变压器油色谱在线监测技术的发展与市场分析
浅谈变压器油色谱在线监测的若干问题
浅谈变压器油色谱在线监测的若干问题发布时间：2021-11-10T07:24:48.303Z 来源：《河南电力》2021年7期作者：马慧芳张方伟[导读] 变压器对输变电系统具有举足轻重的作用，因此及时发现变压器潜伏性故障对于变压器的正常运行显得尤为重要。
变压器油色谱在线监测装置就可以及时发现变压器本体内部存在的潜在故障，对变压器的安全运行起到很好的监视作用。
但前提是油色谱在线监测装置运行及数据正常，才能正确分析变压器存在的故障。
对油色谱在线监测装置运行过程中出现的故障现象进行深入分析，才能有效避免主变事故的发生，保障变压器长期安全稳定运行。
马慧芳张方伟（国网安徽省电力有限公司检修分公司安徽合肥 230061）摘要：变压器对输变电系统具有举足轻重的作用，因此及时发现变压器潜伏性故障对于变压器的正常运行显得尤为重要。
变压器油色谱在线监测装置就可以及时发现变压器本体内部存在的潜在故障，对变压器的安全运行起到很好的监视作用。
但前提是油色谱在线监测装置运行及数据正常，才能正确分析变压器存在的故障。
对油色谱在线监测装置运行过程中出现的故障现象进行深入分析，才能有效避免主变事故的发生，保障变压器长期安全稳定运行。
关键词：变压器；油色谱在线监测；异常分析；状态检修大型变压器是整个发供电系统的核心设备，其安全运行至关重要，由于大型变压器设计、制造、材料质量和运行等诸多方面的原因，设备的恶性故障时有发生，严重影响了电网的安全稳定运行。
变压器油色谱在线监测系统是变压器由周期性检修走向状态检修的重要一步，通过对绝缘油中溶解气体的测量和分析，实现对大型变压器内部运行状态的在线监控，及时发现和诊断其内部故障，为保证变压器的安全经济运行提供了技术支持。
1 油色谱在线监测技术的发展历史20世纪70年代，欧美等发达国家开始通过可燃性气体检测装置来检测变压器油中溶解气体判断变压器的整体绝缘状态，并逐步发展到利用气相色谱法分析油中的气体。
变压器色谱在线监测系统应用技术与运行分析
行 了大量 的研究工作 。 目前 变压器的在线监测技术 主要有 以
下几种方法 ：
２１ 溶 解 在 变 压 器 油 中 的 烃 类 气 体 色 谱 探 测 分 析 法 。 ．
目前 ，国内外 现有的油 中溶解气体在线监 测装置按监测 参数的不同分为两大类 ：一类 主要监测单组 分氢气含量 ，另
器的绝缘状况 ，较好地解决 了这些问题。
相关 标准 。正 常情况 下变 压器 内 的绝 缘 油在热 和 电的 双重
作 用 下 ，会 逐 渐 老 化 和 分 解 ， 产 生 少 量 的 氢 气 、各 种 低 分
２ 变压 器在 线监 测 技 术现 状
子烃 ｝ 类及 二氧 化碳 、一氧 化碳 等气 体 ，这 些气 体 大部 分溶
导 则 ＩＣ ６ Ｅ ５ ７和 Ｉ Ｃ ９ ， 国 内 也 制 定 了 Ｇ １６ ３和 Ｄ ７ ２ Ｅ ５９ Ｂ７ ２ Ｌ ２
在现 代电气设备 的运行和维 护 中，变压 器 因结 构复杂 ，
影 响 安 全 运 行 的 因 素 较 多 。变 压 器 在 线 监 测 系统 通 过 油 色 谱 分 析 、微 水 分 析 、温 度 的热 效 应 等 综 合 信 息来 分 析 判 断 变 压
维普资讯
店 景 审
ＧＵＡＮＧ ＸＩＤＩ ＡＮ ＹＥ
交流与探讨
变压器色谱在线监测系统应用技术与运行分析
李 东 梁 媚
（ 玉林供电局 ， 广西 玉林市 ５７０ ３ ００）
【 要】从对近年来大型 变压器 内部 事故 的分析 ， 摘 可知 内部缺 陷在 １ ０天 内就 可形成恶性破坏事故 ， 这从 一个侧 面证明 了 目 前常规试验项 目和试验 周期仍存在一定的局 限性。本文论 述 了变压 器在 线监测 色谱 系统的发展状况和设计原理 ， 阐述 了该 系统 的 工作 原 理 和技 术特 点及 应 用情 况 。
变压器油色谱在线监测系统的应用分析
变压器油色谱在线监测系统的应用分析变压器油色谱在线监测系统是一种用于监测变压器油中化学成分变化的技术。
它通过分析变压器油中的气体和溶质，可以及时检测到变压器内部故障或异常情况，提前采取维修或更换的措施，从而保证变压器的正常运行。
下面将对变压器油色谱在线监测系统的应用进行分析。
首先，变压器油色谱在线监测系统可以实现实时监测。
传统的变压器油检测方法通常需要将油样送至实验室进行分析，时间周期较长，无法及时获得检测结果。
而变压器油色谱在线监测系统可以直接在变压器设备内部进行监测，实时获取数据，并通过报警系统提醒运维人员。
这样可以及时掌握变压器工作情况，减少故障的发生。
其次，变压器油色谱在线监测系统可以实现多种故障的检测。
变压器内部可能存在多种故障，如放电、过热、短路等。
这些故障会导致油中的气体和溶质成分发生变化，通过变压器油色谱在线监测系统的分析，可以判断出故障类型和严重程度。
同时，系统还可以对油样中的微量故障进行检测，提前发现潜在的问题，避免严重故障的发生。
另外，变压器油色谱在线监测系统具有较高的准确性和可靠性。
该系统使用先进的色谱分析技术，可以对油样中的不同成分进行定量和定性分析，准确判断其含量。
同时，系统采用高灵敏度的传感器，可以检测到很低浓度的气体和溶质，提高了故障的检测率。
此外，系统还可以对油样进行连续监测，实时跟踪变压器油的变化情况，帮助判断问题的严重程度。
此外，变压器油色谱在线监测系统具有自动化和智能化的特点。
系统通过传感器实时采集数据，并通过数据处理和分析算法进行判断和预测。
系统还可以与变压器智能监控系统进行联动，实现故障的自动诊断和报警。
这大大降低了运维人员的工作负担，提高了监测的效率和准确性。
最后，变压器油色谱在线监测系统的应用有助于延长变压器的使用寿命。
通过及时检测变压器油中的化学成分变化，可以避免油中污染物的积累和变压器内部故障的进一步发展，延长变压器的寿命。
同时，系统还可以提供变压器的工作状态和油质情况的统计数据，供运维人员参考和分析，优化变压器的使用和维护方案。
油色谱
系统组成
• 油色谱在线监测系统一般由油气分离单元、气体 检测单元、 数据采集和控制数据处理单元以及辅 助单元组成．其中油气分离单元和气体检测单元 是系统的核心单元 ．
• 油气分离单元：气体检测器一般不能和变压器 油气分离单元：
油直接接触。当前应用于在线变压器油色谱分析 在线监测系统的油气分离方法主要有:机械震荡式 分离法 (溶解平衡法 )、真空式分离法、 动态顶空 式分离法、鼓泡式分离法、 平板式膜分离法和中 空纤维管分离法等多种。油气分离单元包括不渗 透油而只渗透气体成分的高分子聚合物薄膜,集存 渗透气体的测量管和装在变压器本体排油阀上改 变气流通过的流通控制阀 ,排油阀通常在打开位置。 当渗透时间相当长时 ,则渗透气体浓度与油中气体 浓度成正比 ．
• 气体检测单元 经油气分离单元脱出的油中溶 气体检测单元：
解气体在气体检测单元中完成转换。检测单元通 过一直通管与气体分离单元相连 ,油中渗透出来的 混合气体经色谱柱分离后 ,依次经过传感器 ,则得 到各种气体的含量。单组分监测系统的检测单元 常采用燃料电池等方案。而多组分监测系统的气 体监测单元的组成根据检测原理的不同有多种。 当前主要为色谱检测器、 红外光谱检测器和光声 光谱检测器3类。
的一步。目前普遍使用的高分子膜 ,其平衡时间较 长(采样周期在数 h～24 h) ,使测量结果失去了及 时性 ,且由于不同组分的平衡时间相差较大 ,难以 给出油中气体体积分数的真实值 ,使测量结果失去 了准确性。因此 ,当监测仪出现报警时,还必须取 油样进行实验室色谱分析。以色谱为基础的在线 监测系统 ,其消耗性载气通常可用 1年 ,其色谱柱、 传感器的寿命为 2年左右 ,这与变压器的 30～50 年设计寿命相比 ,监测系统本省所需要的维护周期 还太短。另外 ,目前在线监测油中气体使用的气敏 传感器,其综合监测指标与实验室气相色谱还存在 一定的差距 ,而且可靠性也比较差 ,容易造成误报 或漏报 ,需要定期校正。
变压器色谱在线监测系统及其关键技术
变压器色谱在线监测系统及其关键技术1 引言变压器是电力系统的主要设备之一，保证变压器的安全可靠运行，对提高电力系统的供电可靠性具有十分重要的意义。
变压器油中溶解气体色谱分析的在线监测方法是基于油中溶解气体分析理论，它直接在现场实现油色谱的定时在线智能化监测与故障诊断，不仅可以及时掌握变压器的运行状况，发现和跟踪存在的潜伏性故障，并且可以及时根据专家系统对运行工况自动进行诊断。
从变压器安全可靠运行的重要性与变压器油色谱在线监测装置的性价比来看，采用在线监测装置在技术和经济上有显著的优势，既提高了变电站运行的管理水平，又可为状态检修体系奠定基础。
因此，变压器油中溶解气体在线监测及故障诊断装置的应用具有重要的现实意义和实用价值。
本文中介绍了现有的几种在线监测方法，并以宁波某公司生产的MGA2000-6 型变压器油色谱在线监测系统为例，说明变压器色谱在线监测系统的原理及结构方式。
2 变压器在线监测方法从检测机理上讲，现有油中气体检测产品大都采用以下三种方法。
（1）气相色谱法。
色谱气体检测原理是通过色谱柱中的固定相对不同气体组分的亲和力不同，在载气推动下，经过充分的交换，不同组分得到了分离，经分离后的气体通过检测转换成电信号，经A/D 采集后获得气体组分的色谱出峰图。
根据组分峰高或面积进行浓度定量分析。
大部分变压器产品的在线监测都采用气相色谱法，但这种方法具有需要消耗载气、对环境温度很敏感以及色谱柱进样周期较长的缺点。
（2）阵列式气敏传感器法。
采用由多个气敏传感器组成的阵列，由于不同传感器对不同气体的敏感度不同，而气体传感器的交叉敏感是极其复杂的非线性关系，采用神经网络结构进行反复的离线训练可以建立各气体组分浓度与传感器阵列响应的对应关系，消除交叉敏感的影响，从而不需要对混合气体进行分离，就能实现对各种气体浓度的在线监测。
其主要缺点是传感器漂移的累积误差对测量结果有很大的影响；训练过程（即标定过程）复杂，一般需要几十到一百多个样本。
变压器油色谱在线监测系统的应用和现状
变压器油色谱在线监测系统的应用和现状作者：石军来源：《科技资讯》 2014年第14期石军(中铁电气化局集团第一工程有限公司北京 100070)摘要：变压器油色谱在线监测系统的应用，能有效地检测出溶解于变压器油中的气体，根据特征气体的组分含量，可以尽早发现变压器的潜伏性故障并可随时监视故障的发展情况。
关键词：变压器油色谱在线监测应用现状中图分类号：TM855 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2014)05(b)-0106-02变压器油色谱在线监测系统已经在电力系统中得到了广泛的应用。
近年来，随着高铁技术的发展，对牵引供电系统的安全性、可靠性提出了更高地要求，牵引变压器作为高速铁路牵引供电系统核心设备，对其质量的要求越来越高。
因此，国内目前在建的高铁牵引变压器和电压等级高的电力变都采用了油色谱在线监测系统。
变压器油色谱在线监测系统的应用不但可以早发现设备内部存在的潜伏性故障并可随时监视故障的发展情况，而且还可以实现从过去的定期检修（TBM）到现在的状态检修（CBM），大大减少了值班和检修人员的工作量，同时也节约了成本。
本文就是通过对变压器油色谱在线监测系统原理和过程环节的分析，让大家对变压器油色谱在线监测系统的重要性有个初步的了解，从而保证高速铁路供电系统安全、可靠、优质地运行。
1 变压器油色谱在线监测的基本原理1.1 变压器油中溶解气体与故障的关系根据变压器油中溶解气体的浓度，可以诊断出该变压器的故障状态，并进行早期警告或报警，表1选自《变压器油中溶解气体分析和判断导则》。
1.2 在线监测系统的工作原理目前国内变压器油色谱在线监测装置普遍采用气相色谱分析原理。
变压器油色谱在线监测系统开机后，在软件指令控制下采集油样（启动油路循环），使变压器本体油样进入脱气装置，实现油气分离，脱出的样品气体组分经色谱柱分离，依次进入检测器（传感器），将分析后的各组分浓度数据，通过RS485有线或无线通信系统传输到后台监控工作站，然后后台软件对油浸变压器油中溶解的氢气（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）、乙烷（C2H4）等气体组分及微水、总炔进行故障诊断，判断变压器的状态，进行早期警告或报警。
电力设备在线监测的现状与发展分析
实践证明：由于灵敏度低和现场抗干扰能力差的原因，脉冲电流检测法主要用于GIS制造厂家的实验室局放试验和现场的验收试验，不适用于GIS 在线局放的监测。
由于超声波在GIS中的传播复杂，故在故障监测上很难做到定量判断，可作为一种辅助的测量方法。超声波监测法主要用于定位监测。
5.超高频法
采用超高频（Ultra High-Frequency，UHF）法检测GIS 中的局部放电是20世纪80年代初期由英国中央电力局（Central Electricity Generating Board，CEGB）提出，并应用于英国Torness 420kV GIS 的检测。Torness 电站的多年运行经验验证了该方法的可行性，使超高频法得到了行业的认可。在2000年修订的IEC60270及IEC50517标准中，均将这一方法作为GIS局放检测的主要方法之一。
电力设备在线监测的现状与发展分析
一.在线监测的诞生
测量、监视、控制等多功能二次设备以及现场测试或实时测量对电力设备运行可靠性起了重要作用。 现场测试或实时测量的发展而诞生了在线监测。
主要电力设备
耦合电容器、电容型套管、电容型电流互感器、电容型电压互感器、避雷器、绝缘子、变压器、GIS、电力电缆、发电机和高压断路器
*超声脱气法是采用超声波装置，使气液两相迅速达到平衡。利用电声换能器，对压电晶体的逆压电效应，通过施加交变电压，使之发生交替的压缩和拉伸而引起振动，使所加频率在超声的频率范围内（即大于20Hz），超声波在介质中所引起的介质微粒振动，即使振幅极小，也足可使介质微粒间产生很大的相互作用力，使气体分子从油中逸出。
在线检测目前并不能完全取代常规预防性试验： 大多局限于测量工频运行电压下的绝缘参量； 无法测量电力设备在高于运行电压下的参量； 迄今尚未形成统一的判断标准。
略谈变压器的在线监测
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变压器油色谱在线监测技术的发展与市场分析
1、变压器油色谱监测的必要性
变压器的内部故障主要有热性故障、电性故障。
至于变压器的机械性故障，除因运输不慎受到震动，使某些紧固件松动、线圈位移或引线损伤等外，也可能由于电应力的作用，如过磁振动造成，但最终仍将以热性或电性故障形式表现出来。
在国内对359 台故障变压器故障类型的不完全统计分析中，过热性故障变压器为226 台，占总故障台数的63%；高能放电故障的变压器为65 台，占故障总台数的18.1%；过热兼高能放电故障的变压器为36 台，占故障总台数的10%；火花放电故障变压器为25 台，占故障总台数的7%；其余7 台变压器为受潮或局部放电故障，占故障总台数的1.9%。
从以上统计的结果来看，过热故障占变压器故障率最高，会加速变压器绝缘老化，一般认为，过热故障除某些特殊故障（如漏磁通在某一部位特别集中，或者在线圈内部有较大的涡流发生源），一般其发展不易很快危及设备的安全运行，因此监视故障的发展便可以及时安排检修进行处理，这样对主要特征气体的变化趋势的监测就尤为重要。
变压器油色谱在线监测具有实时性和连续性等特点，能及时发现被监测设备存在的故障，作为变压器油气相色谱分析的补充和发展，安装成熟的油气在线监测装置实时监测变压器的运行状态，对保障大型变压器乃至电网的安全可靠运行是必要的，是变压器从计划检修向状态检修的过渡，是提高其运行可靠性的重要技术手段。
2、变压器油色谱在线监测技术的发展
以色谱分离技术为基本原理的在线监测装置在20 世纪80 年代初已在国外一些电力工业发达的国家研制成功并投入使用。
近年来随着国内外色谱分离技术的发展，可检测H2、CO、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、CO2等7 种组分含量的色谱在线监测装置，使色谱技术有了新的进展。
随着变压器油色谱在线监测技术的发展和装置需求的增加，一些新型、先进的检测原理和方法将不断出现，变压器油色谱在线监测装置的可靠性、准确度、灵敏度会进一步提高，将朝着气体种类全面化、监测对象综合化、诊断技术智能化、与其他自动化技术一体化的方向发展。
从20 世纪90 年代国内开始应用单组分的监测设备，由于产品应用过程中局限性的逐步显露，气体的测试种类向6 种气体为基础的多组份产品发展，该类产品也有了较多的应用，随着在线监测产品的应用和在线技术的发展，测试6 种气体对于变压器整体状态的监测分析也是不全面的，DL/T 722-2000《变压器油中溶解气体分析和判断导则》规定以下7 种必测气体，即H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6和C2H2［2］，油中溶解气体的分析目的见下表。
油中7 种溶解气体的分析目的：
3、变压器油色谱在线监测系统的市场分析
在国家政策的驱动下，基于未来我国电力系统110kV及以上电压等级变压器将逐步全面安装在线监测设备，经保守推算，全国电网在役变压器所配套的进口单组分监测设备无法做到准确的故障监测和预警，存在着迫切的技改需求。
以单套MGA价格20万元估算，存量的30000台变压器技改需求就达到60亿元。
再考虑每年的新建项目年均约2000台，我们认为未来仅MGA产品的市场容量就将达到80亿元。
这还仅是电网的项目，还不包括没有统计的大量的工业项目用户。
国内主流厂家介绍：
a、宁波理工监测科技股份有限公司：主营变压器油色谱在线监测单一产
品。
年销售收入1亿元人民币以上。
b、河南中分仪器有限公司：主营变压器油色谱在线监测产品。
年销售收
入8千万元人民币左右。
c、上海思源电气股份有限公司(思源光电)：深交所上市公司，公司通过
资本运作方式并购一研发和生产变压器在线监测产品小公司。
利用自
己品牌和销售渠道，通过仅仅两年时间，实现变压器在线监测产品销
售超百台，年销售收入在5千万元人民币以上。
d、江苏国电南自海吉科技有限公司：该公司是国电南京自动化股份有限
公司和重庆大学电气设备在线监测技术团队共同发起组建的科技创
新型企业，注册资本5250万元。
e、武汉南瑞电气有限公司：该公司是早期国有企业改制而成，是国内最
早研发、设计和制造高电压输变电检测设备的骨干企业之一。
f、南京启能电气有限公司：南京启能电气技术有限公司（简称启能电气）
是江苏南自通华电气集团与南京电力自动化团队共同投资组建的股
份制企业。
公司集科研、生产、销售、咨询和服务于一体，变压器油
色谱产品的年销售额在1500万元左右。
g、海卓赛思（苏州）传感技术有限公司：油浸式变压器单氢监测产品，
基于纳米合金薄膜技术，采用MEMS技术开发性能卓越的氢气传感器
芯片，打破国外固体薄膜氢气传感器的垄断地位，填补国内空白。
产
品基于自主研发的芯片，提供性能稳定可靠的高端氢气安全监测产品，并为用户提供最佳的安全监测方案。