光声光谱法变压器油中溶解气体在线监测浅析
2018-12-12 15:27阅读：
变压器油中溶解气体成分和含量与充油电力设备绝缘故障诊断的关系
摘要：ARH-2000DGA，作为南京客莱沃智能科技有限公司独立研发的光声光谱法变压器绝缘油油气在线监测系统，满足了电网对变压器油中溶解气体监测及故障预判断的分析需求，该装置无需载气、无需标气，数据一致性好，目前已经批量供货国家电网、韩国电力以及众多工业用户。
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前言光声光谱法一直是国内外许多电力设备制造厂作为检验质量、开发新产品的有力工具。实践证明，用光声光谱法能有效地发现充油电力设备内部的潜伏性故障及其发展程度，而利用其他电气试验方法很难发现某些局部发热和局部放电等缺陷。故在1999年颁布执行的电力设备预防性试验规程中，把油中气体色谱分析放在“电力变压器及电抗器”试验的首位。某些变压器厂家在其产品中还装设了DGA(dissolved
gas
analysis，即溶解气体分析)自动检测报警系统。
下表为我公司ARH2000系列光声光谱法油中溶解气体选型指导表：
其中:ARH2000DGA-N为
单回路光声光谱法油中溶解气体在线监测系统，ARH2000DGA-D为
双回路光声光谱法油中溶解气体在线监测系统，ARH2000DGA-X为
多回路（3~5）光声光谱法油中溶解气体在线监测系统，ARH330为
少组份油中溶解气体在线监测系统，ARH2001PDGA为
便携式式油气分析仪。
型号
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ARH2000DGA-N
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ARH2000DGA-D
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ARH2000DGA-X
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ARH2000
GA-E
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ARH2000D
GA-P
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监测油箱数
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1
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2
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3-5
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1
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测量气体
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测量范围
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H2
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1-5000ppm
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√
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√
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√
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CH4
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1-3000
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√
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√
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√
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√
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C2H6
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0.5-3000
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√
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√
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√
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√
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C2H4
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1-3000
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√
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√
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√
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√
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C2H2
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0.5-3000
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√
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√
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√
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√
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√
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CO
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1-5000
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√
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√
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√
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√
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√
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CO2
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2-10000
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√
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√
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√
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√
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O2
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100-150000
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Optional
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Optional
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Optional
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Optional
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N2
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0-100%
（±15%）
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Optional
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Optional
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Optional
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Optional
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H2O
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0-100ppm
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√
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√
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√
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√
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√
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精确度
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±5%或最低检测限（取大者）
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故障分析的机理充油的电力设备(如变压器、电抗器、电流互感器、充油套管和充油电缆等)的绝缘主要是由矿物绝缘油和浸在油中的有机绝缘材料(如电缆纸、绝缘纸板等)所组成。其中矿物绝缘油即变压器油，是石油的一种分镏产物，其主要成分是烷烃(CnH2n+2)、环烷族饱和烃(CnH2n)、芳香族不饱和烃(CnH2n-2)等化合物。有机绝缘材料主要是由纤维素(C6H10O5)n构成。在正常运行状态下，由于油和固体绝缘会逐渐老化、变质，会分解出极少量的气体(主要有氢H2、甲烷CH4、乙烷C2H6、乙烯C2H4、乙炔C2H2、一氧化碳CO、二氧化碳CO2等7种)。当电力设备内部发生过热性故障、放电性故障
或受潮情况时，这些气体的产量会迅速增加。表1列出气体的故障对应关系。
这些气体大部分溶解在绝缘油中，少部分上升在绝缘油的面上，例如变压器有一部分气体从油中逸出进入气体继电器(瓦斯继电器)。经验证明，油中气体的各种成分含量的多少和故障的性质及程度直接有关。因此在设备运行过程中，定期测量溶解于油中的气体组织成分和含量，对于及早发现充油电力设备内部存在的潜伏性故障有非常重要的意义。
表1 三比值判断关系
3.1.1 与油中溶解气体的大卫三角形比较判定有无故障
表2 大卫三角形判断图示
3.1.2 根据立体图示有无故障
一般来说，对总烃产气速率＞1mL/h的电气设备可判定有故障。
若总烃含量的绝对值小于正常值，总烃产气速率小于正常值，则电气设备正常；若总烃含量大于正常值，但不超过正常值的3倍，总烃产气速率小于正常值，则设备有故障，但故障发展缓慢，可继续运行；若总烃含量大于正常值，但不超过正常值的3倍，总烃产气速率为正常值的1～2倍，则设备有故障，应缩短检验周期，密切监视故障发展；若总烃含量大于正常值的3倍，总烃产气速率大于正常值的3倍，则设备有严重故障，故障发展迅速，应立即采取必要的措施，有条件时可进行吊心检修。
产气速率与故障性质的关系见表3。
| 绝对产气速率/mL.h-1 |
故障特征 |
| ≥10 |
带有烧伤痕迹 |
| ＞5 |
严重过热性故障， |
