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变压器油在线检测

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  • 一种实时检测变压器绝缘油中微水含量的传感器

    摘要阐述了变压器油中微水的状态及危害,论述了变压器绝缘油中微水的测试方法,以期为变压器绝缘油中微水监测提供参考。关键词变压器 绝缘油 微水监测[img=QQ图片20220126094803,461,300]http://news.isweek.cn/wp-content/uploads/2022/01/QQ图片20220126094803-461x300.png[/img]目前电力变压器不仅属于电力系统最重要的和最昂贵的设备之列,而且也是导致电力系统事故最多的设备之一。变压器在发生突发性故障之前,绝缘的劣化及潜伏性故障在运行电压的作用下将产生光、电、声、热、化学变化等一系列效应及信息。因此,国内外不仅要定期做以预防性试验为基础的预防性维护,而且相继都在研究以在线监测为基础的预知性维护策略,以便实时或定时在线监测与诊断潜伏性故障或缺陷[1-4]。变压器绝缘油中微水的含量也是确定变压器绝缘质量的参数。[b]变压器在线智能诊断设备能够自动采集、分析油中微水的含量并得出故障原因[/b],提供解决方案,使用户及时解决变压器中存在的隐患,防止事故发生。[b]变压器油中微水的状态及危害[/b]变压器在运输、贮存、使用过程中都可能由外界进入或油自身氧化产生水,产生的水分会以下列状态存在:一是游离水。多为外界入侵的水分,如不搅动不易与水结合。不影响油的击穿电压,但也不允许,表明油中可能有溶解水,需立即处理。二是极度细微的颗粒溶于水。通常由空气中进入油中,急剧降低油的击穿电压。介质损耗加大,真空滤油。三是乳化水。油品精炼不良,或长期运行造成油质老化,或油被乳化物污染,都会降低油水之间的界面张力,如油水混合在一起,便形成乳化状态。加破乳化剂。其危害:一是降低油品的击穿电压。100～200mg/kg击穿电压大幅度降至1.0kV,油中纤维杂质极易吸收水分,在电场作用下,在电极间形成导电的“小桥”,因而容易击穿。二是使介质损耗因数升高。悬浮的乳化水影响最大,不均匀。三是促使绝缘纤维老化,绝缘纤维的分子是葡萄糖(C6H12O6)分子,水分进入纤维分子后降低其引力,促使其水解成低分子的物质,降低纤维机械强度和聚合度。实验证明,120℃,绝缘纤维中的水分每增加1倍,纤维的机械强度下降1/2,当温度升高,油中的水增加,纤维的水降低,温度降低,则相反。因此,应监视油中的微水,进而监视绝缘纤维的老化。四是水分助长了有机酸的腐蚀能力,加速了对金属部件的腐蚀。综上所述,油中含水量愈多,油质本身的老化、设备绝缘老化及金属部件的腐蚀速度愈快,监测油中水分的含量,尤其是溶解水的含量十分必要。为确保变压器：安全可靠的运行，需要实时测量矿物油基变压器油的击穿电压、含水量和温度，为此工采网推荐[b]德国Passerro [/b][u]在线击穿电压传感器[/u][b] 绝缘油测试装置 BDVB TrafoStick TS4x ：[/b][u]BDVB TrafoStick TS4x[/u]传感器是专为变压器现场永久使用而开发的，专门用于持续实时测量矿物油基变压器油的击穿电压、含水量和温度。变压器介电强度的自动实时监测可以观察变压器的安全状态，识别趋势，最重要的是，及时采取措施提高变压器和整个供电区域的安全性。[img=德国Passerro 在线击穿电压传感器 绝缘油测试装置,300,300]https://www.isweek.cn/Thumbs/300/0220114/61e123e4a356e.jpg[/img][b]德国Passerro 在线击穿电压传感器 绝缘油测试装置 BDVB TrafoStick TS4x 参数：[/b][table=673][tr][td]测量参数[/td][td] [/td][/tr][tr][td]击穿电压(BDV)[/td][td]10kV ~ 120kV ( ± 2.5%)[/td][/tr][tr][td]含水量(WC)[/td][td]2 ppm ~ 80 ppm (± 2%)[/td][/tr][tr][td]温度[/td][td]-40 ~ 120 ± 0,2°C[/td][/tr][tr][td]测量间隔[/td][td]max. 0.1s[/td][/tr][tr][td]工作环境[/td][td] [/td][/tr][tr][td]环境温度[/td][td]-20°C ~ 70°C[/td][/tr][tr][td]油温范围[/td][td]-20°C ~ 85°C[/td][/tr][tr][td]工作压力[/td][td]高达3bar[/td][/tr][tr][td]输入和输出[/td][td] [/td][/tr][tr][td]电源[/td][td]4.5V ~ 7.5V(5.0V建议值)[/td][/tr][tr][td]输出[/td][td]数字协议[/td][/tr][tr][td]接口[/td][td]MODBUS TCP/IP[/td][/tr][tr][td]内部数据记录能力[/td][td]动态锁存缓冲器缓存链(64-256-1024)[/td][/tr][tr][td]一般信息[/td][td] [/td][/tr][tr][td]电缆[/td][td]标准MODBUS(可变长度)[/td][/tr][tr][td]外壳材料[/td][td]EN-AW-6063[/td][/tr][tr][td]机械连接[/td][td]Parker RI1EDX3/471[/td][/tr][tr][td]测量区材料[/td][td]EN-AW-7075[/td][/tr][tr][td]装配外壳类别[/td][td]IP68[/td][/tr][tr][td]控制软件( Windows 7及更高版本)[/td][td]Ver. 2.0[/td][/tr][tr][td]绝对最大额定值[/td][td] [/td][/tr][tr][td]最大工作电压[/td][td]9.0V[/td][/tr][tr][td]工作温度[/td][td]-40°C ~ 100°C[/td][/tr][tr][td]最大压力[/td][td]5bar[/td][/tr][tr][td]储存温度(不带MODBUS电缆)[/td][td]-65°C ~ 150°C[/td][/tr][/table]

  • 【原创大赛】变压器油非色散红外在线监测装置在核电厂中的应用【我与近红外的故事2019】

    【原创大赛】变压器油非色散红外在线监测装置在核电厂中的应用【我与近红外的故事2019】

    [align=center][b]变压器油非色散红外在线监测装置在核电厂中的应用[/b][/align][align=center]（于淼 中核辽宁核电有限公司）[/align]摘要：变压器油是变压器内部缺陷信息的载体，变压器油特征气体的在线监测对及时发现变压器内部故障具有重要的意义。本文首先分析了目前核电厂中变压器在线监测装置的使用情况，其次对某核电厂使用的非色散红外在线监测装置的原理及使用情况进行介绍，最后提出展望。关键词：变压器油；核电厂；在线监测装置。1引言变压器作为核电站常规岛中最主要的变电设备，其运行状态直接影响到核电站的安全运行。国家核安全局于2010 年、2011 年分别发文，将核电站主变压器已列入国家核安全局的监管范围。其中变压器油是变压器内部缺陷信息的载体，在故障变压器中，绝缘性故障占80％以上，《电力设备预防性试验规程》中，把变压器油特征气体分析列为电力变压器的首位试验项目。特征气体分析是判断变压器内部故障性质的重要方法。对变压器油中溶解的特征气体分析可以发现变压器的潜伏性故障。目前变压器油采用实验室测量的原理图如图1，该方法采样、脱气存在较大的人为误差，从取样到实验室分析，作业程序复杂，花费的时间和费用比较高，此外检测周期长，按照《变压器油中溶解气体分析和判断导则》（DL/T722-2014），实验室中对于不同电压等级油浸变压器油的色谱分析频率均大于等于3个月，不能及时发现潜伏性故障和有效的跟踪发展趋势。因此需要在线检测装置作为特征气体分析的补充。事实表明，很多变压器事故往往形成很快，在几天或几周内就可能恶性发展。有资料报道，日本实施在线监测及故障诊断后，设备事故率减少75%，维修费用降低25.5%。因此，实时快速监测变压器油中溶解气体的变化情况对及时发现变压器内部故障具有重要的意义。在线监测的最终目的是保障电气设备的安全运行。高效益的在线监测能在长期运行中降低设备的事故率, 实现状态检修, 减少维护工作量, 降低维修费用。[align=center][img=,690,74]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/09/201909031050302703_8417_3237657_3.png!w690x74.jpg[/img][/align][align=center]图1 实验室变压器油检测方法原理[/align]2变压器油产生特征气体机理变压器油产生的特征气体是因为油及固体绝缘在电和热的作用下产生的分解效应。低能量的放电故障会促使碳氢键发生断裂，重新化合后产生的主要是氢气，在油温较高时，首先会产生甲烷、乙烷，而乙烯是较高的油温下产生的，在变压器内部发生电弧作用时，才会在电弧的弧道中生成乙炔。氮气和氧气，可以作为辅助的判断指标，一般氧气和氢气的比值接近0.5，运行中由于油或纸的氧化降解会消耗氧气，比值会降低。变压器中绝缘纸的正常老化或故障劣化均会引起一氧化碳和二氧化碳有规律的增长，当增长有突变时，应引起关注。不同的故障类型产生的主要特征气体和次要特征气体可归纳为表1，由此推断设备故障类型。[align=center]表1 不同故障类型产生的气体[/align][align=center][img=,690,363]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/09/201909031050444077_6541_3237657_3.png!w690x363.jpg[/img][/align]在判断设备是否存在故障及故障的严重程度时，应首先根据《变压器油中溶解气体分析和判断导则》（DL/T722-2014），与导则进行比较，是否超过注意值（注意值是根据对国内19个省市6000多台次变压器的统计而制定的），其次应根据气体含量的绝对值、增长速率以及设备的运行状况、结构特点、外部环境等因素进行综合判断。具体流程如图2所示。[align=center][img=,546,625]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/09/201909031050595392_6434_3237657_3.png!w546x625.jpg[/img][/align][align=center]图2 故障诊断流程[/align]3变压器油特征气体在线监测装置变压器油特征气体在线监测装置的原理与实验室离线监测原理类似，油样脱气步骤与检测步骤为决定样品准确度的控制步骤，目前在线油气分离的方法主要有薄膜透气法、真空脱气法等方法。全组分气体分析检测技术主要有热导检测器、半导体气敏传感器、红外光谱技术和光谱声谱技术。目前宁德、阳江核电厂采用燃料电池型检测器，防城港核电厂、岭澳核电厂1号机组、方家山核电厂、三门核电厂均采用宁波理工MGA2000-6型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]型设备，大亚湾核电厂2号机组采用光声光谱型检测器。江苏田湾核电一期项目1号机主变的A、B、C三相上自带了GE-Syprotec 公司的H201在线监测仪，由于此设备检测效果不佳，后已更换为宁波理工MGA2000-6型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]型设备。宁波理工MGA2000-6型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]型设备原理流程图如图2，首先利用毛细管平衡渗透原理进行油气分离，原理与核电站所用的氢表原理类似，这一控制步骤是下一部定量分析的基础。然后进入色谱进样部分，在内置微型气泵的作用下，进入电磁六通阀的定量管，定量管中的特征气体在载气作用下再经过色谱柱，然后气体检测器按气体出峰的先后顺序将组分进行分离，控制室的数据处理器接收色谱数据采集器通过RS485 将采集到的电压信号后进行定量分析，计算出总烃和各组分含量。检测装置是定量分析另一控制步骤，此检测装置探头采用纳米晶半导体材料添加稀有金属制作，由于纳米晶半导体材料具有松散的颗粒结构，利于气体的迅速扩散，使检测器的灵敏度和响应速度得到提高，可完成氢气、一氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔、乙烷六种特征气体的检测，无法完成二氧化碳的检测。进行检测分析后的油样采用了二次脱气技术和过滤处理，消除了回油中夹杂的气泡，避免了因采样造成的局部放电隐患，同时也采用了温度补偿技术，数据可靠性得到了提高。[align=center][img=,690,324]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/09/201909031051186361_8735_3237657_3.png!w690x324.jpg[/img][/align][align=center][img=,621,370]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/09/201909031051334946_6417_3237657_3.png!w621x370.jpg[/img][/align][align=center]图3 MGA2000-6型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]型设备原理流程图[/align]4非色散红外在线监测装置某核电厂220kV施工变压器型号为SZ-16000/220，额定电压：230±8×1.25%/10.5kV；额定电流：40.2 /879.8A；联接组标号：YN，d11；户外型、油浸式、三相一体；冷却方式为油浸自冷；制造厂为特变电工沈阳变压器集团有限公司。特征气体的在线监测装置采用非色散红外监测原理，此装置可实现9 组分（H2, CO, C2H2, C2H4, CH4, CO2, C2H6, O2, N2）+ 微水的测量，其原理如下：油气分离这一控制步骤是通过渗透薄膜法完成的，接下来特征气体进入检测回路，在样品池中，当气体受到红外辐射照射时，遵循朗伯-比尔(Lamber-Beer)定律，红外线能量在样品管中被气体吸收，减弱的能量通过样品管并落在探测器上。减弱的能量与参照管中的减弱信号对比，在单流程系统中可以直接计算。红外线试验法（NDIR）原理测量CO、CO2、C2H2、C2H4、C2H6 和CH4。气体在样品池中会被分析12-15 分钟，然后通过吸入周围的空气，把气体排到环境中。周围的空气吸入后会对所以气体作后台校准。当吸入空气时，样品气体会被推进H2 和O2 传感器，并分析样品。后台校准大约12-15 分钟。流程图如图3所示：[align=center][img=,690,249]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/09/201909031051520334_2162_3237657_3.png!w690x249.jpg[/img][/align][align=center]图3 红外线试验法（NDIR）原理流程图[/align]非色散红外在线监测装置特点：利用红外线试验法，根据朗博比尔定理对特征气体进行定量监测，无需氮气等为载气；通过室外可见的状态指示灯就单种气体进行故障预警；仪器软件通过大卫三角形法及立方图示法就故障进行判断、预测；实现特征气体及O[sub]2[/sub]、N[sub]2[/sub]、微水等10组分测量，进行放电、过热、受潮、固体绝缘故障、密闭性、击穿电压性能等方面故障预测。此种变压器油特征气体检测装置除了能完成特征气体的检测外，还能完成CO[sub]2[/sub]、O[sub]2[/sub]、N[sub]2[/sub]、微水的测量。变压器油中水分的存在将降低击穿电压, 增加介质损耗和酸值, 使油质劣化, 还带来了引发严重故障而影响变压器正常运行的隐患。因此必须予以高度重视。变压器中一氧化碳和二氧化碳有突变的增长可预见绝缘纸的故障劣化。运行中由于油或纸的氧化降解会消耗氧气，比值会降低，因此，氮气和氧气，可以作为辅助的判断指标，综上所述，在线装置除对特征气体进行检测外，在线检测CO[sub]2[/sub]、O[sub]2[/sub]、N[sub]2[/sub]、微水对于辅助判断变压器故障具有重要的意义。5非色散红外在线监测装置的运行分析在线色谱监测装置因油气分离装置、检测器原理、在线装置的环境（如温度、振动等）等原因，数据与实验室离线色谱分析数据之间存在一定的差异。结合国家电网公司Q/GDW 536—2010 标准《变压器油中溶解气体在线监测装置技术规范》(见表2 )，在线色谱监测装置检测数据与实验室离线色谱检测数据之间数值允许测量误差为30%，计算公式如下：测量误差（相对）＝（在线监测装置测量数据－实验室[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱仪[/url]测量数据）/实验室[align=center][img=,602,344]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/09/201909031052240717_3051_3237657_3.png!w602x344.jpg[/img][/align][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱仪[/url]测量数据╳100%实验室分析对于烃类物质的检测下限为0.1ppm，而非色散红外在线监测装置C[sub]2[/sub]H[sub]2[/sub]的检测下限为0.5ppm，其他烃类的检测下限为2ppm，氢气的检测下限为5ppm。从检测限的角度，在线设备的下限高于实验室色谱的检测限。目前因某核电厂施工变厂区自用电极少，油样中特征气体含量较少，基本上小于在线色谱仪检测下限，所以造成在线设备与实验室检测结果存在一定的误差。从目前的结果上看（详见表3），施工变带负荷运行条件下，在线装置的准确性仍需进一步验证。6结论变压器油非色散红外在线监测装置可实现9 组分（H2, CO, C2H2, C2H4, CH4, CO2, C2H6, O2, N2）+ 微水的测量，可进行放电、过热、受潮、固体绝缘故障、密闭性、击穿电压性能等方面故障预测，其他核电厂仅进行除二氧化碳的6组分特征气体测量。变压器油非色散红外在线监测装置，在核电厂中有着广泛的应用前景。[table][tr][td=1,2][align=center]取样时间[/align][/td][td][align=center]甲烷[/align][/td][td][align=center]甲烷[/align][align=center]（在线）[/align][/td][td][align=center]乙烷[/align][/td][td][align=center]乙烷[/align][align=center]（在线）[/align][/td][td][align=center]乙烯[/align][/td][td][align=center]乙烯[/align][align=center]（在线）[/align][/td][td][align=center]乙炔[/align][/td][td][align=center]乙炔（在线）[/align][/td][td][align=center]总 烃[/align][/td][td][align=center]H[sub]2[/sub][/align][align=center] [/align][/td][td][align=center]H[sub]2[/sub][/align][align=center]（在线）[/align][/td][td][align=center]CO[/align][/td][td][align=center]CO[/align][align=center]（在线）[/align][/td][td][align=center]CO[sub]2[/sub][/align][/td][td][align=center]CO[sub]2[/sub][/align][align=center]（在线）[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]μl/L[/align][/td][td][align=center]μl/L[/align][/td][td][align=center]μl/L[/align][/td][td][align=center]μl/L[/align][/td][td][align=center]μl/L[/align][/td][td][align=center]μl/L[/align][/td][td][align=center]μl/L[/align][/td][td][align=center]μl/L[/align][/td][td][align=center]μl/L[/align][/td][td][align=center]μl/L[/align][/td][td][align=center]μl/L[/align][/td][td][align=center]μl/L[/align][/td][td][align=center]μl/L[/align][/td][td][align=center]μl/L[/align][/td][td][align=center]μl/L[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]2017.3.15[/align][/td][td][align=center]0.4[/align][/td][td][align=center]1.04[/align][/td][td][align=center]0[/align][/td][td][align=center]0.21[/align][/td][td][align=center]0[/align][/td][td][align=center]0.98[/align][/td][td][align=center]0[/align][/td][td][align=center]0.3[/align][/td][td][align=center]0.4[/align][/td][td][align=center]0.67[/align][/td][td][align=center]2.99[/align][/td][td][align=center]11.99[/align][/td][td][align=center]20.3[/align][/td][td][align=center]176.92[/align][/td][td][align=center]208.19[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]2017.3.15[/align][/td][td][align=center]0.49[/align][/td][td][align=center]0.76[/align][/td][td][align=center]0[/align][/td][td][align=center]0.04[/align][/td][td][align=center]0[/align][/td][td][align=center]0.66[/align][/td][td][align=center]0[/align][/td][td][align=center]0.15[/align][/td][td][align=center]0.49[/align][/td][td][align=center]6.75[/align][/td][td][align=center]44.49[/align][/td][td][align=center]6.08[/align][/td][td][align=center]16.54[/align][/td][td][align=center]163.34[/align][/td][td][align=center]247.41[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]2017.6.8[/align][/td][td][align=center]0.33[/align][/td][td][align=center]0.87[/align][/td][td][align=center]0[/align][/td][td][align=center]0.12[/align][/td][td][align=center]0[/align][/td][td][align=center]0.63[/align][/td][td][align=center]0[/align][/td][td][align=center]0.25[/align][/td][td][align=center]0.33[/align][/td][td][align=center]0.69[/align][/td][td][align=center]1.25[/align][/td][td][align=center]15.93[/align][/td][td][align=center]18.56[/align][/td][td][align=center]180.98[/align][/td][td][align=center]199.49[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]2017.6.8[/align][/td][td][align=center]0.37[/align][/td][td][align=center]0.59[/align][/td][td][align=center]0[/align][/td][td][align=center]0.05[/align][/td][td][align=center]0[/align][/td][td][align=center]0.31[/align][/td][td][align=center]0[/align][/td][td][align=center]0.1[/align][/td][td][align=center]0.37[/align][/td][td][align=center]6.3[/align][/td][td][align=center]42.75[/align][/td][td][align=center]7.93[/align][/td][td][align=center]14.8[/align][/td][td][align=center]183.3[/align][/td][td][align=center]238.71[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]2017.12.19[/align][/td][td][align=center]1.03[/align][/td][td][align=center]0.7[/align][/td][td][align=center]0.08[/align][/td][td][align=center]0[/align][/td][td][align=center]0.04[/align][/td][td][align=center]0.52[/align][/td][td][align=center]0[/align][/td][td][align=center]0.13[/align][/td][td][align=center]1.15[/align][/td][td][align=center]22.92[/align][/td][td][align=center]43.8[/align][/td][td][align=center]21.32[/align][/td][td][align=center]15.85[/align][/td][td][align=center]328.41[/align][/td][td][align=center]243.99[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]2017.12.26[/align][/td][td][align=center]3.31[/align][/td][td][align=center]1.04[/align][/td][td][align=center]0[/align][/td][td][align=center]0.21[/align][/td][td][align=center]0[/align][/td][td][align=center]0.97[/align][/td][td][align=center]0[/align][/td][td][align=center]0.3[/align][/td][td][align=center]3.31[/align][/td][td][align=center]8.59[/align][/td][td][align=center]2.94[/align][/td][td][align=center]37.39[/align][/td][td][align=center]20.25[/align][/td][td][align=center]316.88[/align][/td][td][align=center]207.98[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]2018.11.2[/align][/td][td][align=center]5.89[/align][/td][td][align=center]1.03[/align][/td][td][align=center]0[/align][/td][td][align=center]0.2[/align][/td][td][align=center]0[/align][/td][td][align=center]0.96[/align][/td][td][align=center]0[/align][/td][td][align=center]0.3[/align][/td][td][align=center]5.89[/align][/td][td][align=center]0[/align][/td][td][align=center]2.88[/align][/td][td][align=center]53.81[/align][/td][td][align=center]20.2[/align][/td][td][align=center]267.44[/align][/td][td][align=center]207.68[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]2018.11.2[/align][/td][td][align=center]2.15[/align][/td][td][align=center]0.75[/align][/td][td][align=center]0[/align][/td][td][align=center]0.03[/align][/td][td]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某电厂实验室数据与在线监测装置数据比对[/align]注：在线装置技术参数：[table][tr][td]气体[/td][td]测量范围[/td][/tr][tr][td]H[sub]2[/sub][/td][td]5-10000ppm[/td][/tr][tr][td]CO[/td][td]2-50000ppm[/td][/tr][tr][td]C[sub]2[/sub]H[sub]2[/sub][/td][td]0.5-50000ppm[/td][/tr][tr][td]CO[sub]2[/sub][/td][td]10-50000ppm[/td][/tr][tr][td]CH[sub]4[/sub][/td][td]2-50000ppm[/td][/tr][tr][td]C[sub]2[/sub]H[sub]4[/sub][/td][td]2-50000ppm[/td][/tr][tr][td]C[sub]2[/sub]H[sub]6[/sub][/td][td]2-50000ppm[/td][/tr][tr][td]O[sub]2[/sub][/td][td]100-50000ppm[/td][/tr][tr][td]N[sub]2[/sub][/td][td]10-130000ppm[/td][/tr][/table]

  • 【转帖】基于DSP的配电变压器在线监测仪的研究

    摘要：应用数字信号处理器（DSP）的特殊资源，采用DSP+AT89C51的双CPU结构,充分发挥了DSP的数据处理能力，通过对实时数据的计算和分析实现了对配电变压器的监测。 关键词：数字信号处理器 DSP 变压器 监测仪 　　1引言　　电力变压器是具有两个或多个绕组的静止设备，为了传输电能，在同一频率下，通过电磁感应将一个系统的交流电压和电流转换为另一个系统的电流和电压。在电力系统中变压器是一个主要的设备。随着我国经济的发展，越来越多的配电变压器投入使用，对于配电变压器的运行状况进行监测的工作量也越来越大，以往传统的离线监测方式已经不能满足要求，所以我们开发了一种便携式的配电变压器在线监测仪。　　2 监测仪的总体方案设计　　变压器运行的重要参数包括电压、电流、有功功率、无功功率等，还有故障时的录波数据，根据录波数据判断有无故障出现。在故障判断中我们采用了目前较为先进的小波变换技术，需要硬件中数字信号处理器的支持，相应的我们在硬件中采用了美国TI公司的带有片上A/D转换器的TMS320C240数字信号处理器，在系统功能中它主要完成数据的采集和处理（计算），系统采用DSP+AT89C51的双CPU结构，AT89C51用来完成键盘、结果显示及结果打印及与上位机通信的功能，DSP与AT89C51之间采用双口RAM（IDT7132）交换数据，系统总体方案如图1所示。图1 监测仪总体方案图　　其中EEPROM采用ATMEL公司生产的AT93C46，具有三线制串行接口，操作指令集包括读、写、擦除、全部擦除、写禁止、解除写禁止及写所有地址。它还提供一个可以改变芯片内部结构的引脚ORG，当ORG接高电平时，选择16位存储器结构，对芯片的各种操作以字为单位，若接地或悬空，即选择8位存储器结构，对芯片的各种操作以字节为单位。我们将ORG接高电平，使DSP可以一次读取或写入一个字。　　键盘我们选用通用键盘，包括16个键。除了10个数字键还有：确认键、取消键、选择键、打印键、开始键、复位键。我们选择8279芯片作为键盘接口芯片，它能自动完成键盘的扫描输入，能自动清除按键抖动，并实现多键同时按下的保护，减轻了单片机的软件负担。　　LCD我们选择了带有接口芯片T6963C的点阵式液晶显示器，它可以直接与AT89C51连接，可以图形方式、文本方式及图形和文本合成方式显示，具有内部字符发生器，可管理64K显示缓冲区及字符发生器，允许单片机随时访问显示缓冲区。　　我们预留了打印机接口和与上位机的通信接口，以备作进一步功能扩展之用。　　3 DSP交流采样实时算法　　根据电工原理，周期性变化的电流、电压的有效值公式：　　 　　 　　以上两式离散化得：　　 　　 　　功率的离散化公式为：　　 　　当采样点数时，上述运算表达式具有较高的计算精度。　　监测仪除了检测电流、电压、功率这些运行参数之外，还对变压器的绝缘情况进行监测，常规的电力变压器局部放电检测方法有脉冲电流法、DGA法、超声波法、RIV法、光测法、射频检测法和化学方法等。我们在研究了各种局放检测方法后，选择了射频检测法，利用罗果夫斯基线圈从变压器中性点处测取信号，测量的信号频率可以达到3万千赫兹。　　4 监测仪软件设计　　 其中DSP负责数据采集和处理（计算），其软件流程图如图2所示。图2 DSP程序流程图　　DSP输出结果即告诉AT89C51可以取结果了，AT89C51可以将结果显示、打印或上传。　　5 监测仪的抗干扰措施　　监测仪的工作环境有各种各样的干扰，回影响其工作可靠性和精度，我们采取了以下抗干扰措施：　　（1）我们采取的抑制差模干扰的方法有对输入信号进行数字滤波，采用双绞屏蔽线。对输入信号进行数字滤波，不但可以减少差模干扰的影响，而且不增加硬件开销，可靠性高，无阻抗匹配问题。　　（2）抑制共模干扰的方法有对信号的输入采用对称输入和浮地输入。　　（3）对互感器的外部设有屏蔽罩，避免互感器的电磁波干扰其他模拟数字电路。　　（4）在电路中加多个去耦电容。　　6 结论　　传统的变压器监测是离线监测，变压器在线监测是发展方向，本文所设计的监测仪是在此方向上的一个探索，相信在此基础上增加系统功能，比如利用现场总线技术组成局部网络，并将数据上传，建立变压器实时数据库和历史数据库及故障诊断专家系统是未来的发展方向，我们的工作也会在这个方向下继续。　　参 考 文 献　　[1] 国家技术监督局，“中华人民共和国国家标准 变压器试验方法”，1996　　[2] 章云等．DSP控制器及其应用．北京：机械工业出版社．2001.8　　[3] 王幸之等．单片机应用系统抗干扰技术．北京航空航天大学出版社．2000.2　　[4] 吴祖航．光纤技术在电力变压器绝缘监测中的应用．高压电器.2001,37(2).32～35　　作者简介：　　刘增良（1959-），男，汉族，河北清苑人，副教授，研究方向为电力系统及其自动化。

  • 【分享】变压器油中特征气体检测资料

    [img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=109250]变压器油中气体监测资料1[/url][img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=109251]变压器故障的色谱分析及判断[/url][img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=109253]变压器油中气体监测资料2[/url][img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=109254]变压器色谱分析流程的改进[/url][img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=109255]变压器油真空处理的几个问题[/url][img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=109257]变压器油中气体监测资料4[/url][img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=109258]变压器油中气体监测资料5[/url][img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=109259]变压器油中气体监测资料6[/url][img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=109260][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]在油浸变压器中的应用[/url][img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=109265]变压器油中气体监测资料3[/url]

  • 怎样检测变压器油枕的油位

    变压器投入运行后，其自身的负载损耗和空载损耗将使绝缘油的温度上升，由于总体油量大且设备结构的特异性，各部分的油温有所差别，反映在变压器外表面的温度亦呈现差异。一般变压器的油箱顶部温度最高，向上到油枕及向下到箱底均有所下降。油枕内因为绝缘油对胶囊、空气和金属外壳的散热特性的不同，油枕内油面处将会出现明显的温度差值。利用红外热像仪拍摄的设备外表热图像，并通过对热图像的温度分布分析，可以确认变压器油枕内部的实际油面。红外热像仪品牌繁多，市场上主要有德图热像仪、福禄克热像仪与flir热像仪等，在选择热像仪时应该根据具体需求及参数选择合适的热像仪。　　红外热像仪是能够实现热像测温的精密仪器，是红外热像测温的核心设备。它利用实时的扫描热成像技术进行温度分析，其结构简单、功能强大、测温快。红外热像仪被广泛应用于各行业，为各行各业提供了便利。

  • 生产变压器油的原料--原油的选择

    变压器油是原油经过蒸馏和各种精制工艺加工而成的石油产品。变压器油的性能在一定程度上与原油的特性有关，变压器油的原油选择以石蜡基原油和环烷基原油为主，目前公认优先选择环烷基原油来炼制变压器油，用于炼制变压器油的环烷基原油的环烷烃结构及异构烷烃化学性质较稳定，凝点低，含蜡量低，稳定性和低温下流动性好，抗氧化、老化性能好。以环烷烃为主要成分并保留适量芳烃的环烷基变压器油目前已成为产品，相应的检测设备为上海羽通仪器仪表厂生产的系列变压器油检测仪器。 虽然环烷基原油储量只占世界原油储量的4%左右，资源较为稀缺，且分布不平衡，加工工艺也较为特殊，但是目前国内外变压器油供应商还是优先选择环烷基原油来炼制变压器油，如目前主要变压器油供应商Nynas公司、SHELL公司和中国石油润滑油公司均采用环烷基原油来炼制变压器油。选用环烷基原油炼制变压器油主要有三方面原因: （1）环烷基烃类分子结构特征是碳与碳链接成5个碳原子组成的五元环骨架，以及碳与碳链接成异构化的骨架，环烷基的上述烃类分子结构较石蜡基稳定，电场条件下稳定性、低温流动性较好，凝固点和高温粘度较低 （2）环烷基原油中的链状烷烃、环状烷烃、芳烃亦有相对合理的比例构成，含蜡量很低，一般都在3%以下，不像石蜡基原油需进行深度脱蜡，也不像重质芳香基原油需要除去大量的多环芳香烃 （3）环烷基原油中一定比例的单环、双环芳烃是提高变压器油抗析气性和天然抗氧化性的主要成分. 随着加氢改质等炼油工艺的发展，石蜡基原油也可以生产倾点与环烷基原油相媲美的变压器油，因此根据变压器油的倾点已不能很好地区分环烷基变压器油和石蜡基变压器油。目前国内外划分环烷基变压器油还是石蜡基变压器油zui通行的方法是碳型结构（也称之为结构族组成）分析。碳型结构是将组成复杂的变压器油看成是由芳烃、环烷烃，和长直链及支链饱和烃这三种结构组成的单一分子。目前碳型结构可以用ASTM D3238 （n-d-M法）、ASTM D2140 （n-d-v法）和IEC 590（红外光谱法）等方法分析得到。按碳型分布将变压器油分为:环烷基变压器油 中间基变压器油，石蜡基变压器油。

  • 变压器油的闪点介绍

    闪点是变压器油贮存和使用过程中的一项重要安全指标，在变压器油质标准中有明确的规定，它可以用来鉴定油品发生火灾的危险性。 一般在不影响变压器油的其他指标（黏度，密度）的情况下，闪点越高越好。闪点一般分为开口闪点GB/T3536和闭口闪点GB/T261，闭口闪点一般检测易挥发油品如汽油、柴油、溶剂油、煤油等，而开口闪点一般检测润滑油。 虽然变压器油不易挥发但是变压器油一般工作在密闭空间内，并有电弧产生。一些轻质成分挥发后与空气混和有着火甚至爆炸的危险，当开口杯法测定时，可能发现不了这种易于蒸发的轻质成分的存在，所以规定要用闭口杯法进行测定的。即在一定的闭口仪器和试验条件下，将试油加热到它的蒸汽和空气混合到一定比例时，如将火焰靠近这种混合物，则发生闪火，并伴随有短促的轻微爆炸声响，此时的最低温度称为闪点。 变压器油的闪点测定采用GB/T261闭口闪点试验法，上海颀高仪器的HSY-261D全自动闭口闪点仪就是严格按照这个标准设计制作的，全自动触摸屏操作，放入样品后自动出结果，自动打印。 变压器油的闪点应尽量高，一般不应低于136℃

  • 【求助】如何在变压器油中检测高分子化合物

    跪求解答：现在我有老化后的变压器油，并且浸泡有聚合物材料，想检测出是否有聚合物材料溶解在变压器油中，此聚合物材料的分子量大概在10000到20000之间。请问用液相色谱法能够检测出油中是否含有聚合物材料吗？[em09508]

  • 【资料】高效液相色谱仪检测变压器油中的糠醛含量

    摘要：本文介绍了采用LC-600高效液相色谱仪测定变压器油中糠醛含量的方法。油样中的糠醛用甲醇提取出来后，采用C18柱，以甲醇－水为流动相，在紫外检测器波长为280nm的条件下进行检测，检测限能达到0.01μL/L，在0.05μL/L～10μL/L范围内线性良好，RSD为0.32％。关键词：糠醛；高效液相色谱；变压器油；微量分析2.1 仪器与试剂LC-600高效液相色谱仪，P600高压恒流泵，UV600紫外检测器，手动进样阀(7725i)，P600色谱工作站(可以反控主机），JL-120型超声波清洗器，甲醇（HPLC级），超纯水。2.2 色谱条件色谱柱为C18（5μm，250mm×4.6mm）； 柱温为室温；流动相为甲醇—水（40/60，V/V），流速为1.0mL/min，使用前需进行超声波脱气处理；紫外检测器波长为280nm；进样量20μL。2.3 实验方法标准储备液的配制：精确量取10uL糠醛，加入1000mL容量瓶中，用甲醇定容至1000mL。该标准储备液的浓度为10μL/L。4 结论本文采用LC-600高效液相色谱仪分析了变压器油中的糠醛含量，采用C18柱，甲醇－水（40/60）为流动相，以外标法定量。该方法的最低检测限为0.01μL/L，RSD为0.321％，本法具有准确性好，重复性高，检测限低，分析速度快等的优点。

  • 气相色谱仪做变压器油分析问题总结

    首先，在说变压器油色谱法分析前需要给大家讲解下，我们为什么要做变压器油分析？做变压器油分析首先要知道的是，我们分析的是变压器中的油。是通过分析油的质量来确定变压器运行是否正常，原因是变压器如果运行不正常（漏电）时会对变压器中油进行放电现象。这时油中会出现各种气体（乙炔）说白了就是通过检测油品的好坏来证明变压器的好坏的过程。 其次，我们需要知道的是，我们进样时进的样品绝对不能是油样，而是气体样品。这时，我们就需要将油样进行脱气处理，国标给出的方法有两种，震荡法和真空法。现已震荡法为例讲解。震荡法，我们需要用注射器抽取一定量的待测油样，然后将油样内注射一定量高纯氮气（国标中对抽取的油样与打入高纯氮气量都有详细讲解，这里不在进行详细说明）后将油样放入震荡脱气仪中进行脱气处理。再将脱出气体全部取出，并记录脱气量。取与标气数量相同毫升数样品打入色谱仪中。并记录实验结果。整个过程在讲解和说明中相对简单，但是在实际操作与使用中会出现较多问题，尤其对于从未接触过色谱仪的实验人员而言，可以说是万分艰难。现将实验过程中容易出现的问题与注意事项总结。1、重复性差2、脱出气体过多3、其他问题

  • 油浸式变压器与干式变压器的比较

    油浸式变压器与干式变压器的最大区别就是有没有油，而由于油是液体，具有流动性，油浸式变压器就一定是有外壳的，外壳内部是变压器油，油中浸泡着变压器的线圈，从外面是看不到变压器的线圈的。而干式变压器没有油，就不用外壳了，能直接看到变压器的线圈。 油浸式变压器上面有油枕，内部存放着变压器油，但现在新式油浸变压器也有不带油枕的变压器生产。干式变压器与大气直接接触，适应于比较干燥而洁净的室内，相对湿度不应超过，相对于油式变压器，干式变压器因没有油，也就没有火灾、爆炸、污染等问题，故电气规范、规程等均不要求干式变压器置于单独房间内。干式变压器和油浸式变压器的区别还在于干式变压器较为轻便、容易搬运。油浸式变压器较重，但是要求容量大，负载大，稳定，用油浸式变压器较好。 油浸式变压器为了散热方便，也就是为了内部绝缘油的流动散热方便，在外部设计了散热器，就象散热片一样，而干式变压器却没有这个散热器，散热靠变压器线圈下面的风机，该风机有点象家用空调的室内机。油浸式变压器由于防火的需要，一般安装在单独的变压器室内或室外，而干式变压器肯定安装在室内，一般情况下安装在低压配电室内，和低压配电柜并排安装。

  • 求助！！！变压器低频噪音检测！！！

    求助！！！变压器低频噪音检测！！！

    各位大佬好！！！事情是这样滴我家附近约15米处有一66kv变电站，变压器噪音十分扰人，平时根本不敢开窗，关窗的时候也能听到“嗡嗡”声，还有类似“耳鸣”的声音噪音让我觉得情绪紧张、心跳加速、血压升高、难以入睡，总之备受折磨我已联系本地（辽宁/大连）环保局进行噪声检测，但环保局说这种变压器噪音基本不会超标，环保局使用的标准是：昼夜45/55dB但我了解变压器噪音属于低频噪音，应该采用“倍频带声压级”标准：昼夜30/40dB，我想在这种标准下应该是超标的然而《工业且也厂界环境噪声排放标准》里指出，固定设备通过建筑结构产生的噪声才能用“倍频带声压级”标准，而我家附近的变电站并不在我所居住的建筑内所以我想请教各位专家，我该采取什么检测手段才能得到有效的证据呢由于我家小区是后于变电站建设的，因此我打算拿到证据后，起诉开发商，要求退房/换房，或至少采取降噪措施消除噪音问题有点多，烦请大佬们耐心看完呀好闹心T T[img=,345,709]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/01/201901270109386895_8486_3638100_3.jpg!w690x1419.jpg[/img]

  • 【原创】从变压器油的气相色谱分析说起

    【原创】从变压器油的气相色谱分析说起

    众所周知，完成分析工作后需要出具检测报告，报告内容一般有这样内容：1、被测组分含量；2、是否合格（依照标准）。对于变压器油的气相色谱分析报告来说，除了填写被测组分含量外，还应注明设备（如变压器）是否运行正常。GB/T7252-2001对被测组分（氢、乙炔、总烃等）的含量提出了“注意值”，没有通常的合格与不合格之分（GB/T7252-2001指出，“注意值”不是划分设备有无故障的标准）。对于超过“注意值”的样品，我们一般给出的结论是异常，小于“注意值”的样品给出的结论是正常。因此，这项工作的特殊性就是对于超过“注意值”的样品（设备）继续跟踪分析。跟踪分析的时间取决于经验和故障性质、发展趋势。同时，要求从事分析的人员必须熟悉设备结构；显然，分析人员的责任重大。由此不难理解为什么市场上变压器油色谱分析工作站比通用工作站价格高（有的甚至高数倍），因为这个工作站带有专家分析诊断系统。而这项工作带来的愉悦也是令人激动的：你的检测分析准确及故障诊断无误，经对设备解体检查发现故障部位，由于及时检修避免了设备事故。这项工作说实话，从分析检测上说，没有业内其他分析复杂，分析对象就那7个组分（氢、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔），目前的分析方法成熟可靠、国产仪器均能满足要求。借此机会，发来检测出的故障变压器照片，给同行参考。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/06/201106081726_298695_1614233_3.jpg

  • 【分享】变压器油中气体含量测定

    【分享】变压器油中气体含量测定

    变压器油中气体含量测定 　　方法概要：采用Y-1007分析仪，能够简单、快捷定量出变压器油中溶解气体的含量，H2的最小检测限到10ppm；CO、CO2最小检测限到5ppm；C2H2的最小检测限到0.1ppm。快速的判断变压器所出的故障。 　　测定组分：H2、O2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2 流程图 [img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2007/05/200705202359_52423_1625938_3.jpg[/img]　　测定组分：H2、O2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2 　　检测器：FID、TCD、甲烷转化炉 　　色谱柱：专用色谱柱 　　测定条件：柱温60℃，汽化室60℃，检测器120℃，热导温度70℃，转化炉温度360℃ 辅助设备：高纯氢气，高纯氮气和空气气源，脱气装置，专用工作站Y-101。 　　色谱图 [img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2007/05/200705210000_52424_1625938_3.jpg[/img]　　FID检测组分 [img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2007/05/200705210000_52425_1625938_3.jpg[/img]

  • 对于测量变压器油的击穿电压的常见问题

    在测量变压器油的击穿电压时候，由于检测仪器设定是击穿六次，求其平均值，但是在测量过程中，发现一个问题，每击穿一次，油品的击穿电压都会减小，有时候测量第四或者第五数据时候，数值的偏差有点，就是做同一种有时候，不同油杯测量的值也有点误差，而且有时候会出现，一个油杯的测量值一直减小，另外一个先是减小，又会增大，但不会超过第一次测量的值。第一接触这方面，希望大家多给点意见。

  • 变压器油色谱分析的一些问题

    请问下各位老师，分析变压器油中溶解气体时TCD检测器检测1000ppm浓度的氢气时，峰高只有3毫伏左右，想请教下除了提高检测器钨丝的阻值还有没有别的办法提高检测器的灵敏度，如果把载气换成氦气会不会影响出峰的时间及分离度？

  • 【第二届网络大赛参赛作品】浅述变压器油中气体分析仪器的市场相关分析及气体分析（10月）

    [size=4][color=#00008B]摘要：介绍变压器中气体分析集中流程和分析特点，以及仪器市场的相关分析。关键词：[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url] 变压器油中溶解气体分析[/color][/size]前言：变压器作为电力系统最主要的供电设备，其可靠运行程度直接关系到电力系统的安全运行。变压器油的绝缘状态受到重视，按其测量参数的性质，变压器绝缘检测技术可分为电测法（包括脉冲电流法、无线电干扰电压法、超高频检测法、）和非电测法（包括油中溶解气体分析法、超声检测法、光测法、红外检测法）。变压器油中溶解气体分析(Disslved Gases Analysis,简称DGA)包括从变压器中取出油样，再从油中取出溶解气体，用[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]分析该气体的成分和含量，判断设备有无内部故障，诊断其故障类型，并推定故障点的温度、故障能量等。几种典型的油中气体如氢气(H2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)及乙炔(C2H2)，常被用作分析的特征气体。我国在20世纪70年代初，开始了[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]法应用于变压器潜伏性故障检测，在累积了丰富的实践经验的基础上，制定了现行的DL/722-2000代替SD187-1986。变压器油中溶解气体分析(DGA)现在的发展方向主要是检测设备的在线化和便携化，完善诊断依据。检测设备现在主要是在油气分离膜，高效稳定色谱柱，高灵敏度传感器上研究。设备主要现在时现在主要采用的诊断依据主要有改良三比值法、专家经验（神经网路和范例推理）、大卫三角型、特征气体法和趋势分析。在故障诊断时，只有当气体含量或气体产气率超过注意值时才有理由判断可能存在的故障，此时采用以上方法诊断是有效的。对于含气量正常且无增长趋势的设备分析是无效的。本文主要介绍实验室[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]分析气体的成分和含量的各种流程的特点，已经市场的现状。

  • 变压器油用半导体TGS813检测器的灵敏度及故障分析？

    大家好，请问变压器专用色谱柱配合半导体检测器TGS813使用时，色谱峰为什么分不开，理论上半导体检测器的灵敏度要高于TCD检测器，但测试结果却不然，色谱柱配合离线色谱仪的TCD检测器使用时，色谱峰的分离效果很好，请大家帮我分析一下是什么原因，是那个环节出问题了，是不是与进样方式有关系呢，是不是进样速度不够快呢？

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