干式變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究(1)關(guān)鍵詞：干式變壓器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，其運(yùn)行可靠性直接決定供電系統(tǒng)的可靠性。溶解氣體分析，DGA)是診斷干式變壓器潛在故障的較有效方法之一。通過對干式變壓器油中溶解氣體的在線監(jiān)測，可以實(shí)時(shí)或定期監(jiān)測干式變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，判斷運(yùn)行是否正常，診斷干式變壓器存在故障的性質(zhì)、類型和嚴(yán)重程度，預(yù)測故障的發(fā)展趨勢，從而實(shí)現(xiàn)干式變壓器的狀態(tài)檢修。

1.監(jiān)控系統(tǒng)原理

對于大功率干式變壓器，油幾乎總是用于絕緣和散熱。固體有機(jī)絕緣材料(紙和紙板等。)在干式變壓器中，由于放電和熱量的作用，油和油在工作電壓下會隨著工作時(shí)間的增加而逐漸老化和分解，產(chǎn)生少量的各種低分子碳?xì)浠衔锖鸵谎趸?、二氧化碳?xì)怏w。干式變壓器內(nèi)部絕緣故障往往伴隨著局部過熱和局部放電，會導(dǎo)致油或紙分解產(chǎn)生H2、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、C2H6、C2H4和C2H2氣體。當(dāng)故障不嚴(yán)重，產(chǎn)氣較少時(shí)，產(chǎn)生的氣體形成的氣泡會對流擴(kuò)散，不斷溶解在絕緣油中；當(dāng)設(shè)備存在潛在過熱或放電故障時(shí)，這些氣體的產(chǎn)生速度會加快。當(dāng)產(chǎn)生速度高于溶解速度時(shí)，一些氣體會進(jìn)入干式變壓器中的氣體繼電器。另外，發(fā)熱和放電的程度不同，產(chǎn)生氣體的種類、油中溶解氣體的濃度、各種氣體的比例關(guān)系也不同，與絕緣油的種類和品牌無關(guān)。因此，油中溶解氣體的組成和含量在一定程度上反映了干式變壓器絕緣老化或故障的程度。通過在線監(jiān)測油中溶解氣體，可以發(fā)現(xiàn)干式變壓器的發(fā)熱和放電故障。

2.監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

圖1是在線監(jiān)測系統(tǒng)的框圖，該系統(tǒng)主要利用光聲光譜技術(shù)測量油中7種氣體的濃度，即H2、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、C2H6、C2H4和C2H2。采用電容式駐極體傳聲器作為傳感器，傳感器輸出的信號經(jīng)過放大濾波后，由AVR微控制器對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，通過串行通信將數(shù)據(jù)傳輸給PC。PC機(jī)完成數(shù)據(jù)的處理和分析，形成各種氣體濃度。

圖1在線系統(tǒng)監(jiān)控框圖

2.1傳感器系統(tǒng)

光聲光譜技術(shù)可以精確測量氣室中7種氣體的濃度，即H2、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、甲烷、甲烷、甲烷和甲烷。這種方法(見圖2)是基于氣體的光聲效應(yīng)，即利用光吸收與聲激發(fā)的對應(yīng)關(guān)系，通過檢測聲信號來了解光吸收的過程。因?yàn)楣馕占ぐl(fā)的聲波的頻率是由調(diào)制頻率決定的，但是它的強(qiáng)度只與吸收窄帶光譜的特征氣體的體積分?jǐn)?shù)有關(guān)，所以可以通過檢測氣體分子吸收電磁輻射(如紅外線)產(chǎn)生的壓力波來檢測氣體濃度(壓力波強(qiáng)度與氣體濃度成正比)。與其他光譜技術(shù)相比，該方法測量的是樣品吸收的光能，因此反射光和散射光的干擾很小。特別是在弱吸收樣品和低體積分?jǐn)?shù)的測量中，雖然其吸收很弱，但不需要與入射光強(qiáng)進(jìn)行比較，從而提高了測量精度。此外，光聲室體積小(2 ~ 3毫升)，有利于提高油氣分離效率。 #p#分頁標(biāo)題#e#

圖2光聲光譜技術(shù)流程圖

傳感器是數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵部件。該系統(tǒng)采用電容式駐極體傳聲器作為檢測元件，在常溫閾值下，其靈敏度漂移可保證在200年內(nèi)小于1%。它可以轉(zhuǎn)換壓力