡｎａｌＣｈｅｍꎬ２０１１ꎬ８３(２４):９４７２－７.[７]㊀ＯｈｏｄｎｉｃｋｉＰＲꎬＢａｌｔｒｕｓＪＰꎬＢｒｏｗｎＴＤ.Ｐｄ/ＳｉＯ２ａｎｄＡｕＰｄ/ＳｉＯ２ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅ￣ｂａｓｅｄｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｓｅｎｓｏｒｓｆｏｒＨ２ｓｅｎｓｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ[Ｊ].ＳｅｎｓｏｒｓａｎｄＡｃｔｕａｔｏｒｓＢ:Ｃｈｅｍｉｃａｌꎬ２０１５ꎬ２１４:１５９－１６８.[８]㊀ＵｄｄｉｎＡＳＭＩꎬＹａｑｏｏｂＵꎬＣｈｕｎｇＧ￣Ｓ.Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄｈｙｄｒｏｇｅｎｇａｓａ￣ｎａｌｙｓｉｓｉｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｏｉｌｕｓｉｎｇＰｄｃａｔａｌｙｓｔｄｅｃｏｒａｔｅｄｏｎＺｎＯｎａｎｏｒｏｄａｒ￣ｒａｙ[Ｊ].ＳｅｎｓｏｒｓａｎｄＡｃｔｕａｔｏｒｓＢ:Ｃｈｅｍｉｃａｌꎬ２０１６ꎬ２２６:９０－９５.[９]㊀ＳａｎｄｖｉｋＰꎬＢａｂｅｓ￣ＤｏｒｎｅａＥꎬＲｏｙＴｒｕｄｅｌＡꎬｅｔａｌ.ＧａＮ￣ｂａｓｅｄＳｃｈｏｔ￣ｔｋｙｄｉｏｄｅｓｆｏｒｈｙｄｒｏｇｅｎｓｅｎｓｉｎｇｉｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｏｉｌ[Ｊ].ｐｈｙｓｉｃａｓｔａｔｕｓｓｏｌｉｄｉ(ｃ)ꎬ２００６ꎬ３(６):２２８３－２２８６.[１０]㊀ＬｉＤꎬＭｅｄｌｉｎＪＷꎬＢａｓｔａｓｚＲ.Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｍｅｒ￣ｃｏａｔｅｄｍｅｔ￣ａｌ￣ｉｎｓｕｌａｔｏｒ￣ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓｅｎｓｏｒｓｆｏｒｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｄｉｓｓｏｌｖｅｄｈｙｄｒｏｇｅｎ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓꎬ２００６ꎬ８８(２３).[１１]㊀张召涛.植物绝缘油中特征气体及油纸吸湿特性与纳米粒子分散稳定性研究[Ｄ].重庆大学ꎬ２０１２.[１２]㊀胡仕红ꎬ鲁登峰ꎬ王杰.绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定(溶解平衡法)浅析[Ｊ].四川电力技术ꎬ２０１４ꎬ３７(２):８６－９０.[１３]㊀肖登明ꎬ张周胜ꎬ黄亦斌.电力变压器在线监测的现状及前景探讨[Ｊ].高科技与产业化ꎬ２００９(５):１０３－１０５.[１４]㊀李健.改性活性炭和Ｄ１０１型大孔树脂对乙酸乙烯酯的吸附研究[Ｄ].南京理工大学ꎬ２０１０.[１５]㊀崔鸿飞.变压器油溶解气分离及光声检测技术研究[Ｄ].大连理工大学ꎬ２０１４.[１６]㊀李倩竹.氧化物掺杂二氧化锡基气体传感器的气体检测特性研究[Ｄ].重庆大学ꎬ２０１４.[１７]㊀ＪｅｏｎｇＳＹꎬＫｉｍＪＳꎬＬｅｅＪＨ.ＲａｔｉｏｎａｌＤｅｓｉｇｎｏｆＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ￣ＢａｓｅｄＣｈｅｍｉｒｅｓｉｓｔｏｒｓａｎｄｔｈｅｉｒＬｉｂｒａｒｉｅｓｆｏｒＮｅｘｔ￣ＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＡｒｔｉｆｉｃｉａｌＯｌ￣ｆａｃｔｉｏｎ[Ｊ].ＡｄｖＭａｔｅｒꎬ２０２０ꎬ３２(５１):ｅ２００２０７５.[１８]㊀ＳｕｎＹＦꎬＬｉｕＳＢꎬＭｅｎｇＦＬꎬｅｔａｌ.Ｍｅｔａｌｏｘｉｄｅｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｔｈｅｉｒｇａｓｓｅｎｓｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ:ａｒｅｖｉｅｗ[Ｊ].Ｓｅｎｓｏｒｓ(Ｂａｓｅｌ)ꎬ２０１２ꎬ１２(３):２６１０－３１.[１９]㊀ＪｉＨꎬＺｅｎｇＷꎬＬｉＹ.Ｇａｓｓｅｎｓｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｍｅｔａｌｏｘｉｄｅｓｅｍｉ￣ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ:ａｆｏｃｕｓｒｅｖｉｅｗ[Ｊ].Ｎａｎｏｓｃａｌｅꎬ２０１９ꎬ１１(４７):２２６６４－２２６８４.[２０]㊀ＬｉＺＪꎬＬｉＨꎬＷｕＺＬꎬｅｔａｌ.Ａｄｖａｎｃｅｓｉｎｄｅｓｉｇｎｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｍｅｔａｌｏｘｉｄｅｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｆｏｒｈｉｇｈ￣ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｇａｓｓｅｎ￣ｓｏｒｓｏｐｅｒａｔｅｄａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ[Ｊ].ＭａｔｅｒｉａｌｓＨｏｒｉｚｏｎｓꎬ２０１９ꎬ６(３):４７０－５０６.[２１]㊀赵宇彤.随动式多组分油色谱在线监测装置的开发与应用[Ｄ].华北电力大学(北京)ꎬ２００９.收稿日期:２０２２－０１－１９作者简介:赵振喜(１９７５－)ꎬ男ꎬ高级工程师ꎬ主要研究方向为电网建设管理ꎮ。
变压器油中溶解气体在线色谱监测综述
变压器油中溶解气体在线色谱监测综述摘要：变压器油中溶解气体分析离线色谱监测技术，即定期从变压器运行现场采集油样后，送样到实验室，用气相色谱仪检测出油中溶解气体，进而诊断变压器的故障类型，但这种方式操作繁琐、周期长、对油中溶解气体的发展趋势测量代价高等缺点，其检测结果难以准确和及时地反映设备的当前工作状况。
在线监测技术发展，弥补了离线监测这些缺点。
关键词：变压器油；溶解气体分析；在线监测；1 典型的在线色谱监测仪1.1 T r u e g as气体分析仪。
美国S e r v e r on公司的T m e gas变压器气体分析仪，以99．9999％的超高纯氦气为载气，以热导池为检测器，可测量8种气体，包括Hz、C0、C0z、O：、CH4、C2H6、C2H4和C2H2。
该监测仪的原理”是：把经散热器降温后的变压器油送人监测仪中的特制的气体萃取器油室，流过油室后再泵回变压器。
气体萃取器连续不断地萃取油中溶解气体，4小时后可达到气体平衡。
由超高纯载气氦携带气样进入色谱柱。
各特征气体在色谱柱中分离后，先后进入热导池。
检测结果由计算机计算保存、处理，并以web方式远程读取。
测量结果可由软件以图表方式直观显示，与之相关的变压器内部状况的诊断结果可以直接给出。
对C2H2、c 2H4、c0和C02的测量，灵敏度可达1µL／L或10％(取大者)，其它4种气体的测量灵敏度可达10％。
其工作环境温度范围很宽，可从一400c到+55℃。
建议的采样周期为24h。
1.2 C201—6在线色谱监测仪。
加拿大加创集团公司的c20l一6在线色谱系统的油气分离采用高分子薄膜，特征气体经复合色谱柱分离后，由气敏传感器依次检测；对H：的标称灵敏度为lµL／L；对c2H2的标称灵敏度为O．5µL／L。
1.3 SPJC在线色谱监测系统。
SPJC在线色谱监测系统是在重庆大学高电压与电工新技术教育部重点实验室大量研究的基础上研制而成的日。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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: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时，所产生的分解气体大多都含有氢气,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、CO、CＨ4、C２H２、学研制的在线变压器故障预测系统能够在线监测油中H２C2H4、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。
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。
上海交通大学肖登明等研制了带微孔的聚四氟乙烯膜，大大提高膜对特征气体的渗透性能。
采用聚四氟乙烯高分子薄膜一般的透气平衡时间为7２h，若采用带微孔的高分子薄膜平衡时间可提高到24h。
加拿大Morgan Ｓchａffer公司研制的GPl０0采用了聚四氟乙烯尼龙管束,尼龙管束由聚四氟乙烯多层缠绕尼龙管束褶皱,很小面积内油接触面积大大增加，使透气性能大大改善。
(2)抽真空取气法根据产生真空的方式不同,抽真空取气又可以分为两种形式:波纹管法和真空泵法。
前者使用利用小型电机带动波纹管反复压缩，多次抽真空,将油中溶解气体抽出来。
后者使用真空泵抽真空来抽取油中溶解气体，废油仍回到变压器油箱。
上海思源电气股份有限公司的TROM-－600变压器油色谱在线监测系统就是采用了真空泵法。
另外还有真空鼓泡式分离技术，其基本做法是在恒温状态下，将油气分离装置抽为真空，然后将油样导入脱气装置，从油中析出气体在气泵的作用下对油样进行鼓泡，待液相油中气体浓度与气相浓度达到溶解平衡时，停止鼓泡。
该方法的优点是脱气率高、重复性好，不污染变压器油,油气分离速度快,可实现连续脱气。
(３)顶空分离法根据顶空的方式不同，又可分为静态顶空式和动态顶空式。
静态顶空式主要原理是利用波纹管的不断往复运动,将变压器油中的气体快速的脱出,具有效率高、莺复性好的优点。
并且采用循环取油方式,油样具有代表性。
但由于顶空方式的油样与气样之间没有隔离,脱出的气样中会含有少量的油蒸汽，从而造成对色谱柱的污染,降低色谱柱的使用寿命。
且波纹管的寿命有限，同时由于波纹管的磨损，对变压器油存在一定程度的污染。
动态顶空式主要原理是以载气在色谱柱之前往油中通气，将油中溶解气体置换出来，送入检测器检测,根据油中各组分气体的排出率调整气体的响应系数来定量。
这种方式脱气速度较快，但由于要不断通入载气，不能使用循环油样，以免载气进入变压器本体油箱,因此油样代表性差。
另外，在脱气完毕后,必须把油样放掉,这样每次检测必然消耗少量的变压器油。
2.3 混合油气分离和检测技术混合气体的分离和检测主要有单组分气体检测和多组分气体的分离和检测。
单组分气体的检测主要是对氢气和可燃总烃进行的检测，利用渗透膜进行油气分离，常用的氢气检测器主要有钯栅极场效应管、催化燃烧型传感器和燃料电池。
多组分气体检测器主要有热导检测器、阵列式气敏传感器法、半导体气敏传感器、红外光谱技术和光谱声谱技术。
２.３.1单组份气体的检测(1)钯栅场效应管检测器钯栅场效应管利用钯栅场效应管作为传感器的仪器，首先是由北京供电局等七省市有关部门联合研制，北京电子管厂生产的BGY型变压器氢气在线监测仪。
钯栅场效应管对氢具有独特的选择性，基本不受其它气体组分的干扰。
但实际运行发现,这种把栅场效应管存在严重缺点:一是寿命不够长,一般为一年多；二是零漂严重，要经常调整,而且多次出现误报警。
(2)催化燃烧型检测器催化燃烧型传感器的基本原理是在一根铂丝上涂上燃烧型催化剂,在另一根铂丝上涂上惰性气体层，组成阻值相等的一对元件，由这一对元件和加外两个固定电阻组成桥式检测回路。
在一定的桥流（温度)下,当它与可燃气体接触时，一个铂丝发生无烟燃烧反应，发热，其阻值发生变化,另一铂丝不燃烧，阻值不变,使原来平衡的电桥失去平衡，输出一个电信号，该信号与可燃气体浓度成线性关系。
中国电力科学研究院利用这种传感器研制了变压器油中溶解氢气在线监测仪。
它的特点是:选择性好、反应准确、稳定性好、能够定量检测、不易产生误报、控制可靠、寿命三年左右。
(3)燃料电池型传感器燃料电池是一种将贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的一种发电装置。
这种传感器己批量生产了携带式１０3B型和在线式ZOＩR型两种类型的氢气检测仪,加拿大Syproｔeｃ公司生产的HＹDRAN H2０1Ｒ/２０１i电力变压器早期故障在线监测装置,是一种将变压器油中的溶解气体经可选择性的渗透膜一聚四氟乙烯膜进入燃料电池型传感器内,并在传感器内将油中析出的H2、CＯ、Ｃ2H2、C2H4等气体与空气中的Ｏ２进行化学反应,从而产生一个与反应量成比例的电信号,能够实时在线测量气体浓度变化数值的装置。
主要监测油中小分子气体氢气及少量一氧化碳、乙炔、微量乙烯等气体的综合体积分数及其时、日变化趋势，以判断变压器的运行状态。
2.３.２多组分气体的分离和检测技术气体组分的检测主要由气敏传感器和检测室组成。
目前用于变压器故障特征气体组分检测的传感器主要有热导检测器(TCD)、阵列式气敏传感器法、半导体气敏传感器、红外光谱技术和光谱声谱技术。
(1)热导检测器（TCD)TCD的原理是基于不同物质具有不同的热导系数，通过发热电阻丝时热量(每小时的发热量)损失的比率，即可用来量度气体的组分和质量。
TCD最大的不足就是检出限不够，根据GＢ/Ｔ７252—20０1《变压器油中溶解气体分析和判断导则》对乙炔的最低检出限为0.1 X10－6，即使采用高纯的氦气做载气，TCD 也达不到这个要求。
因此通常的做法是对故障气体采用了富集技术。
河南中分的中分３0０0系统采用N作载气,样品组分经过载气的反复萃取,２被浓缩在捕集器中，浓缩到一定的程度再进行分析。
（２)阵列式气敏传感器法(电子鼻法)该方法基于多传感器信息融合技术，利用气体传感复杂的交叉敏感特性，有选择地将数个气体传感器组合在一起形成传感器阵列，结合模式识别技术如：B Ｐ神经网络、灰色理论等，形成气体辨识系统，即电子嗅觉系统（又称“电子鼻”）。
该方法一般运用于环保、化工、家用报警、食品保鲜及航空航天等领域,当它用来实现要求精确定性和定量分析的电力变压器油中气体在线监测时,须先解决好气体的测量灵敏度、准确度和数据重复性等问题。
(3)半导体气敏传感器半导体传感器又称为阻性传感器或金属氧化物传感器，是研究开发较早的一种传感器，普遍用于可燃气报警。