現(xiàn)代電力工業(yè)的設(shè)備運行和維護中，要求在電廠或電站運行的關(guān)鍵變壓器，特別是發(fā)現(xiàn)有異常的變壓器上，經(jīng)常進行故障氣體、微水含量、局部放電和繞組變形等項目的測量。測量結(jié)果可以預(yù)測運行成本和設(shè)備安全性。從這些結(jié)果中得到的科學(xué)信息是電力部門預(yù)計并控制安全服務(wù)和運行成本的諸多因素。
隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展以及微處理器的引入，在線檢測儀器的發(fā)展速度正在穩(wěn)步提高。在線檢測儀器的功能不斷改善而價格在逐步下降，使智能化在線檢測儀器的廣泛應(yīng)用成為可能。由于通訊技術(shù)的發(fā)展使得在線檢測的結(jié)果能夠快速傳遞到遠距的分析和控制中心，在出現(xiàn)故障時不但能及時自動報警并可從多氣體比值判斷故障性質(zhì)及類型，采取必要措施，更顯示出了他的重要作用。近年來在國外各大電力部門的應(yīng)用已經(jīng)證明，在線檢測技術(shù)對電力設(shè)備的充分利用，提高效益，延長使用壽命以及降低運行維護費用方面都有極大的作用。
一、變壓器油中溶解氣體分析
對變壓器油中氣體的檢測分析是對變壓器運行狀態(tài)進行判斷的重要監(jiān)測手段。變壓器在運行中由于種種原因產(chǎn)生的內(nèi)部故障,?如局部過熱、放電、絕緣紙老化等都會導(dǎo)致絕緣劣化并產(chǎn)生一定量的氣體溶解于油中，不同的故障引起油分解所產(chǎn)生的氣體組分也不盡相同（見表1）,?從而可通過分析油中氣體組分的含量來判斷變壓器的內(nèi)部故障或潛伏性故障。對變壓器油中溶解氣體采用在線監(jiān)測方法,?能準確地反映變壓器的主要狀況,?使管理人員能隨時掌握各站主變的運行狀態(tài),?以便及時作出決策，預(yù)防事故的發(fā)生。變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測的關(guān)鍵技術(shù)包括油氣分離技術(shù)、混合氣體檢測技術(shù)。
表1、不同故障類型產(chǎn)生的油中溶解氣體
| 故障類型 | 主要氣體組分 | 次要氣體組分 |
| 油過熱 | CH4, C2H4 | H2, C2H6 |
| 油和紙過熱 | CH4, C2H4, CO,CO2 | H2, C2H6 |
| 油紙絕緣中局部放電 | H2, CH4, C2H2, CO | C2H4, CO2 |
| 油中火花放電 | C2H2, H2 | - |
| 油中電弧 | H2, C2H2 | CH4, C2H4, C2H6 |
| 油和紙中電弧 | H2, C2H2, CO, CO2 | CH4, C2H4, C2H6 |
| 進水受潮或油中氣泡 | H2 | - |
自1960年以來，世界電力工業(yè)廣泛使用變壓器油中多種故障氣體的色譜分析及多比值、TD圖等判斷方法為電力部門的安全高效運行提供重要依據(jù)。但其測量周期較長，脫氣誤差較大以及耗時較多等問題，尚難滿足安全生產(chǎn)和狀態(tài)檢修的要求。因此，變壓器油中多種故障氣體的在線檢測就成為迫切的需要。
由國家質(zhì)量監(jiān)督局頒布的新國家標準“變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則”中指出了變壓器絕緣油的產(chǎn)氣原理是由于絕緣油和固體絕緣材料在電及熱作用下的分解。低能量放電故障促使弱的C-H鍵斷裂，主要重新化合成氫氣，乙烯在高于甲烷和乙烷的溫度下生成。大量的乙炔是在電弧的弧道中產(chǎn)生。
二、選擇氫氣和微水作為測量對象
礦物質(zhì)絕緣油以其高介電強度和化學(xué)穩(wěn)定性被用作電氣設(shè)備的絕緣流體。在正常運行情況下是非常穩(wěn)定的，但在外界因素如故障左右下會經(jīng)歷化學(xué)反應(yīng)。眾所周知，對油中氣體進行定量分析可以判別變壓器故障，如局部放電、過熱和電弧，從下表中可以看出對絕大部分的故障而言，氫氣是關(guān)鍵的早期故障指征氣體，而水分則是影響絕緣材料介電強度的關(guān)鍵因素。因而，選擇高性價比的油中溶解氫氣及微水在線監(jiān)測裝置可以為常規(guī)充油電力設(shè)備（如35kV油浸式電力變壓器等）實現(xiàn)絕緣系統(tǒng)的早期報警，為此類設(shè)備保駕護航。
| 高溫分解（過熱） | |
| 低溫 | 氫氣，甲烷，乙烷 |
| 高溫 | 氫氣，乙烯，甲烷，乙烷 |
| 局部放電 | 氫氣 |
| 電弧 | 氫氣，乙炔，甲烷，乙烷，乙烯 |
| 介電強度 | 微水 |
三、油中溶解氫氣及微水在線監(jiān)測裝置
絕緣油測試裝置可以對電力變壓器絕緣油進行可靠的在線監(jiān)測，該監(jiān)測裝置采用設(shè)計的一體式檢測器，能夠?qū)崟r傳送與變壓器油絕狀況相關(guān)的精確測量值和趨勢數(shù)據(jù)，以避免嚴重的損失和昂貴的維修費用。
3.1、氫氣檢測
氫氣在線監(jiān)測單元專門用于測量氫氣含量，該檢測裝置使用特有的催化燃燒式可燃氣體傳感器TGS6812，TGS6812-D00是催化燃燒式的可燃氣體傳感器，可以檢測100%LEL水平的氫氣，此傳感器具有精度高，耐久性與穩(wěn)定性好，快速響應(yīng)、線性輸出的特點.TGS6814是催化燃燒式的氣體傳感器,是TGS6812的升級版本?？梢詸z測100%LEL水平爆炸下限的甲烷氣體，亦可以檢測H2，此傳感器不但具有優(yōu)異的耐久性與快速響應(yīng)能力，與此同時,線性輸出與輸出的高度穩(wěn)定性也是其主要特征。
3.2、微水檢測
變壓器油中微水傳感器專門為監(jiān)測變壓器油中微水而設(shè)計，可以通過該傳感器準確地檢測變壓器絕緣油中的微水含量，并傳輸?shù)阶儔浩鹘^緣油在線監(jiān)測設(shè)備平臺， 使用戶及時準確地了解油中含水量，從而判斷變壓器的運行工況及潛在的運行故障。
本產(chǎn)品主要部件均為國外廠商制造，擁有可靠的質(zhì)量保證，傳感器外殼采用金屬材料，一次性成型，防護等級高，適用于較為惡劣的現(xiàn)場環(huán)境。
BDVB TrafoStick TS4x傳感器是德國Passerro研發(fā)的適用于現(xiàn)場在線使用，專門用于可重復(fù)測量變壓器絕緣油的擊穿電壓、含水量和溫度的傳感器。一款用于電力變壓器的堅固緊湊的在線傳感器。聲學(xué)解決方案的硬件實現(xiàn)，一個鍍鋁壓電諧振器，擴展到包括濕度和溫度傳感器，被封裝在一個緊湊的鋁外殼中。
使用可永久暴露在變壓器油中的材料。測試和校準程序是在對900多個不同變壓器的3800多個油樣進行評估的基礎(chǔ)上制定的。
該計算考慮了油水分（WC）、酸值（TAN）、溫度（T）和擊穿電壓之間的強相關(guān)性，由一個32位嵌入式系統(tǒng)在傳感器中執(zhí)行，該系統(tǒng)使用浮點處理（FPU）并使用查找表（查找表）。油樣極限行為的表示已在查找表中考慮在內(nèi)。
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分解圖顯示了緊湊型TrafoStick的部件，也可用于非常狹窄的安裝情況。在共振室和聲音傳感器上放置了一個濕度和溫度傳感器。使用1英寸的管螺紋將傳感器擰入變壓器外殼。當然，為了能夠通過Modbus TCP與傳感器建立連接，還需要額外的組件。5 VDC/250 mA電源也經(jīng)過優(yōu)化，可將傳感器連接到以太網(wǎng)接口。
優(yōu)勢
BDVB TrafoStick TS4x能夠在整個運行時間內(nèi)確定變壓器重要的測量值。只有掌握了這些知識，才有可能對電力設(shè)施中重要的資源之一的剩余使用壽命做出合理的估計。
BDVB TrafoStick TS4x的測量數(shù)據(jù)在實際操作條件（負載、溫度等）下連續(xù)實時記錄，并通過Modbus TCP直接傳輸至網(wǎng)絡(luò)管理。
變壓器介電強度的自動實時監(jiān)測可以觀察變壓器的安全狀態(tài)，識別趨勢，重要的是，及時采取措施，提高變壓器的安全性，并可能提高整個供電區(qū)域的安全性。
德國Passerro 在線擊穿電壓傳感器 絕緣油測試裝置?BDVB TrafoStick TS4x 參數(shù)：
四、意義
變壓器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，其狀態(tài)好壞直接影響電網(wǎng)的安全運行。因此，對電力變壓器進行在線監(jiān)測，及時掌握設(shè)備的狀態(tài)，一直是電力工作者的夢想和追求。變壓器的狀態(tài)檢測主要是檢測變壓器油中氣體的種類和含量。通過故障氫氣含量及產(chǎn)氣速率，分析變壓器內(nèi)部故障以及發(fā)展趨勢，生產(chǎn)主管部門立即組織人員進行綜合分析，診斷設(shè)備的狀態(tài)，減少損失，避免惡性事故的發(fā)生，將傳統(tǒng)的定期維護轉(zhuǎn)為狀態(tài)維護，從而提高電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行，改善對用戶的服務(wù)質(zhì)量。
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