干式變壓器油中溶解氣體在線監測系統的研究—

干式變壓器油中溶解氣體在線監測系統的研究(1)關鍵詞：干式變壓器是電力系統的重要設備，其運行可靠性直接決定供電系統的可靠性。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測，可以實時或定期監測干式變壓器的運行狀態，判斷運行是否正常，診斷干式變壓器存在故障的性質、類型和嚴重程度，預測故障的發展趨勢，從而實現干式變壓器的狀態檢修。

1.監控系統原理

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間的增加而逐漸老化和分解，產生少量的各種低分子碳氫化合物和一氧化碳、二氧化碳氣體。干式變壓器內部絕緣故障往往伴隨著局部過熱和局部放電，會導致油或紙分解產生H2、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、C2H6、C2H4和C2H2氣體。當故障不嚴重，產氣較少時，產生的氣體形成的氣泡會對流擴散，不斷溶解在絕緣油中；當設備存在潛在過熱或放電故障時，這些氣體的產生速度會加快。當產生速度高于溶解速度時，一些氣體會進入干式變壓器中的氣體繼電器。另外，發熱和放電的程度不同，產生氣體的種類、油中溶解氣體的濃度、各種氣體的比例關系也不同，與絕緣油的種類和品牌無關。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。通過在線監測油中溶解氣體，可以發現干式變壓器的發熱和放電故障。

2.監控系統的實現

圖1是在線監測系統的框圖，該系統主要利用光聲光譜技術測量油中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過放大濾波后，由AVR微控制器對數據進行預處理，通過串行通信將數據傳輸給PC。PC機完成數據的處理和分析，形成各種氣體濃度。

圖1在線系統監控框圖

2.1傳感器系統

光聲光譜技術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，即利用光吸收與聲激發的對應關系，通過檢測聲信號來了解光吸收的過程。因為光吸收激發的聲波的頻率是由調制頻率決定的，但是它的強度只與吸收窄帶光譜的特征氣體的體積分數有關，所以可以通過檢測氣體分子吸收電磁輻射(如紅外線)產生的壓力波來檢測氣體濃度(壓力波強度與氣體濃度成正比)。與其他光譜技術相比，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數的測量中，雖然其吸收很弱，但不需要與入射光強進行比較，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#分頁標題#e#

圖2光聲光譜技術流程圖

傳感器是數據采集的關鍵部件。該系統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年內小于1%。它可以轉換壓力