一种基于快速陶瓷膜的变压器油中气体在线监测装置

一种基于快速陶瓷膜的变压器油中气体在线监测装置

杨胜王高明张庆伟

（国电南瑞科技股份有限公司，江苏南京211106）

摘要：分离油中溶解的故障气体是变压器在线监测的核心环节．在传统有机膜油气分离方法的基础上，设计了陶瓷管—TeflonAF2400复合膜．该膜组件能在2小时完成7种特征气体的油气平衡，速度远快于其它膜组件，精度高，结构简单，性能稳定，具有很高的工程实用价值。基于此开发了一套NSR3902快速陶瓷膜的油色谱监测装置，并通过了入网测试。

关键词：油色谱陶瓷膜在线监测

油中溶解气体分析，是大型变压器故障诊断的最有效方法之一。目前并没有一种方法可对溶解在油中的气体直接进行检测；因此油气分离，是实现变压器实时在线监测的关键环节[1,,2]。

当前最常用的是高分子膜溶解—渗透油气分离方法，这种方法结构简单、性能稳定．但也普遍存在气体渗透率低、在线监测响应时间长的问题，油气平衡时间长达十几个小时甚至是数天，不能满足在线监测的要求[2]．

基于此笔者提出一种采用陶瓷膜进行油气分离，设计基于陶瓷膜的油气分离膜组件，对其进行了验证测试；在此基础上开发了一套油色谱在线监测。

1.油色谱在线监测系统的结构

油色谱在线监测系统主要由油样采集单元、油气分离单元、色谱分离单元、气体检测单元、数据采集控制单元和PID温度控制器单元六部分组成。油样采集单元采用变压器油循环采集方式，支持一拖三的运行模式。油气分离单元主要完成变压器油中气体的脱出；色谱分离单元主要完成气体的采集、定量和气体分离，在扫气的作用下采集气体通过色谱柱顺序分离出H2、CO、CH4、C2H4、C2H2、C2H6、CO2等气体送入气体检测器。气体检测单元采用半导体气体检测器，在恒温状态下完成各种组分气体的检测和信号输出。数据处理单元完成各种组分气体数据的采集、存储，并完成与上位机或远程监控中心的通信。PID温度控制器单元主要完成脱气室、柱箱和气体检测器的恒温控制[2]。

在主控单元控制下，各单元协同工作，按设定流程完成变压器油

中溶解气体组份的在线监测和分析：载气单元可自产载气；脱气单元负责油气分离；柱箱单元用于将气体各组份分离并产生谱图文件；主控单元控制油色谱采样的整体流程，分析谱图文件，计算各气体组份浓度，采用三比值法、大卫三角法，对变压器工况进行初步诊断，原始谱图文件、测量数据及诊断结果按IEC61850标准组织，上送后台软件。

主控单元可以连接调试软件，仿真后台软件功能，设置装置参数，控制装置的色谱分析流程。

基于快速陶瓷膜的NSR3902变压器油中溶解气体监测装置，于2017年1月中国电科院作入网测试，包括精度试验、一致性试验、型式试验、EMC试验等项目，取得了B类证书。

5总结

用陶瓷管作支撑体，TeflonAF2400涂层作分离层的复合膜组件，用于变压器油气分离，可以在2h内实现变压器故障特征气体的油气平衡，精度高、稳定性好、价格低廉，因此具有很好的工程实用价值，值得大力推广，能大幅提高变电站在线监测的能力．

参考文献

[1]贾瑞君．高分子薄膜在变压器油中溶解气体在线监测中的应用[J]．变压器．2001，38(10)：37—40．

[2]李红雷，张光福，刘先勇，等．变压器在线监测用的新型油气分离膜[J]．清华大学学报(自然科学版)，2005，45(10)：1301—1304．

作者简介：

杨胜（1983——），湖北洪湖人，硕士，工程师，主要从事电力系统继电保护、在线监测装置的研发。