電業(yè)局變壓器加裝油色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可行性研究報(bào)告-wenkub
2023-05-08 04:47:51 本頁(yè)面
【正文】 阻值變化具有更大的電壓變化，從而提高了靈敏度；模數(shù)轉(zhuǎn)換采用了最先進(jìn)的AD轉(zhuǎn)換芯片，內(nèi)置濾波電路，保證了足夠的信號(hào)的轉(zhuǎn)換精度。溫控精度是整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定工作，取得較高性能指標(biāo)的前提。適用于色譜柱和檢測(cè)器的載氣種類很多，系統(tǒng)采用高純氮?dú)庾鳛檩d氣，采用壓縮的方法獲得高壓氮?dú)?，相?duì)一些其他的高純氣體發(fā)生器，取材方便，技術(shù)更成熟，故障率低。譜圖由基線和各組分形成的峰組成，組分峰的高度與其濃度存在系數(shù)關(guān)系，計(jì)算公式如下：式中：Xi－油中溶解氣體ｉ組分濃度，ｉ代表一種組分，比如C2H2； ?。胹i－標(biāo)準(zhǔn)氣中ｉ組分濃度； ?。鑙－油樣中ｉ組分的峰高；ｈis－標(biāo)樣中ｉ組分的峰高；Ki－ｉ組分的校正因子。電橋電路就處于平衡狀態(tài)，當(dāng)分離出來(lái)的組分通過檢測(cè)器時(shí)，載氣成分發(fā)生了變化，熱導(dǎo)系數(shù)相應(yīng)產(chǎn)生了差別，系統(tǒng)熱能不再平衡，電阻溫度變化引起阻值變化，造成電橋失衡，組分濃度的變化與熱敏電阻值的變化成正比，因此電橋部平衡產(chǎn)生的信號(hào)輸出電信號(hào)反映了組分的濃度。上述色譜分離過程以AB二組分混合物的分離過程為例可用下圖從上到下的四個(gè)階段進(jìn)一步說(shuō)明。當(dāng)兩相做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，樣品各組分在兩相間進(jìn)行反復(fù)多次的分配：不同分配系數(shù)的組分在色譜柱中的運(yùn)動(dòng)速度就不同，滯留時(shí)間也就不一樣。組分分離技術(shù)油氣分離得到的氣體樣品是混合氣，需要使用色譜柱分離，當(dāng)氣樣中所含有的混合物經(jīng)過色譜柱時(shí)，就會(huì)與色譜柱中的固定相發(fā)生相互作用。頂空色譜理論成熟，操作環(huán)節(jié)少，精度高，但計(jì)算和對(duì)比試驗(yàn)工作量大，可通過計(jì)算機(jī)軟件很方便完成，因此特別適用現(xiàn)場(chǎng)在線使用。 四、本項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)和工作原理油氣分離和自動(dòng)進(jìn)樣實(shí)現(xiàn)的原理變壓器油、氣分離技術(shù)是色譜在線關(guān)鍵技術(shù)。監(jiān)控工作站組成①無(wú)線通訊接收模塊；②工作站監(jiān)測(cè)軟件；③專家故障診斷系統(tǒng)。這些故障氣體的組成和含量與故障的類型極其嚴(yán)重程度有密切關(guān)系。因此，大量乙炔是在電弧的弧道中產(chǎn)生的。C）下生成的（雖然在較低的溫度時(shí)也有少量生成）。若存在潛伏性過熱或放電故障時(shí)，就會(huì)加快這些氣體的產(chǎn)生速度。美國(guó)的GE公司開發(fā)的光譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能較為先進(jìn)，分析速度快，只需要幾分鐘，耗油少，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高，唯一的缺點(diǎn)是靈敏度不夠高，最低檢測(cè)限1μL/L，有效檢測(cè)限5μL/L。該技術(shù)存在分析周期長(zhǎng)，分析結(jié)果誤差大等缺陷。由于油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)的重要意義，國(guó)內(nèi)外都對(duì)此做過大量的研究開發(fā)工作。變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置可對(duì)大型變壓器進(jìn)行狀態(tài)實(shí)施在線監(jiān)控，通過分析油中特征氣體濃度，隨時(shí)可掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和診斷其內(nèi)部故障，彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)室色譜分析方法不能及時(shí)迅速監(jiān)測(cè)的缺憾，為實(shí)時(shí)掌握變壓器的運(yùn)行狀態(tài)提供了重要數(shù)據(jù)，從而提高設(shè)備的管理水平，因此是保證變壓器及電網(wǎng)系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段。 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)本工程靜態(tài)總投資： 萬(wàn)元。4) 國(guó)家電網(wǎng)基建〔2011〕539號(hào)《智能變電站優(yōu)化集成設(shè)計(jì)建設(shè)指導(dǎo)意見》。變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過對(duì)絕緣油中溶解氣體的測(cè)量和分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大型變壓器內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)控，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和診斷其內(nèi)部故障，隨時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行狀況，彌補(bǔ)了試驗(yàn)室色譜分析的不足，為保證變壓器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和狀態(tài)檢修提供了技術(shù)支持，是保證變壓器及電網(wǎng)系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段，可以給電力行業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 400 千伏及以上電壓等級(jí)換流變壓器、 500 千伏油浸式變壓器應(yīng)配置油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置； 500 千伏（ 330 千伏） 電抗器、 330 千伏、 220 千伏油浸式變壓器宜配置油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置； 對(duì)于 110 千伏（ 66 千伏） 電壓等級(jí)油浸式變壓器（電抗器） 存在以下情況之一的宜配置油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置：① 存在潛伏性絕緣缺陷；② 存在嚴(yán)重家族性絕緣缺陷；③ 運(yùn)行時(shí)間超過 15 年；④ 運(yùn)行位置特別重要。根據(jù)此配置原則的規(guī)定作出某電業(yè)局變壓器加裝油色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可行性報(bào)告。本期對(duì)我局所轄的部分變電站加裝19臺(tái)變壓器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)完成后城區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行狀況將得到明顯改善，有利于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展提供保障。5) 其它相關(guān)的規(guī)程、規(guī)范及反措要求。二、 項(xiàng)目的背景及意義大型變壓器作為電力生產(chǎn)和輸送的主要設(shè)備，是整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的核心設(shè)備之一，其安全性能至關(guān)重要。該成果推廣后，能夠大幅度提高大型變壓器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)水平，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛伏的內(nèi)部故障。早期的技術(shù)一般是檢測(cè)單組分氫氣和測(cè)可燃?xì)饪偭俊ｋS著電力經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外對(duì)電力設(shè)備的安全運(yùn)行給予了極大重視，對(duì)在線監(jiān)測(cè)提出了更高的要求。三、變壓器油色譜分析原理變壓器油在變壓器內(nèi)主要起絕緣作用因此又稱絕緣油。當(dāng)產(chǎn)氣速度慢，產(chǎn)氣量小時(shí)，氣體大部分溶于油中。乙炔一般在800186。當(dāng)然在較低的溫度下（低于800186。因此，分析溶解于油中的氣體，就能盡早的發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部存在的潛伏性故障，并可隨時(shí)監(jiān)視故障的發(fā)展?fàn)顩r。系統(tǒng)的工作流程如下：用戶設(shè)定的工作時(shí)間到后，系統(tǒng)打開進(jìn)油管路，變壓器本體油依靠自身油壓經(jīng)取樣口進(jìn)入油氣分離裝置，溶解氣體被分離出來(lái)，殘油排入油箱，溶解氣體跟隨載氣經(jīng)過色譜柱分離，進(jìn)入檢測(cè)器，各組分的濃度被檢測(cè)器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，送入工控計(jì)算機(jī)采集成譜圖，經(jīng)過譜圖分析和峰處理，得到各組分的濃度數(shù)據(jù)，通過無(wú)線遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綆в袩o(wú)線接收系統(tǒng)的色譜在線監(jiān)測(cè)工作站上，工作站軟件可對(duì)色譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，自動(dòng)生成濃度變化趨勢(shì)圖，并通過專家智能診斷系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷。由于色譜分析不能直接分析油中溶解氣體，需把油中溶解氣體從油中脫出后才能進(jìn)行色譜分析。頂空色譜原理說(shuō)明，在一恒溫恒壓條件下的油樣與洗脫氣體構(gòu)成的密閉系統(tǒng)內(nèi)，使油中溶解氣體在氣、液兩相達(dá)到分配平衡，此時(shí)氣、液中同一組分的濃度比是一個(gè)常數(shù)：奧斯特瓦爾德系數(shù)。由于各組分在性質(zhì)與結(jié)構(gòu)上的不同，相互作用的大小強(qiáng)弱也有差異。分配系數(shù)小的組分會(huì)較快地流出色譜柱；分配系數(shù)愈大的組分就愈易滯留在固定相內(nèi)，流過色譜柱的速度較慢。檢測(cè)器分離后的氣體濃度需要通過檢測(cè)器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，才能進(jìn)一步通過電子儀器測(cè)定。相比同類檢測(cè)器，熱導(dǎo)檢測(cè)器只需要一路載氣，元件和附屬電路較簡(jiǎn)單，通過物理變化熱傳導(dǎo)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，具有壽命長(zhǎng)，故障率低、重復(fù)性好的特點(diǎn)。由公式可知，獲取油樣準(zhǔn)確的峰高是計(jì)算準(zhǔn)確的關(guān)鍵，如果峰高小于基線噪聲，肯定無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量，因此，必須保證基線的穩(wěn)定。 主機(jī)控制系統(tǒng)主機(jī)控制系統(tǒng)包括溫控模塊、檢測(cè)器電路、狀態(tài)檢測(cè)電路和無(wú)線通訊模塊等。我們采用了自反饋的溫控算法，經(jīng)過大量的試驗(yàn)確定了相關(guān)的參數(shù)，從而保證了很高的溫控精度。③狀態(tài)檢測(cè)狀態(tài)檢測(cè)通過安裝在箱體內(nèi)的各類傳感器監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，狀態(tài)信息可以通過無(wú)線模塊傳到系統(tǒng)的維護(hù)中心。利用GPRS可以傳輸數(shù)據(jù)量較大的譜圖
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