一种新型干式变压器在线监测系统——法拉第T

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文章来源:北京创联汇通电气发布时间： 2021-04-01 02:00:01

导读：:219分析原理法拉第系统的分析核心是傅里叶红外变换(FTIR)技术。FTIR是基于光的干涉原理。将待测气室置于迈克尔逊干涉光路中，当动镜运动时，探测器会得到强度变化的干涉波。对背

:219分析原理法拉第系统的分析核心是傅里叶红外变换(FTIR)技术。FTIR是基于光的干涉原理。将待测气室置于迈克尔逊干涉光路中，当动镜运动时，探测器会得到强度变化的干涉波。对背景干涉图和样品干涉图进行傅里叶变换后，可以得到背景单光谱和样品单光谱，样品透射光谱为上述两种光谱的比值。根据朗伯-比尔定律，吸光度A与样品浓度c、吸收池1的光程长度、样品吸收率A成正比，即A=acl。在选定的波数下，用纯样品建立吸光度值A相对于浓度C的校准曲线，然后根据待测样品的吸光度计算未知组分的含量。为了准确地恢复光谱，傅里叶变换红外光谱仪有一套激光干涉系统，采用激光干涉图过零采样的方法对复杂光谱进行精确采样。判断充油电气设备内部故障的有价值气体：氢气(H2)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)。除了H2，这些气体分子的基频振动应该落在中红外区。而且各种气体都有先立的吸收峰，水的光谱峰与特征气体的光谱峰不重叠。也就是说，原则上，FTIR光谱仪不仅可以测量除氢气以外的所有故障气体，还可以测量水分。傅里叶变换红外光谱仪由红外光源、干涉仪、气室、红外探测器和数据采集处理系统组成。传统的气相色谱一般设定3-12个月的采样周期，在线气相色谱每24小时可以采样一次，紧急情况下较短的时间间隔需要2小时，而FTIR光谱仪可以在30-60秒内完成一次定量分析，因此其实时性接近连续测量。实验室气相色谱的允许误差一般在右边20。基于气相色谱的在线检测器仍然存在由于导热管和载气纯度的影响，烃类气体的较小检测浓度高于警戒浓度的问题。现在测试和计算结果表明，在线傅里叶变换红外光谱的灵敏度已经达到或超过了实验室气相色谱的水平。

设备的功能和特点

1.基于先进的测量原理，连续实时检测溶解在氢气(H2)、乙炔(C2H2)、乙烯(C2H4)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)等7种油中的故障特征气体以及油中的水分(H2O)，测量精度达到实验室气相

氘

C2H2

C2H4

CH4

C2H6

哥伦比亚

二氧化碳（carbondioxide）

H2O

较小测量值(ppm)

一个

三

一个

五

重复精度(/-ppm)

五

0.3

0.6

0.2

五

三

测量范围(ppm)

10-2000

1-1000

3-1500

1-1500

20-1500

5-2000

10-8000

5-95

2.在线监测故障气体的同时，还可以获取其他外部传感器信号，如负载电流、电压、环境温度、油箱顶部油温、主油箱压力释放、气体保护动作等。可以在后端进行综合处理，实现对干式变压器的综合管理和关怀。3.管理潜在故障的干式变压器，监控故障演变，及时采取有效的保护措施，减少和避免计划外停电时间，延长设备使用寿命。4.安装方便，维护少，不需要载气，整机可移动，功能相当于一个移动色谱分析实验室。5.先进的温控技术，通过内部空调和加热器，保证整个设备在室外正常工作(工作环境温度为-40 - 45)。6.设备部件技术先进可靠，均符合GE公司的技术质量标准。此外，通过抗射频干扰、抗电磁干扰和振动测试，它们可以满足在野外环境中稳定工作的各种要求。7.后端分析软件功能强大。通过基于际电工委员会、际电工委员会或通用电气标准的分析模型，专家 #p#分页标题#e#

8.开放式通信接口，可通过拨号、以太网或光纤连接用户局域网或广域网，实现多种通信方案。

附件

美GE能源公司——法拉第干式变压器在线监测诊断系统_ _法拉第变压器系统(tnu)

法拉第干式变压器在线监测诊断系统(TNU)是一种动态交互式自适应智能监测诊断系统，通过采集和处理干式变压器的关键运行数据，分析干式变压器的综合性能。TNU相当于一个移动色谱分析实验室，其测量结果相当于该实验室的色谱分析结果，同时为用户提供了今后需要采取的维护措施

建议。用户在对某台干式变压器进行一段时间的监测后，可以对其工作性能进行评估，确定需要采取的维护措施，然后将其转移到另一台关键的干式变压器上，实现对所有达到使用寿命、过载或在不同时间段存在潜在故障的干式变压器的在线监测，从而有效管理干式变压器的性能，提高干式变压器的运行安全性，延长干式变压器的使用寿命。测量原理油样探头安装在干式变压器循环油路的阀门上，用于采集油样，同时控制和监测油循环；机油调节系统调节并优化机油温度和流量。气体分离回路通过高性能气体和微水渗透膜连续分离油中溶解气体和微水；之后，每种气体都变成红色

外分析仪进行测量，H2仍采用HYDRAN传感器测量。功能与特点干式变压器油中氢气（H2）、乙炔（C2H2）、乙烯（C2H4）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）等七种油中溶解气体以及微水（H2O）的实时、在线监测。

C2H2

C2H4

CH4

C2H6

CO2

H2O

较小测量值（ppm）

重复精度（ /-ppm）

0.3

0.6

0.2

测量范围（ppm）

10-2000

1-1000

3-1500

1-1500

20-1500

5-2000

10-8000

5-95

TNU可以接收如下外部传感器信号：

模拟信号

负荷电流、负荷电压、环境温度、主油箱顶部油温

数字信号

油箱油面较低值是否满足要求油枕油面较低值是否满足要求主油箱压力释放瓦斯保护动作压力突变继电器可编程控制器用于数字量与模拟量的输入/输出，以及内部控制内配空气调节与加热器，以保持机柜内部温度满足工作要求用来管理可能存在的潜在故障的干式变压器，监测故障演变，采取及时有效的防护措施，减少与避免非计划停运时间，延长设备使用寿命可移动性，其功能相当于一个移动的气体色谱分析实验室便于安装、少维护多种通讯方式，满足现场与远程用户的需要

技术参数总括主要部件

EC01和EC02控制器、FTIR傅氏红外气体分析仪、HYDRAN传感器、油采样单元、基线参考系统、PLC数据采集与控制单元、UPS、空气加热调节单元。#p#分页标题#e#

控制器工业PC机控制数据采集及与系统不同部件的接口FTIR气体分析仪工业用全频谱分析仪，性能稳定，检测分辨率高HYDRAN传感器HYDRAN技术测量氢气基线参考系统

内置的基线参考与校准系统，所有的功能通过客户端软件实现，无需任何参考或压缩气体

PLC

功能可编程逻辑控制器管理和控制TNU应用主要控制功能

油流量开关，在出现泄漏时关闭采样头、油泵与控制阀、油温控制、现场/远程控制、基线阀控制、报警继电器控制、外部数据采集、

油采样单元

功能干式变压器油连续采样，并循环至油调节系统主要部件

单一采样点油调节系统加热器与冷却器泵阀

采样头

安装在干式变压器阀门上，作为采样口和油路循环回油口；入口/出口处安装电磁阀以防油泄漏。