干式变压器油中溶解气体在线监测系统的研究—

干式变压器油中溶解气体在线监测系统的研究(1)关键词：干式变压器是电力系统的重要设备，其运行可靠性直接决定供电系统的可靠性。溶解气体分析，DGA)是诊断干式变压器潜在故障的较有效方法之一。通过对干式变压器油中溶解气体的在线监测，可以实时或定期监测干式变压器的运行状态，判断运行是否正常，诊断干式变压器存在故障的性质、类型和严重程度，预测故障的发展趋势，从而实现干式变压器的状态检修。

1.监控系统原理

对于大功率干式变压器，油几乎总是用于绝缘和散热。固体有机绝缘材料(纸和纸板等。)在干式变压器中，由于放电和热量的作用，油和油在工作电压下会随着工作时间的增加而逐渐老化和分解，产生少量的各种低分子碳氢化合物和一氧化碳、二氧化碳气体。干式变压器内部绝缘故障往往伴随着局部过热和局部放电，会导致油或纸分解产生H2、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、C2H6、C2H4和C2H2气体。当故障不严重，产气较少时，产生的气体形成的气泡会对流扩散，不断溶解在绝缘油中；当设备存在潜在过热或放电故障时，这些气体的产生速度会加快。当产生速度高于溶解速度时，一些气体会进入干式变压器中的气体继电器。另外，发热和放电的程度不同，产生气体的种类、油中溶解气体的浓度、各种气体的比例关系也不同，与绝缘油的种类和品牌无关。因此，油中溶解气体的组成和含量在一定程度上反映了干式变压器绝缘老化或故障的程度。通过在线监测油中溶解气体，可以发现干式变压器的发热和放电故障。

2.监控系统的实现

图1是在线监测系统的框图，该系统主要利用光声光谱技术测量油中7种气体的浓度，即H2、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、C2H6、C2H4和C2H2。采用电容式驻极体传声器作为传感器，传感器输出的信号经过放大滤波后，由AVR微控制器对数据进行预处理，通过串行通信将数据传输给PC。PC机完成数据的处理和分析，形成各种气体浓度。

图1在线系统监控框图

2.1传感器系统

光声光谱技术可以精确测量气室中7种气体的浓度，即H2、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、甲烷、甲烷、甲烷和甲烷。这种方法(见图2)是基于气体的光声效应，即利用光吸收与声激发的对应关系，通过检测声信号来了解光吸收的过程。因为光吸收激发的声波的频率是由调制频率决定的，但是它的强度只与吸收窄带光谱的特征气体的体积分数有关，所以可以通过检测气体分子吸收电磁辐射(如红外线)产生的压力波来检测气体浓度(压力波强度与气体浓度成正比)。与其他光谱技术相比，该方法测量的是样品吸收的光能，因此反射光和散射光的干扰很小。特别是在弱吸收样品和低体积分数的测量中，虽然其吸收很弱，但不需要与入射光强进行比较，从而提高了测量精度。此外，光声室体积小(2 ~ 3毫升)，有利于提高油气分离效率。 #p#分页标题#e#

图2光声光谱技术流程图

传感器是数据采集的关键部件。该系统采用电容式驻极体传声器作为检测元件，在常温阈值下，其灵敏度漂移可保证在200年内小于1%。它可以转换压力