色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)可行性研究報告

新疆烏魯木齊電業(yè)局變壓器加裝油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)可行性研究匯報項目名稱：變壓器加裝油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)項目單位：新疆烏魯木齊電業(yè)局編制單位：河南中分儀器股份有限企業(yè)年11月批準：審核：校核：編制：一．工程概述1.1編制根據(jù)根據(jù)國家電網(wǎng)企業(yè)《變電設備在線監(jiān)測系統(tǒng)技術導則》規(guī)定，基于在線監(jiān)測技術的發(fā)展水平、在線監(jiān)測系統(tǒng)應用效果以及變電設備重要程度，在線監(jiān)測系統(tǒng)配置原則為750千伏及以上電壓等級油浸式變壓器、電抗器應配置油中溶解氣體在線監(jiān)測裝置；±400千伏及以上電壓等級換流變壓器、500千伏油浸式變壓器應配置油中溶解氣體在線監(jiān)測裝置；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)測裝置；對于110千伏（66千伏）電壓等級油浸式變壓器（電抗器）存在如下狀況之一的宜配置油中溶解氣體在線監(jiān)測裝置：①存在潛伏性絕緣缺陷；②存在嚴重家族性絕緣缺陷；③運行時間超過15年；④運行位置尤其重要。根據(jù)此配置原則的規(guī)定作出新疆烏魯木齊電業(yè)局變壓器加裝油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)可行性匯報。1.2工程現(xiàn)實狀況目前烏魯木齊電業(yè)局所轄的220kV老滿城變電站1#、3#主變、米泉變電站1#、2#主變、三宮變電站1#、2#、3#主變、頭屯河變電站1#、2#主變、八戶梁變電站1#、2#主變、龍崗變1#、2#主變、鋼東變電站1#、2#、3#、4#主變；110kV北京變1#、2#主變、旭日變2#主變需要加裝變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)總計19臺。1.3項目預期目的、根據(jù)及經(jīng)濟技術原則1.3.1項目預期目的大型變壓器是整個發(fā)供電系統(tǒng)重要關鍵的設備，其安全運行至關重要，由于大型變壓器設計、制造、材料質量和運行等諸多方面的原因，設備的惡性故障時有發(fā)生，嚴重影響了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過對絕緣油中溶解氣體的測量和分析，實現(xiàn)了對大型變壓器內部運行狀態(tài)的在線監(jiān)控，可以及時發(fā)現(xiàn)和診斷其內部故障，隨時掌握設備的運行狀況，彌補了試驗室色譜分析的局限性，為保證變壓器的安全經(jīng)濟運行和狀態(tài)檢修提供了技術支持，是保證變壓器及電網(wǎng)系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的重要手段，可以給電力行業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。本期對本局所轄的部分變電站加裝19臺變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)完畢后城區(qū)電網(wǎng)運行狀況將得到明顯改善，有助于增進經(jīng)濟協(xié)調發(fā)展，為社會經(jīng)濟水平的發(fā)展提供保障。1.3.2根據(jù)及經(jīng)濟技術原則國家電網(wǎng)企業(yè)《變電設備在線監(jiān)測系統(tǒng)技術導則》國家電網(wǎng)科〔〕1535號《智能變電站技術導則》Q/GDW383-。國家電網(wǎng)科[]112號《變電站智能化改造技術規(guī)范》Q/GDWZ414-。國家電網(wǎng)基建〔〕539號《智能變電站優(yōu)化集成設計建設指導意見》。其他有關的規(guī)程、規(guī)范及反措規(guī)定。1.4可研范圍和規(guī)模1.4.1可研的內容和范圍本期對本局所轄的220kV老滿城變電站1#、3#主變、米泉變電站1#、2#主變、三宮變電站1#、2#、3#主變、頭屯河變電站1#、2#主變、八戶梁變電站1#、2#主變、龍崗變1#、2#主變、鋼東變電站1#、2#、3#、4#主變；110kV北京變1#、2#主變、旭日變2#主變加裝變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)總計19臺。加裝了變壓器油色譜在線監(jiān)測裝置后可對各站的變壓器進行狀態(tài)實行在線監(jiān)控，通過度析油中特性氣體濃度，隨時可掌握設備的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)和診斷其內部故障，為實時掌握變壓器的運行狀態(tài)提供了重要數(shù)據(jù)，從而提高設備的管理水平。1.5重要技術經(jīng)濟指標本工程靜態(tài)總投資：萬元。項目的背景及意義大型變壓器作為電力生產(chǎn)和輸送的重要設備，是整個發(fā)電系統(tǒng)的關鍵設備之一，其安全性能至關重要。由于諸多方面的原因，設備的惡性故障時有發(fā)生，一旦出現(xiàn)嚴重故障，必須停電檢修，嚴重影響了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，必將導致重大經(jīng)濟損失。因此，為保證大型變壓器的安全運行，變大型變壓器的定期檢修為狀態(tài)維護，是此后變壓器維護方式的發(fā)展方向。變壓器油色譜在線監(jiān)測裝置可對大型變壓器進行狀態(tài)實行在線監(jiān)控，通過度析油中特性氣體濃度，隨時可掌握設備的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)和診斷其內部故障，彌補了試驗室色譜分析措施不能及時迅速監(jiān)測的缺憾，為實時掌握變壓器的運行狀態(tài)提供了重要數(shù)據(jù)，從而提高設備的管理水平，因此是保證變壓器及電網(wǎng)系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的重要手段。該成果推廣后，可以大幅度提高大型變壓器的狀態(tài)監(jiān)測水平，及時發(fā)現(xiàn)潛伏的內部故障。以一臺三相220KV、180MVA變壓器為例，如發(fā)生故障，維修費用為數(shù)十萬元，以每度電0.4元計算，停電一天直接損失可達百萬元（24小時×120×103千瓦×0.4）。變壓器及系統(tǒng)安全運行，關系到電力企業(yè)經(jīng)濟效益和工農(nóng)業(yè)及人民生活用電的可靠性，對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及居民生活用電導致的間接損失更大。由于油中溶解氣體在線監(jiān)測的重要意義，國內外都對此做過大量的研究開發(fā)工作。初期的技術一般是檢測單組分氫氣和測可燃氣總量。使用氣敏元件做傳感器，該裝置只能起報警作用，不能明確故障狀況，作為故障的初期警報，不是真正意義上色譜在線。伴隨色譜分析技術和油氣分離技術的發(fā)展，出現(xiàn)了可測量4-7種組分含量的色譜在線分析技術，油氣分離采用薄膜滲透法，然后通過色譜柱分離，熱導或氫焰檢測器分析。該技術存在分析周期長，分析成果誤差大等缺陷。伴隨電力經(jīng)濟的迅速發(fā)展，國內外對電力設備的安全運行予以了極大重視，對在線監(jiān)測提出了更高的規(guī)定。目前該技術的發(fā)展趨勢和方向是：①能檢測國標中規(guī)定的變壓器油中所有七種組分，數(shù)據(jù)與試驗室分析成果基本一致；②具有智能專家診斷功能，能對多種數(shù)據(jù)進行分析和判斷，監(jiān)測變壓器內部運行狀態(tài)及故障發(fā)展趨勢；③分析周期短，能在幾小時內檢測一次；④具有遠程傳播數(shù)據(jù)和校準功能；⑤性能穩(wěn)定可靠。目前國內對本技術的研究的重要有重慶大學、上海交通大學，采用催化燃燒傳感器，可以檢測六種組分（不能檢測二氧化碳），目前重要是以科研成果形式為主，沒有形成成熟產(chǎn)品。美國的GE企業(yè)開發(fā)的光譜在線監(jiān)測系統(tǒng)性能較為先進，分析速度快，只需要幾分鐘，耗油少，數(shù)據(jù)精確度高，唯一的缺陷是敏捷度不夠高，最低檢測限1μL/L，有效檢測限5μL/L。

三、變壓器油色譜分析原理變壓器油在變壓器內重要起絕緣作用因此又稱絕緣油。絕緣油是由許多不一樣分子量的碳氫化合物分子構成的混合物，分子中具有CH3、CH2、和CH化學基團，并由C—C鍵結合在一起。在正常狀況下，充油電氣設備內的油/紙絕緣材料，在熱和電的作用下，會逐漸老化和分解，產(chǎn)生少許的多種低分子烴類及二氧化碳、一氧化碳等。若存在潛伏性過熱或放電故障時，就會加緊這些氣體的產(chǎn)生速度。當產(chǎn)氣速度慢，產(chǎn)氣量小時，氣體大部分溶于油中。伴隨故障的發(fā)展，產(chǎn)氣量不小于溶解量時，便有一部分氣體以自由氣體的形態(tài)釋放出來。乙烯是在高于甲烷和乙烷的溫度（大概為500oC）下生成的（雖然在較低的溫度時也有少許生成）。乙炔一般在800oC～1200oC的溫度下生成，并且當溫度減少時，反應迅速被克制，作為重新化合的穩(wěn)定產(chǎn)物而積累。因此，大量乙炔是在電弧的弧道中產(chǎn)生的。當然在較低的溫度下（低于800oC）也會有少許乙炔生成。分解出的氣體形成氣泡，在油里經(jīng)對流、擴散，不停的溶解在油中。這些故障氣體的構成和含量與故障的類型極其嚴重程度有親密關系。因此，分析溶解于油中的氣體，就能盡早的發(fā)現(xiàn)設備內部存在的潛伏性故障，并可隨時監(jiān)視故障的發(fā)展狀況。不一樣故障類型產(chǎn)生的氣體故障類型重要氣體成分次要氣體成分油過熱CH4、C2H2H2、C2H6油和紙過熱CH4、C2H2、CO、CO2H2、C2H6油紙絕緣中局部放電H2、CH4、COC2H2、C2H6、CO2油中火花放電H2、C2H2油中電弧H2、C2H2CH4、C2H4、C2H6油和紙中電弧H2、C2H2、CO、CO2CH4、C2H4、C2H6注：進水受潮或油中氣泡也許使氫含量升高三、系統(tǒng)的構成構造和工作流程“220kV變壓器色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)”由安裝在變壓器旁邊的主機和安裝在顧客試驗室計算機上的監(jiān)控工作站構成。1、主機包括如下模塊①氣源模塊：為色譜分析系統(tǒng)提供凈化空氣；②色譜分析模塊：由氣路控制、油氣分離、色譜柱、檢測器構成，相稱于一臺微型色譜儀；③電路控制模塊：由主控板、電源、工控計算機構成整個控制模塊；④無線通訊模塊：傳播數(shù)據(jù)，接受指令；⑤恒溫控制系統(tǒng)：有小型工業(yè)空調、PTC加熱器構成，調整主機環(huán)境溫度，可使一年四季保證恒定溫度；⑥油路模塊：由油箱、電磁閥、傳感器構成，控制油路系統(tǒng)。2、監(jiān)控工作站構成①無線通訊接受模塊；②工作站監(jiān)測軟件；③專家故障診斷系統(tǒng)。系統(tǒng)的工作流程如下：顧客設定的工作時間到后，系統(tǒng)打開進油管路，變壓器本體油依托自身油壓經(jīng)取樣口進入油氣分離裝置，溶解氣體被分離出來，殘油排入油箱，溶解氣體跟隨載氣通過色譜柱分離，進入檢測器，各組分的濃度被檢測器轉變?yōu)殡娦盘?，通過模數(shù)轉換，送入工控計算機采集成譜圖，通過譜圖分析和峰處理，得到各組分的濃度數(shù)據(jù)，通過無線遠程通訊系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)傳播到帶有無線接受系統(tǒng)的色譜在線監(jiān)測工作站上，工作站軟件可對色譜數(shù)據(jù)進行分析，自動生成濃度變化趨勢圖，并通過專家智能診斷系統(tǒng)進行故障診斷。監(jiān)控人員通過色譜在線工作站可以對在線主機進行報警值、檢測周期等參數(shù)的調整，并監(jiān)控主機的工作狀態(tài)。多種色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，通過無線通訊系統(tǒng)可以發(fā)送到一臺或多臺計算機上，同步一臺計算機可以監(jiān)控所有色譜在線系統(tǒng)。四、本項目的關鍵技術和工作原理1、油氣分離和自動進樣實現(xiàn)的原理變壓器油、氣分離技術是色譜在線關鍵技術。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行色譜分析。目前國內外色譜在線大多采用薄膜滲透法進行脫氣，即盡管方式較為簡樸，但由于油不流動死體積大、滲透周期較長（多達幾十小時），時間滯后，不能有效迅速地反應設備故障。而真空脫氣盡管脫氣效率高，但操作環(huán)節(jié)多、復雜，在現(xiàn)場不易應用，因此，我們通過認真比較和研究，決定使用頂空色譜原理技術。頂空色譜理論成熟，操作環(huán)節(jié)少，精度高，但計算和對比試驗工作量大，可通過計算機軟件很以便完畢，因此尤其合用現(xiàn)場在線使用。頂空色譜原理闡明，在一恒溫恒壓條件下的油樣與洗脫氣體構成的密閉系統(tǒng)內，使油中溶解氣體在氣、液兩相到達分派平衡，此時氣、液中同一組分的濃度比是一種常數(shù)：奧斯特瓦爾德系數(shù)。因此，平衡后測出氣樣的濃度就可以換算出原始油樣中溶解氣體的濃度。根據(jù)頂空色譜原理，將定量的試油排入密閉的分離裝置，通入載氣，設定恒溫恒壓的工況，通過一段時間后，氣、液就會到達一種平衡狀態(tài)，頂部搜集的氣體樣品跟隨載氣進入色譜柱分離，殘油從底部排出，同步對裝置進行沖洗，防止本次分析對下次分析有遺留影響。2、組分分離技術油氣分離得到的氣體樣品是混合氣，需要使用色譜柱分離，當氣樣中所具有的混合物通過色譜柱時，就會與色譜柱中的固定相發(fā)生互相作用。由于各組分在性質與構造上的不一樣，互相作用的大小強弱也有差異。因此在同一推進力作用下不一樣組分在固定相中的滯留時間有長有短，從而按先后不一樣的次序從固定相中流出，實現(xiàn)了分離的目的。詳細說，它是運用樣品中各組分在流動相和固定相中吸附力或溶解度不一樣，也就是說分派系數(shù)不一樣。當兩相做相對運動時，樣品各組分在兩相間進行反復多次的分派：不一樣分派系數(shù)的組分在色譜柱中的運動速度就不一樣，滯留時間也就不一樣樣。分派系數(shù)小的組分會較快地流杰出譜柱；分派系數(shù)愈大的組分就愈易滯留在固定相內，流過色譜柱的速度較慢。這樣，當流經(jīng)一定的柱長后，樣品中各組分得到了分離。當分離后的各個組分流杰出譜柱而進入檢測器時，工作站就記錄出各個組分的色譜峰。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階段深入闡明。3、檢測器分離后的氣體濃度需要通過檢測器轉換成對應的電信號，才能深入通過電子儀器測定。系統(tǒng)選用了高敏捷度的熱導檢測器，它是根據(jù)不一樣物質熱傳導系數(shù)的差異而設計的，不一樣物質的熱傳導系數(shù)各不相似，因此它對有機、無機樣品均有響應，實現(xiàn)了七種組分全分析的功能。熱導檢測器中的重要元件是四個熱敏電阻構成的惠斯頓電橋，當熱導檢測器中流經(jīng)的載氣成分和流量穩(wěn)定，熱導池池體溫度恒定期，熱敏電阻上產(chǎn)生的熱能與通過載氣熱傳導到檢測器池體所失散的熱能相平衡。電橋電路就處在平衡狀態(tài)，當分離出來的組分通過檢測器時，載氣成分發(fā)生了變化，熱導系數(shù)對應產(chǎn)生了差異，系統(tǒng)熱能不再平衡，電阻溫度變化引起阻值變化，導致電橋失衡，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)生的信號輸出電信號反應了組分的濃度。相比同類檢測器，熱導檢測器只需要一路載氣，元件和附屬電路較簡樸，通過物理變化熱傳導實現(xiàn)檢測，具有壽命長，故障率低、反復性好的特點。但一般熱導的電阻絲抗氧化性差，對載氣純度規(guī)定高，輕易老化，我們通過大量的試驗選用了合適的耐氧化材料，容許使用空氣做載氣，處理了這一難題，使熱導檢測器又具有了穩(wěn)定性好的特點，是在線檢測裝置的理想檢測器。4、譜圖分析和濃度計算根據(jù)檢測器輸出的電壓信號與時間的關系，可以繪制以時間為橫坐標軸，以電壓值為縱坐標軸的坐標圖，稱為色譜分析譜圖，通過譜圖分析即可獲知氣樣中各組分的濃度，再通過換算即可得到油中溶解氣體濃度。譜圖由基線和各組分形成的峰構成，組分峰的高度與其濃度存在系數(shù)關系，計算公式如下：式中：Xi－油中溶解氣體ｉ組分濃度，ｉ代表一種組分，例如C2H2；Ｃsi－原則氣中ｉ組分濃度；ｈi－油樣中ｉ組分的峰高；ｈis－標樣中ｉ組分的峰高；Ki－ｉ組分的校正因子。由公式可知，獲取油樣精確的峰高是計算精確的關鍵，假如峰高不不小于基線噪聲，肯定無法精確測量，因此，必須保證基線的穩(wěn)定。氣路系統(tǒng)的壓力、流量和溫度的波動是影響基線穩(wěn)定的重要原因，系統(tǒng)設計了多級氣路穩(wěn)壓和二級環(huán)境溫控，通過壓力傳感器和流量傳感器進行流速的監(jiān)控和反饋調整，完全避開了環(huán)境的影響，保證了基線較低的信號噪聲水平，從而實現(xiàn)了較高的敏捷度。5、氣源系統(tǒng)氣源系統(tǒng)為整個系統(tǒng)提供載氣。合用于色譜柱和檢測器的載氣種類諸多，系統(tǒng)采用高純氮氣作為載氣，采用壓縮的措施獲得高壓氮氣，相對某些其他的高純氣體發(fā)生器，取材以便，技術更成熟，故障率低。6、主機控制系統(tǒng)主機控制系統(tǒng)包括溫控模塊、檢測器電路、狀態(tài)檢測電路和無線通訊模塊等。①溫控模塊現(xiàn)場的溫度狀況較惡劣，冬天也許到零下30℃如下，夏天太陽暴曬時可到達柱箱溫控、脫氣溫控模塊為檢測器、色譜柱和油氣分離裝置提供更精密的溫控，精度達0.1℃②檢測器電路包括檢測器電源和檢測信號模數(shù)轉換兩部分。電源選用了高精密恒流源，當電橋上熱敏電阻的阻值發(fā)生變化后，電源自動調整電壓，保證電橋的電流恒定不變，它相對于一般的恒壓源，同樣的阻值變化具有更大的電壓變化，從而提高了敏捷度；模數(shù)轉換采用了最先進的AD轉換芯片，內置濾波電路，保證了足夠的信號的轉換精度。③狀態(tài)檢測狀態(tài)檢測通過安裝在箱體內的各類傳感器監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)，狀態(tài)信息可以通過無線模塊傳到系統(tǒng)的維護中心。通過全方位的狀態(tài)監(jiān)控，假如存在問題，可以及時的進行遠程參數(shù)調整；假如出現(xiàn)故障可以實行迅速的維修，實現(xiàn)了系統(tǒng)的狀態(tài)維護，同步也杜絕了系統(tǒng)誤報警的也許性。=4\*GB3④無線通訊系統(tǒng)無線通訊系統(tǒng)具有遠程監(jiān)視和測量及控制功能，一般的通訊方式是在現(xiàn)場主機和現(xiàn)場控制室之間鋪設電纜，在控制室的計算機上安裝控制軟件，顧客需要到現(xiàn)場查詢分析成果，我們采用無線通訊不占顧客的任何通信資源，借用GPRS網(wǎng)絡通訊資源，可迅速接入數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。它在移動終端和網(wǎng)絡之間實現(xiàn)了“永遠在線”的連接。運用GPRS可以傳播數(shù)據(jù)量較大的譜圖、系統(tǒng)工況等，進行儀器監(jiān)控、狀態(tài)維護非常以便，必要時，數(shù)據(jù)還可以直接發(fā)到顧客的手機上，第一時間獲得分析成果。具有穩(wěn)定可靠性好，合用范圍廣等特點。7、監(jiān)控工作站監(jiān)控工作站安裝在顧客試驗室的計算機上，具有搜集數(shù)據(jù)、監(jiān)控主機和故障診斷的功能。監(jiān)控工作站打開后的界面如圖，左邊是設備信息，選擇不一樣的設備可以查詢對應設備的數(shù)據(jù)，下方是數(shù)據(jù)的“詳細列表”，按日期排序，上方是軟件的功能鍵，中部的曲線圖是各組分的趨勢圖，可以顯示單一組分或多種組分的長時期的變化趨勢，根據(jù)需要可以放大，顯示特定日期的組分濃度數(shù)據(jù)變化狀況。工作站的專家故障診斷系統(tǒng)采用了國標推薦的如下幾種故障診斷措施。（1）氣體濃度到達注意值時報警，應進行追蹤分析，查明原因。（注意值不是劃分設備有無端障的唯一原則，應視設備的詳細狀況而定）。油中溶解氣體含量的注意值設備氣體組分含量330kV及以上220kV及以上變壓器和電抗器總烴150150乙炔15氫150150注：導則所指總烴是指甲烷(簡稱C1)、乙烷、乙烯、乙炔(以上三者統(tǒng)稱為C2)四種氣體的總和，可簡寫為C1+C2。（2）、產(chǎn)氣速率的計算實踐證明，僅僅依托分析成果的絕對值是很難對故障的嚴重程度作出對的判斷的。必須根據(jù)產(chǎn)氣速率的考察來診斷故障的發(fā)展趨勢。產(chǎn)氣速率是與故障所消耗的能量大小、故障部位、故障性質和故障點的溫度等狀況有直接關系的。因此，計算故障產(chǎn)氣速率，即可以深入明確設備內部有無端障，又可以對故障的嚴重性做出初步估計。導則推薦下列兩種方式中的任何一種來表達產(chǎn)氣速率。①絕對產(chǎn)氣速率：即每個運行小時產(chǎn)生某種氣體毫升數(shù)的平均值。單位為毫升/小時。計算措施：Ra=(Ci2-Ci1)/△t×G/d。式中：Ra一絕對產(chǎn)氣速率，m1／h；Ci2－第二次取樣測得油中氣體組分(i)含量，μL／L；Cil－第一次取樣測得油中氣體組分(i)含量，μL/L；Δt－二次取樣時間間隔中實際運行時間，d；G—設備總油量；d—油的密度(t／m3)。②相對產(chǎn)氣速率：即每月某種氣體含量增長原有值的百分數(shù)的平均值，單位為％／月。計算方祛：Rr＝(Ci2－Cil)／Cil／△t×100%式中:Rr—相對產(chǎn)氣速率(%/月)Ci2—第二次取樣測得油中某氣體含量(μL／L)；Cil—第一次取樣測得油中某氣體含量(μL/L)；△t—兩次取樣時間間隔中的實際運行時間(月)。注：導則推薦變壓器和電抗器總烴產(chǎn)氣速率的注意值如表所示。假如以相對產(chǎn)氣速率來判斷設備內部狀況，則總烴的相對產(chǎn)氣速率不小于l0%／月時應引起注意。（3）、三比值法當各組分含量或產(chǎn)氣速率超過注意值，運用改良三比值法進行故障判斷才故意義。改良三比值法是運用特性氣體的三個比值進行編碼，故障判斷措施和編碼措施見下表。編碼規(guī)則氣體比值范圍比值范圍的編碼C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H6＜0.1010≥0.1～1100≥0.1～＜3121≥3222故障類型診斷編碼組合故障類型診斷故障實例參照C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H6010局部放電高濕度，高含氣量引起油中低能量密度的局部放電001低溫過熱（〈150度〉絕緣導體過熱，注意CO、CO2，含量及CO/CO2比值020低溫過熱150-300度分接開關接觸不良，引線夾件螺絲松動或接頭焊接不良，渦流引起銅過熱，鐵芯漏磁，局部短路和層間絕緣不良，鐵芯多點接地等。021中溫過熱300-700度00，1，22高溫過熱（>700度）20，1012火花放電引線對電位未固定的部件之間持續(xù)火花放電，分接頭引線間油隙閃絡，不一樣電位之間的油中火花放電等。22012火花放電兼過熱10，1012電弧放電線圈匝、層間短路，相間閃絡，分接頭引線油隙閃絡，引線對箱殼放電，線圈斷線，引線對其他接地體溫表放電，分接開關飛弧，環(huán)電流引起電弧等。12012電弧放電兼過熱“010”下圖是工作站計算三比值的窗口：（4）工作站還可以通過立方圖和三角形進行故障判斷。（5）匯報打印和數(shù)據(jù)導出功能工作站可以按照預先設計好的匯報格式打印分析數(shù)據(jù)，也可以將數(shù)據(jù)導出到Word、Excel中，運用其強大的文檔編輯功能進行打印和數(shù)據(jù)處理。8、有關儀器校驗和維護在線色譜是一種檢測裝置，對運行中設備校驗和維護工作起著重要的作用。目前，國內外色譜在線都對后期校驗和維護工作重視不夠，一般是設備有問題或停運時，廠家才去維護，影響正常使用。此外對儀器不作校驗，往往導致數(shù)據(jù)不精確，與試驗室可比性差。因此，我們把儀器校驗及維護工作認真進行設計。方案如下：①儀器內置標氣定期自動校驗，保證數(shù)據(jù)的精確性；②儀器整個系統(tǒng)采用模塊化設計，以便維護；③儀器設計自診斷功能，系統(tǒng)實行狀態(tài)維護，具有很高的智能性。五、指標驗證1、最小檢測濃度組分的濃度與譜圖中該組分峰的高度存在正比關系，可精確測量的峰高必須不小于基線噪聲（10μV），因此，一般以20μV作為可精確測量的最小峰高。計算公式如下：式中：Mi：最小檢測濃度；L：試油濃度；H：峰高。下表為一原則油樣的濃度、峰高和理論最小檢測濃度。H2COCH4CO2C2H4C2H6C2H2峰高(mV)6.9112.680.9131.7403.3951.7330.602試油濃度83.0854.7244.771839.2670.0274.9913.49最小檢測濃度0.240.410.9821.140.410.870.45從表中可以看出，各組分的理論最小檢測濃度都非常低，考慮到基線的異常波動和系統(tǒng)的老化，本系統(tǒng)可以在長期內到達本匯報第五項所列的最小檢測濃度指標。2、反復性下表是同一油樣持續(xù)分析六次的各組分峰高數(shù)據(jù)，由于峰高與濃度存在線性關系，因此峰高的反復性表征了各組分的分析反復性。油樣1單位：mVH2COCH4CO2C2H4C2H6C2H2第一次10.0671.1710.4170.0431.7080.5760.354第二次10.4561.1560.4470.0431.7040.5360.351第三次10.4331.1950.4480.0481.7210.540.357第四次10.5991.1960.4450.051.7310.5830.359第五次10.3931.2470.3980.0471.7330.5550.362第六次10.7981.2530.4190.0451.7440.5590.362反復性3.74%4.16%7.23%8.70%1.19%4.45%1.82%油樣2單位：mVH2COCH4CO2C2H4C2H6C2H2第一次4.8651.2640.4680.1582.2580.8651.459第二次4.9411.2780.4430.1572.2910.8611.466第三次4.9841.2830.4420.1752.2950.8471.466第四次4.9781.2620.4190.1662.3490.8551.483第五次4.9741.3360.4580.1592.350.8931.498第六次4.8671.3540.4620.1592.4040.8821.489反復性1.42%4.46%6.61%7.80%3.42%2.98%1.43%油樣3單位：mVH2COCH4CO2C2H4C2H6C2H2第一次14.1042.7780.8440.224.8751.7862.084第二次14.1082.810.8710.2075.0311.8792.098第三次13.7852.8060.8420.2344.8891.7812.048第四次13.9992.7830.7840.2284.7971.7382.047第五次14.9972.9030.820.2184.9351.7912.06第六次14.4022.8640.7820.2264.9161.8132.067反復性5.37%2.80%5.73%6.83%2.52%4.51%1.48%系統(tǒng)兩次測定值之差均不不小于平均值的10%，符合國標對反復性的規(guī)定。3、再現(xiàn)性如下數(shù)據(jù)為六個油樣分別在“色譜在線”和試驗室進行分析的成果。注：試驗室使用中分氣相色譜儀和中分1081振蕩儀。數(shù)據(jù)計算以試驗室成果為基準。H2COCH4CO2C2H4C2H6C2H2在線成果65.21115.825.75269041.0931.783.12中分67.39111.6924.39273.5542.3533.133.72再現(xiàn)性3.23%3.68%5.58%1.66%2.98%4.07%16.13%油樣1H2COCH4CO2C2H4C2H6C2H2在線成果50.14252.040.69598067.6719.063.03中分52.15248.738.056045.0371.5521.993.56再現(xiàn)性3.85%1.33%6.94%1.08%5.42%13.32%14.89%油樣2油樣3H2COCH4CO2C2H4C2H6C2H2在線成果42.56340.051.06449064.3523.393.8中分44.36336.9647.54471.4568.5326.64.01再現(xiàn)性4.06%0.90%7.49%0.41%6.10%12.07%5.24%油樣4H2COCH4CO2C2H4C2H6C2H2在線成果104.6587.760.53580092.8550.065.82中分114.28567.9061.825459.195.9545.636.36再現(xiàn)性8.47%3.49%2.09%6.24%3.23%9.71%8.49%油樣5H2COCH4CO2C2H4C2H6C2H2在線成果42.56340.051.06449064.3523.393.8中分44.36336.9647.54471.4568.5326.64.01再現(xiàn)性4.06%0.90%7.49%0.41%6.10%12.07%5.24%以上再現(xiàn)性數(shù)據(jù)在油中溶解氣體濃度不小于10μL/L時，均不不小于15%，不不小于或等于10μL/L時，均不不小于30%，符合國標的規(guī)定。六、技術指標1、標定：狀態(tài)標定；2、監(jiān)測周期：2小時以上可任意設定；3、環(huán)境溫度：－40℃～554、濕度：5～95%；5、檢測組分：H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2；6、最小檢測濃度：單位：μL/L組分H2COCO2CH4C2H4C2H6C2H2最小檢測濃度15251110.57、檢測量程：單位：μL/L組分H2COCO2CH4C2H4C2H6C2H2量程～10000～1000025～1000001～1～1～0.5～8、反復性：組分H2COCO2CH4C2H4C2H6C2H2反復性6%5%10%8%5%5%2%9、基線噪聲：<15μV；10、基線漂移：<0.15mV/15min；11、功率：1.5KW；12、外型尺寸：840×580×450。系統(tǒng)開發(fā)的重要內容本項目運用動態(tài)頂空脫氣技術，采用色譜分析原理，通過高敏捷度微熱導檢測器實現(xiàn)變壓器油中七種組分檢測，具有檢測敏捷度高、分析周期短,，和試驗室數(shù)據(jù)具有可比性的特點。項目采用的頂空脫氣技術、色譜分析技術和熱導檢測器，均為GB/T17623-1998《絕緣油中溶解氣體組分含量的氣相色譜測定法》推薦的分析措施，關鍵技術與試驗室色譜完全一致，因此完全符合國標規(guī)定，數(shù)據(jù)與試驗室色譜分析成果具有可比性。項目研究的詳細內容包括：1、油氣分離和自動進樣的實現(xiàn)變壓器油氣分離技術是色譜在線關鍵技術。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行色譜分析。目前國內外色譜在線大多采用薄膜滲透法進行脫氣，盡管方式較為簡樸，但由于油不流動死體積大、滲透平衡周期長（多達十幾到幾十小時），不能迅速有效的反應設備故障。而真空脫氣盡管脫氣效率高，但操作環(huán)節(jié)多、復雜。因此，我們通過認真比較和研究，決定使用動態(tài)頂空脫氣原理技術。其長處是頂空色譜理論成熟，操作環(huán)節(jié)少，精度高，反復性好，雖然計算和對比試驗工作量大，但可通過計算機軟件很以便完畢，因此尤其合用現(xiàn)場在線使用。2、組分的分離和檢測的實現(xiàn)油氣分離得到的氣體樣品是混合氣，需要使用色譜柱分離，當混合氣通過色譜柱時，會按先后不一樣的次序從色譜柱中流出，通過檢測器轉換成對應的電信號，信號被采集后形成色譜圖，電信號的大小與被測組分的濃度成正比。對油中混合氣體分離是色譜在線的一種關鍵技術，它影響到組分定性和定量測量及分析成果。通過大量試驗和反復驗證，研制出復合式色譜柱，具有耐油性好、抗氧化、可以完全分離七種組分的優(yōu)良特性。該系統(tǒng)選用了高敏捷度的熱導型檢測器，相比其他檢測器，它只需要一路載氣，具有故障率低、反復性好的特點。但一般熱導檢測器存在敏捷度低、抗氧化性差，輕易老化等缺陷。我們與合作方進行了專題科研攻關，通過大量的試驗選用了合適的抗氧化材料作元件，使熱導檢測器具有敏捷度高、穩(wěn)定性好的特點，成為在線檢測裝置的理想檢測器。實現(xiàn)了七種組分全分析的功能。處理了這一難題使我們色譜在線整體技術水平大大提高。色譜柱和檢測器是整個系統(tǒng)的關鍵，為了使之處在最佳的工作狀態(tài)，需要穩(wěn)定的壓力、流量和溫度，系統(tǒng)設計二級溫控系統(tǒng)，完全避開了環(huán)境的影響，保證了分析的反復性、穩(wěn)定性。整個系統(tǒng)具有較低的信號噪聲，從而實現(xiàn)了較高的敏捷度。3、主機控制系統(tǒng)的實現(xiàn)主機控制系統(tǒng)包括溫控模塊、電源、檢測器電路、狀態(tài)檢測電路、工控計算機。①溫控模塊現(xiàn)場的溫度狀況較惡劣，冬天也許到-30℃如下，夏天太陽暴曬時可到達50②電源電源選用了軍品級線性電源，可以保證在零下-40℃③狀態(tài)檢測通過安裝各類傳感器監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)，狀態(tài)信息可以通過無線模塊傳到系統(tǒng)的維護中心，通過全方位的狀態(tài)監(jiān)控，可以及時的進行遠程參數(shù)調整，實行迅速的維修，實現(xiàn)了系統(tǒng)的狀態(tài)維護，同步也杜絕了系統(tǒng)誤報警的也許性。④工控計算機一般的傳感器檢測可以直接得到組分的濃度數(shù)據(jù)，色譜分析檢測不一樣，檢測器傳來的信號只能形成譜圖，需要對譜圖進行分析和計算才