变压器油中溶解气体及微水在线监测系统技术方案
变压器中溶解气体在线监测系统说明书
正确认识变压器状况对于所有的电网工业是极必需的，变压器的在线状态监测也日益重要。
这一信息可以使资产利用达到最大化并且避免因故障而付出昂贵的代价。
变压器绝缘油中溶解气体分析（DGA）及微水测量技术被认为是变压器状况监测的最为重要的手段。
GE旗下KELMAN公司新一代的在线DGA设备，提供了监测变压器状态的必要信息。
在广泛领域内的使用证明了新一代监测仪作为一种有效的手段，为资产管理提供了可靠的信息。
TRANSFIX主要特性z监测单台变压器油箱。
z DGA及微水：8种故障气体加上微水及氮气。
DUALTRANS同时监测两个独立变压器组油箱z DUALTRANS是由凯尔曼公司为两个单相变压器组设计的油中溶解气体及微水在线监测新产品，此系统提供两个独立的绝缘油输入通道，允许对于每台变压器提供完整的油中溶解气体及微水在线监测。
z DUALTRANS测量8种故障气体以及微水。
最先进的光声光谱技术提供了准确以及可靠的测量结果，也使两个变压器箱体内的绝缘油混合可以忽略不计。
z DUALTRANS能够由用户自行设定测量间隔，每隔一小时进行测试，同时测量间隔也能按照报警状态自行调整。
z DUALTRANS可以按照用户需求自动或手动在两台变压器间进行切换。
主要技术特性z一台设备可同时监测两个主油箱。
z8种故障气体及微水分析。
MULTITRANS同时监测三个独立变压器组油箱TRANSPORT X便携式油中溶解气体及微水分析仪在线监测仪型号及监测范围在线监测仪型号 MINITRANS TRANSFIX DUALTRANS MULTITRANS TAPTRANS TRANSPORT X 可监测变压器独立油箱数 1 1 2 3 3 气体测量 测量范围（ppm）氢气（H2） 5—5000 + + + + + +甲烷（CH4） 2—50000 + + + + +乙烷（C2H6） 2—50000 + + + + + +乙烯（C2H4） 2—50000 + + + + +乙炔（C2H2） 0.5—50000 + + + + +一氧化碳（CO） 2—50000 + + + + + +二氧化碳（CO2） 20—50000 + + + + +氧气（O2） 100—50000 + + + +总可燃气体（TDCG）20—50000 +微水 0—100%RS（以ppm形式显示）+ + + + + +氮气（N2） 10—150000 ppm，精确度±15% （自由通气式变压器）+ + +精确度 ±5%最低分辨率下限（取大者）环境参数外部工作温度范围 -40至55℃油样温度范围 -40至120℃工作湿度 10-95%无凝露外壳防护等级 IP 55单相报警继电器 提供常开及常闭触点，5A 250VAC，5A30VDC 多种测量频率 每小时一次至每天一次。
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在线监测技术及应用研究解读
变压器油中溶解气体在线监测技术及应用研究
变压器作为电力系统的枢纽设备,其运行可靠性直接影响电力系统的安全运行。
变压器油中溶解气体的成分和含量能有效体现运行变压器内部的绝缘故障情况,变压器油中溶解气体分析法(DGA)目前已成为电力系统对油浸式电力设备进行故障诊断的有效监测手段,得到了广泛的应用。
作者深入分析了变压器油中多种溶解气体在线监测技术现状及应用前景,就目前采用的变压器油中溶解气体在线监测技术应用进行了深入研究。
主要研究:通过对F_(46)高分子透气膜分离油中溶解气体,以MQ型系列传感器阵列检测变压器油中H_2、CO、
CH_4、C_2H_4、C_2H_2、C_2H_6六种气体的在线监测技术的研究及应用分析,认为其检测稳定性及灵敏度满足现场应用要求。
特别对乙炔的检测灵敏度达
1μL/L。
通过对光声光谱技术应用于油中气体在线监测的研究,分析了光声光谱技术的优点及抗干扰措施,并与现有在线色谱及红外光谱分析比较,显示了光声光谱在可靠性、稳定性、灵敏度方面良好的发展前景。
通过对热导技术应用于变压器油中在线监测的研究,在数据稳定性、灵敏度等方面具备良好的性能。
但它是基于常规油色谱分析的技术,现场受环境干扰的因素较多,长期的现场运行有待考证。
通过对现有油中气体在线监测技术的研究及应用系统的对比分析,提出了该种系列装置的实用性评价体系并分析了其应用前景。
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。
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 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。
变压器油溶解气体在线监测技术与方法研究
2 变压器油溶解气体在线监测技术与方法研究由于变压器在电或热的作用下以及老化过程中会分解产生甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、氢、一氧化碳、二氧化碳等气体，如何获取特征气体、辨识特征生气体以及根据特征气体进行油气分析是实行油气在线监测的三个必经环节。
特征气体获取的手段主要有真空分离法、动态顶空分离法、膜渗透分离法等，在气体辨识中有色谱法、光谱法、传感器法，数据分析中有，下三比值及改良三比值法、大卫三角法、援例分析法。
下面将主要探讨主变油溶解气体在线监测特征气体获取、特征气体辨识、特征气体分析所使用原理和方法。
2.1变压器油气分离技术研究2.1.1真空分离法传统的真空脱气法主要有水银真空脱气法（托普勒泵脱气法）、水银不完全真空脱气法、饱和食盐水真空法、薄膜式真空法等。
后来研究出了典型真空脱气法：无水银真空完全脱气法（钢体，多次脱光-集气过程）、无水银真空不完全脱气法（玻璃，一次脱气-集气过程）和变径活塞泵全脱气法（多次脱气-集气过程）。
变径活塞全脱气法属于无水银真空脱气法的变通方法。
[5]真空完全脱气法油气分离过程如下：一定体积溶解有气体的样品油被注入到脱气室，在真空条件下，从油中脱出的气体在活塞作用下被从脱气室转移到集气室。
经过几次脱气-集气过程后，集气室的气体通过进样器传送到色谱分析系统中进行分析。
真空不完全脱气法油气分析与完全脱气法过程相同，但只有一次脱气-集气的过程。
另外为了保证充分脱气，集气室与脱气室体积比不同于完全脱气法，比完全脱气法要大。
真空脱气法需要多次脱气-集气过程，平衡时间及整个分析时间不适合在线应用。
真空不完全脱气法平衡时间短，为在线应用提供了思路。
真空脱气法和高分子膜透气法相比，真空脱气法平衡时间大大缩短，借助于搅拌作用，真空脱气法一般几十分钟能达到平衡，但是上述三种常规真空脱气法设计的最初出发点是试验室的离线应用。
尽管在便携式产品中也有应用实例，但体积大、结构复杂、对稳定性要求高而难以应用于在线。
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。
变压器油中溶解气体及微水在线监测系统使用手册
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DGA IN: / 10s（XXXXX/手动取样于: / 10秒）”这里XXXXX为油路的名称。白色的按钮
MULTITRANS使用手册
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23/07/2007
MULTITRANS
使用手册
本文档概述了MULTITRANS设备的日常操作。一旦MULTITRANS被安装完毕，一些现
场操作是十分简单的。本文档主要介绍了LCD信息屏的使用和手动DGA取样功能等。
本设备唯一需要的维护就是定期的清洁进风口和进油口的过滤器。
Modbus RTU通讯协议同时也包含在此指南之中。
2.启动MULTITRANS
在直流电源开启之后，在测量开始之前，MULTITRANS内部加热装置可能需要数小时才
能预热到工作温度。
MULTITRANS使用手册
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23/07/2007
MULTITRANS
3. MULTITRANS信息屏
LCD信息屏位于MULTITRANS（见图2）内部，当打开仪器前门可以看到。
LCD信息屏
上翻
下翻
开始测量
停止测量
手动取样
使用手册
图2. MULTITRANS内部视图
电源开关
在分析过程中，信息屏将显示MULTITRANS的序列号以及操作状态的细节。屏幕将自动
变压器油中溶解气体在线监测关键技术
变压器油中溶解气体在线监测关键技术在进行油浸电力变压器故障诊断的过程中比较常用的一种方法就是油中溶解气体在线监测。
相比于其它的诊断方法来说，油中溶解气体在线监测的准确度比较高，在监测的过程中对监测条件的要求比较低。
正是因为如此，在变压器故障诊断过程中人们比较喜欢采用这种方法。
油中溶解气体在线监测技术是在离线色谱检测技术的基础上发展起来的，有效弥补了离线色谱检测技术的缺点和不足。
经过几十年的发展，油中溶解气体在线监测技术已经比较成熟，并融合了一些其他先进的技术，从而使得油中溶解气体在线监测技术的准确性和效率越来越高。
本文将从介绍在线监测的一般方法入手，分析在线监测技术的研究与应用现状，介绍现有的油中溶解气体在线监测技术。
1在线监测的一般方法油中溶解气体在线监测的一般方法如下所述。
首先，要对变压器本体油进行油气分离处理。
第一，应将变压器本体油送入到专门的脱气装置中，通常来说将变压器本体油送入到脱气装置中的方法有两种，一种是通过循环管，另一种则是通过传感器；第二，在变压器本体油进入到脱气装置中以后会根据相应的要求进行油气分离处理，将气体分离出来。
其次，要进行气体成分和浓度检测。
需要用检测器对分离出来的气体进行检测，完成检测以后，检测器会将气体含量转变成与之相对应的电信号，这些关于气体检测结果的电信号会被转换成具体的数据信息并被储存在计算机中，便于以后使用。
虽然，油中溶解气体在线监测技术和离线色谱检测技术的基本原理是一样的，都是通过对变压器油中溶解气体的检测来判断变压器运行状态。
但油中溶解气体在线监测技术可以在变压器运行的现场完成检测工作，这样不仅可以实现对变压器运行状态进行实时监测的目的，同时还可以提高变压器故障诊断的可靠性。
此外，相比于其它的故障诊断技术来说，油中溶解气体在线监测技术的经济成本比较低，具有推广使用的可能性。
2在线监测技术的研究与应用现状通过上述的介绍不难发现，在油中溶解气体在线监测技术应用的过程中比较重要的两个环节为油气分离和气体检测。
变压器油中溶解气体在线监测及诊断技术
变压器油中溶解气体在线监测及诊断技术摘要：目前大部分变压器使用绝缘油作为绝缘介质，绝缘油与油中的固体绝缘材料（纸和纸板等）在变压器运行过程中因电、热、氧化和局部电弧等多种因素的作用逐步氧化变质，裂解成低分子气体；变压器内部存在的潜伏性过热或放电故障又会加快产气的速率。
随着故障的缓慢发展，裂解出来的气体形成泡在油中经过对流、扩散作用，就会不断地溶解在油中。
这部分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。
关键词：变压器油；溶解气体；线监测；诊断技术引言目前，电力变压器油中溶解气体在线监测，是公认最为有效的对变压器内潜伏性故障在线监测方法，已广泛用于不同电压等级的变电站。
现场运行情况表明，油中溶解气体在线监测装置在实际使用中经常出现漏报、误报等情况，导致不能及时对变压器进行检修而使变压器损坏，或造成不必要的停运检修，浪费人力物力。
分析其原因主要有：安装不当、使用环境与条件多变等，因此有必要对溶解气体在线检测装置的准确性进行现场校验与分析，而目前我国在此领域尚处于起步阶段。
通过研究油中溶解气体在线监测系统的现场校验技术，不仅可大幅提高监测装置监测效果，还有较高的应用推广价值。
1油中溶解气体在线监测装置关键技术1.1装置基本组成多组分油中溶解气体在线监测装置一般由油气分离单元、混合气体检测单元、数据处理单元和网络接入单元等几部分组成。
首先对变压器取油样，进行油气分离，从油中获取所需混合气体，再对混合气体进行检测，将气体浓度信号转换成电信号，经数据处理单元再转换成相应的数字信号后，通过网络接入单元将监测数据传送给主机。
多组分油中溶解气体在线监测装置的关键技术在于油气分离和混合气体检测。
1.2油气分离油气分离是油中溶解气体在线监测的关键步骤，其气体萃取的效果和速率直接影响装置检测的准确性和实时性。
目前应用于在线监测装置的油气分离方法主要有：薄膜渗透法、真空脱气法、平衡取气法和吹扫捕集法等。
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。
安徽电网变压器油中溶解气体在线监测管理系统的设计与实现
摘 要 随 着 电 网规 模 不 断 增 大 ， 力 系统 的 安 全 稳 定 问题 趋 于 更加 复 杂 ， 保 证 电 网 稳 定 运 行 ， 变压 器 工 作 状 态 的监 视 与 电 为 对
《 工业控制计算机｝ ０ １年第 ２ ２１ ４卷第 ６期
９ １
安徽 电网变压器油中溶解气体在线监测管理系统的设计与实现
Ａｎ ｕ ｏ ｒ Ｇｒ ｒ ｎ ｆ ｒ ｒ ｎ ｈ ｉＰ ｗｅ ｉ Ｔ ａ ｓｏ ｍｅ ｓ ｉ Ｏｉ ｓ ｏｌｅ ｓ Ｏｎ ｉｅ ｄ Ｉ Ｄｉｓ ｖ ｄ Ｇａ —ｌ ｎ Ｍｏ ｉ ｒ ｇ ａ ｄ ｎｔ ｉ ｎ Ｍａ ａ ｍｅ ｔ Ｓ ｓｅ ｏ ｎ ｎ ｇｅ ｎ ｙ ｔ ｍ
管 理提 出 了更 高 要 求 。该 文 针 对 安 徽 电 网 目前 对 变压 器 监 视 的 实际 情 况 ， 计 一 套 针 对 变压 器 油 中溶 解 的 气体 含 量 进 行 监 设 测 、 析 的 管理 系统 ， 而 及 时 发 现 变 压 器存 在 或 潜在 的 故 障 ， 保 电 网 的安 全 稳 定 运 行 。 分 从 确 关键词 ： 变压 器 ， 中溶 解 气 体 ， 测 ， 障 油 监 故
据管理 。 ２ 系 统 功 能 设 计 与 实 现 ２１ 在 线 监 测设 备 功 能 ．
安徽 电 网 变 压 器 油 中 溶 解 气 体 在 线 监 测 管 理 系统 由 三 级 结 构组成 ， 即在 线 监 测 设 备 、 线 监 测 主 站 和 在 线 监 测 中 心 。 系 统 在
１ 系 统 结构 设 计 与 实现
网与 安 装 在 省 电科 院 的监 测 中心 服 务 器 联 网 ，实 时 转 发 监 测 设 备 上 传 的检 测 数 据 ，从 而 实 现 安 徽 省 变 压 器 油 中溶 解 气 体 在 线 监 测 数 据 的统 一 管 理 。 在 线 监 测 中心 安 装 在 省 电科 院 ， 负 责 汇集 全 省 在 线 监 测 主 站 实 时上 传 的 检 测 数 据 、 提供 故 障 诊 断 帮 助 、 ｂ数 据 查 询 、 Ｗｅ 数
变压器油中溶解气体在线监测Word版
变压器油中溶解气体在线监测方法研究晨好仔细阅读后下戟，感谢您的便用!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。
变压器油中溶解气体及微水在线监测系统技术方案
变压器油中溶解气体及微水在线监测系统技术方案1.概述变压器油中溶解气体和微水是反映变压器运行状态和绝缘状况的重要指标。
变压器油中的溶解气体主要为H2、CH4、C2H6、C2H4、CO、CO2、N2等气体，因电器设备的绝缘材料、设备结构和工作条件等不同，变压器油中的气体含量也不相同。
微水是指变压器油中含有的水分，与变压器绝缘性能有关。
当变压器油中的溶解气体和微水含量超标时，会对变压器的正常运行和绝缘性能产生不利影响。
传统的变压器油中溶解气体和微水检测方法多采用离线分析，即每隔一段时间取样、送至实验室进行分析，这种方法不但费时费力，还难以及时发现变压器运行中的异常情况。
因此，在线检测变压器油中溶解气体和微水的技术方案受到了广泛关注。
2.技术方案变压器油中溶解气体和微水在线监测系统是通过将传感器安装于变压器油箱内，实时测量变压器油中溶解气体和微水的含量，并将数据传输至数据采集装置和监控系统，完成变压器油中溶解气体和微水的在线监测的技术方案。
2.1 变压器油中溶解气体在线监测系统变压器油中溶解气体在线监测系统主要包括设备和软件两个部分。
2.1.1 设备部分变压器油中溶解气体在线监测的设备包括溶解气体传感器、气体采集器、信号转换器和数据采集装置。
（1）溶解气体传感器目前市面上常用的变压器油中溶解气体传感器主要有三种：热膜传感器、红外传感器和色谱法传感器。
热膜传感器基于热膜敏感元件的电阻随气体导电性变化的原理，测量变压器油中溶解气体的含量。
这种传感器具有响应速度快、精度高、稳定性好等优点。
红外传感器主要利用气体分子的吸收谱线由于吸收气体能量发生了吸收和发射的变化，从而测量溶解气体的含量。
这种传感器具有测量范围广、使用寿命长等优点。
色谱法传感器是将变压器油样品进样进入分离柱，分离后通过检测器检测气体，最终确定变压器油中溶解气体的含量。
这种传感器精度高，可以同时检测多种气体，但其体积较大，需要配合支持性设备使用。
变压器油中溶解气体及微水在线监测系统技术方案
变压器油中溶解气体及微水在线监测系统技术方案一、技术方案概述变压器油中溶解气体及微水是评估变压器运行状态的重要指标之一，因此，建立一个能够实时、准确监测变压器油中溶解气体及微水的在线监测系统是十分重要的。
本文将介绍一种基于红外吸收、电容式传感器等原理的变压器油中溶解气体及微水在线监测系统技术方案。
二、技术原理1. 溶解气体在线监测变压器油中溶解气体是反映变压器内部故障的重要指标，常见的溶解气体有氧气、氢气、可燃气体等。
在本方案中，采用红外吸收原理实现溶解气体的在线监测。
具体地，将变压器油样本放置于红外吸收谱仪中，利用溶解气体在红外波长下吸收的特性，通过与事先建立好的标准库进行比对，得到各种溶解气体的浓度值。
2. 微水在线监测变压器中存在着大量的绝缘油，而油在运行过程中可能因为机械振动、温度变化等原因而产生微水，这会影响绝缘油的性能，甚至对变压器的运行安全造成影响。
因此，在本方案中，采用电容式传感器原理实现微水的在线监测。
具体地，将电容式传感器安装在变压器油箱内部，当油中水含量超过一定阈值时，传感器将产生信号，通过信号放大、处理等步骤，得到微水的浓度值。
三、系统设计1. 硬件设计本方案中，变压器油样本的采集和处理通过自动采样、输送、清洗等机械设备实现。
具体地，采用自动化的样品输送系统将油样品输送至红外吸收谱仪中，通过轴流泵等设备将油样品送至电容式传感器中，实现对溶解气体和微水的在线监测。
2. 软件设计本方案中，溶解气体和微水的在线监测结果通过工业控制计算机实现。
具体地，通过建立标准库、与传感器进行数据交互、分析处理等方式，实现电容式传感器和红外吸收谱仪的数据集成，并对监测结果进行分析和预警，确保变压器的安全稳定运行。
四、总结变压器油中溶解气体和微水的在线监测对于保障变压器的运行安全至关重要。
本文介绍了一种基于红外吸收、电容式传感器等原理的变压器油中溶解气体及微水在线监测系统技术方案，通过系统硬件和软件的设计，能够实现对变压器油中溶解气体和微水的实时、准确监测，为变压器的安全稳定运行提供了保障。
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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（H2），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。
光声光谱（PAS）技术应用予溶解气体分析，在此基础上研制成功了Transfix® 型在线式油中溶解气体分析仪。
Transfix® 使用欧洲先进技术和部件，克服了环境变化，仪器恒温，信号干扰，机械振动等各种难题，成功地实现在线检测变压器油中的8种故障气体及微水。
它可以直接安装在变压器现场，连续自动采样，自动检测油中气体及微水。
并且主控室终端电脑可以通过有线或无线的方式与其通信，获取油中气体及溶解水的实时数据信息。
Transfix®不仅仅能够检测变压器油中的8种故障气体，而且能够检测变压器油中的微水含量。
和传统的变压器色谱分析仪相比，Transfix®不仅仅性能大为提高，而且它还能替换变压器微水测试仪。
到2004年，Transfix®已经广泛的应用在美国、加拿大、墨西哥、丹麦、德国、挪威、奥地利、瑞士、瑞典、英国、韩国、马来西亚、新加坡、澳大利亚等国家的电力系统中。
系统原理和传统的气相色谱分析仪比较，Transfix®采用了领先的“动态顶空平衡”法进行油气分离；专利光声光谱技术进行气体检测。
1. 油气分离图1 脱气模块图1是Transfix®的油气分离模块，即脱气模块。
其采用的是“动态顶空平衡”进行脱气。
在脱气的过程中，采样瓶内的磁力搅拌子不停的旋转，搅动油样脱气；析出的气体经过检测装置后返回采样瓶的油样中。
在这个过程中，光声光谱模块间隔测量气样的浓度，当前后测量的值一致时，认为脱气完毕。
该脱气方式满足ASTM 3612标准及IEC相关标准。
1. 气体检测 Transfix®是利用光声光谱技术实现变压器油中故障气体的检测。
光声光谱是基于光声效应的一种光谱技术。
光声效应是由分子吸收电磁辐射（如红外线等）而造成。
气体吸收一定量电磁辐射后其温度也相应升高，但随即以释放热能的方式退激，释放出的热量则使气体及周围介质产生压力波动。
若将气体密封于容器内，气体温度升高则产生成比例的压力波。
检测压力波的强度可以测量密闭容器内气体的浓度。
一个简单的灯丝光源可提供包括红外谱带在内的宽带辐射光，采用抛物面反射镜聚焦后进入光声光谱测量模块。
光线经过以恒定速率转动的调制盘将光源调制为闪烁的交变性号。
由一组滤光片实现分光，每一个滤光片允许透过一个窄带光谱，其中心频率分别与预选的各气体特征吸收频率相对应。
图2 光声光谱原理图如果在预选各气体的特征频率时可以排除各气体的交叉干扰，则通过对安装滤光片的圆盘进行步进控制，就可以依次测量不同的气体。
经过调制后的各气体特征频率处的光线以调制频率反复激发样品池中相的气体分子，被激发的气体分子会通过辐射或非辐射两种方式回到基态。
对于非辐射驰豫过程，体系的能量最终转化为分子的平动能，引起气体局部加热，从而在气池中产生压力波（声波）。
使用微音器可以检测这种压力变化。
声光技术就是利用光吸收和声激发之间的对应关系，通过对声音信号的探测从而了解吸收过程。
由于光吸收激发的声波的频率由调制频率决定；而其强度则只与可吸收该窄带光谱的特征气体的体积分数有关。
因此，建立气体体积分数与声波强度的定量关系，就可以准确计量气池中各气体的体积分数。
由于光声光谱测量的是样品吸收光能的大小，因而反射，散射光等对测量干扰很小；尤其在对弱吸收样品以及低体积分数样品的测量中，尽管吸收很弱，但不需要与入射光强进行比较，因而仍然可以获得很高的灵敏度。
图3 光声光谱模块图通过观查变压器故障气体的分子红外吸收光谱发现，其中存在不同化合物分子特征谱线交叠重合的现象。
通过进一步研究，可寻找到合适的独立特征频谱区域以满足检测各种气体化合物的要求，从而也从根本上消除了检测过程中不同气体间发生干扰的问题。
系统优点Transfix ®采用了先进的“动态顶空平衡”法进行脱气以及光声光谱法进行气样检测。
因此和传统的变压器油中故障气体检测仪器相比较有以下一些优点：1. 由光声光谱测量部件特性而知，较传统的气相色谱(GC)分析仪器而言，光声光谱分析仪所需的校验工作将大为减少；2. 光声光谱检测技术无需气相色谱分析仪器中所需的消耗品，如载气等；3. 采用光声光谱技术的仪器内光声室（一般仅2-3mL ）容积较小，意味着仅需少量样品即可进行测试，且便于迅速清理光声室以满足快速、连续测量的要求。
通常光声室的清理时间仅为1-2分钟，而多数实验室气相色谱仪器则需要几十分钟的清理时间。
4. Transfix ®不仅仅能够检测变压器油中8种故障气体，而且还能够检测油中的微水含量。
因此Transfix ®不仅仅能够同时替换传统的色谱分析仪和微水测试仪，而且还能够使操作简单，不易产生污染。
5. 由于系统采用光声光谱技术测量气体含量，因此没有传统的色谱柱以及色谱柱老化、污染、饱和等缺点。
并且系统没有固态半导体传感器，不受CO 或其他气体污染。
6. 系统能够提供历史数据，能够在主机中纵向比较变压器的历史数据，给出变压器油中气体以及微水的走势图。
7. 系统在运行过程中，不需要频繁校准。
8. 系统的重复性能好，Transfix ®有相当高的测量一致性。
9. 系统在设计过程中充分考虑变压器现场的恶劣工作环境，因此系统具有较好的抗振性，较高的防护等级。
由于内部具有温度补偿功能，因此其受环境温度影响小，在-40℃ ~ +55℃都能正常的工作。
系统结构：油样泵入脱气模块，经过脱气得到的气样进入光声光谱模块。
光声光谱模块处理后将得到的电信号传送给高精度ADC ，CPU 控制其工作并且得到相应的数字信号随后根据温度补偿模块的信号，对数据进行修正，修正后的数据存放于数据存储模块。
当主机通信时，将数据传送给主机。
规格以及参数1. 技术指标：温度：环境温度： -40℃ ~ +55℃（-10℃ ~ +55℃启动时）；仪器进样处油温: -10℃ ~ +110℃；湿度： 10 ~ 100%RH；防护等级： IP56；净重： 81kg；油压：油样进样处：运行时0~3bar（0~45psi）；非运行时-1~6bar（-15~87psi）；外壳： 760×600×350mm（高×宽×深）（参看附件1）；安装支架：参看附件2管材规格：参看附件32. 测量范围：3. 校准范围：氢气（H） 6~2,000ppm2其他 LDL~50,000ppm4. 相关技术指标：- 交流电源: 110Vac~240Vac、46-63Hz，单相8A max ；- 仪器内置存储器可存储至8,000个记录，按每小时一次的采样周期计算可存储一年的检测数据；- 数据现场处理及分析；- 仪器面板配有红色、黄色用户设置报警、注意值指示灯；- 仪器配有三个继电器输出接点，用户可根据气体含量、微水值、产气速率、变化趋势或气体比值等判别标准设置该接点的工作状态；- Modem、RS-485、USB及串口通讯方式便于数据下载；- 校验周期，2年（可由用户自行校验或由英国Kelman公司技术服务部门进行校验）；- 采样周期：最小采样周期是1小时一次，用户可以在上位机，根据实际情况自己设定。
系统框图对于需要连续监控两台主变的要求，本方案中采用两台Transfix®分别监控两台变压器。
位于控制室的主机运行监控软件，在监控软件上可以设置Transfix®的运行状态，获取Transfix®的检测数据并且可以分析这些数据得出变压器油中气体的变化趋势。
Transfix®固定在金属架上，放置于变压器旁，检测变压器油中气体。
采用交换机和Modem实现主机和两台Transfix®间的通讯连接，利用它们传送主机的命令及Transfix®的检测数据。
油路连接:图6 油路连接示意图图6显示了变压器的取油和回油示意图。
一般推荐在变压器中部取油，因为从变压器中部可以取得油路主回路的油样，这样的油样具有代表性。
回油口一般位于变压器底部。
取油阀组件:图7 取油阀结构图图8 取油阀现场安装图片回油阀组件:图9 回油阀结构图1图10 回油阀结构图2图11 回油阀安装图Kelman精心设计了取油阀和回油阀部相关组件，这些都保证了Transfix®和变压器联机运行的过程中不会漏油，而且外部的空气不会进入变压器油中。
系统安装图图12 Transfix®现场安装图图13 Transfix®管道安装图应用软件(TransCom®)随仪器提供的TransCom®专用软件，以最全面和直观的图形和表格显示出与变压器内部状态直接关联的检测结果。
由用户设定可分别绘制全部8种或任何选定气体的PPM浓度，注意值%，报警值%随时间的变化曲线。