變壓器油中溶解氣體色譜在線分析宋啟祥（沈陽電業(yè)局，遼寧沈陽003）介紹了變壓器油中溶解氣體氣相色譜在線分析采集裝置的工作過程，給出了絕緣狀態(tài)分析流程圖。

　　1裝置流程變壓器油中溶解氣體氣相色譜在線分析采集裝置（簡稱色譜在線分析采集裝置），可安裝在變壓器附近或直接安裝在變壓器上。該裝置可對油中溶解氣體進行分析，監(jiān)視油中氣體含量的變化，在氣體繼電器未動作之前預測變壓器內(nèi)部缺陷的存在和發(fā)展，并將分析結(jié)果采集后傳輸給生產(chǎn)部門。其裝置流程如圖1所示。

　　1.變壓器2.油氣分離裝置3.進樣器4.色譜柱5.熱導池6.阻尼管7.轉(zhuǎn)化爐8.氫火焰控制卡C、D數(shù)據(jù)采集卡E通訊卡該裝置由油氣分離部分、組分分離部分、數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)分析及智能專家管理系統(tǒng)等組成。

　　在分析過程中，變壓器油經(jīng)循環(huán)泵送到油氣分離裝置進行油氣分離后，試驗用油排掉。被分離出的混合氣體在載氣的作用下進入組分分離器后排空，經(jīng)計算機的控制卡、數(shù)據(jù)采集卡、通訊卡后完成了控制、采集、分析、處理、通訊等過程。

　　2油氣分離2 .1油中氣體及特征氣體能在絕緣油中溶解，溶解量由氣體種類、氣體壓力、油溫度來決定。當油浸變壓器內(nèi)部發(fā)生異常時，絕緣油乃至固體絕緣物進行熱分解，此時若出現(xiàn)氣體，便溶解在絕緣油中。

　　溶解于油中的氣體量與氣體的壓力成比例（Henry法則），同時也和本生系數(shù)（Bunsen系數(shù)）成比例。所謂本生系數(shù)是當油面上的氣體壓力為10時，對1mL油中的氣體飽和溶解量換算為標準狀態(tài)Pa）下所用的系數(shù)。

　　本生系數(shù)與溫度成函數(shù)關(guān)系，見圖2.表1為50℃時的本生系數(shù)。

　　氣體在油中溶解及油中擴散溶解于油中的氣體量，向著與油面上的氣體壓力保持平衡的方向變化，平衡條件可用下式表示。

　　式中P油面上的氣體壓力分壓大氣壓1mL油中的溶解氣體量變壓器本生系數(shù)時，氣體在油中溶解到平衡為止時，氣體從油中向空氣中擴散。

　　（a）充油時（容積為V（b）油氣分離時（容積為V 2 .2油中溶解氣體量在一個充滿油的閉合系統(tǒng)中（見圖3），將容積從V增大到V）時推導油中溶解氣體量如下：式中X油氣分離后油樣中氣體的含量當油和油面上的空間為一個閉合系統(tǒng)時，則式中V油氣分離容器的充油容積油氣分離時油氣分離容器及空間油氣分離前油樣中氣體的含量將式（1）、式（2）整理為P的形式時，解X將X代入式（1）得：當V時，將式（3）除P得：將表1本生系數(shù)K代入式（4）中，則油定量室B儲氣室C脫氣室2 .3分離流程當變壓器內(nèi)部某一點發(fā)生故障時，將產(chǎn)生一個高濃度的氣體向外擴散，直到平衡為止。多少時間氣體濃度達到溶解平衡，取決于變壓器的油量和故障嚴重程度，因此應(yīng)隨時監(jiān)視變壓器油中溶解氣體的變化，使氣體在沒有達到溶解平衡之前就將油樣經(jīng)循環(huán)油泵送到監(jiān)測裝置入口進行分析。

　　根據(jù)在閉合系統(tǒng)中油中溶解氣體的溶解擴散原理，采用波紋管和薄膜設(shè)計的油氣分離裝置進行油氣分離，其裝置流程如圖4所示。該裝置是將定量油送到波紋管上方，利用波紋管壓縮的空間進行油氣分離，用薄膜來減少油氣分離過程中的死角體積和采集油中溶解的氣體量，并采用六通閥定量地將氣體送到組分分離裝置處進行分析。

　　3組分分離3 .1定性分析氣相色譜分析（以下簡稱色譜分析）方法是一種物理分離分析技術(shù)。這種方法操作簡單、靈敏度高、需要樣品少，所以被廣泛地應(yīng)用在國防、醫(yī)療、化工等部門。電力部門經(jīng)多年的離線分析，近年來將它推向現(xiàn)場進行在線分析。

　　（1）分離過程在載氣的推動下，混合樣品從色譜柱入口移動到出口，在吸附劑的篩孔、吸附或固定液和載氣兩相分配作用下，混合樣品分離成單一組分。經(jīng)過色譜分析柱，吸附能力弱的組分如H首先被載氣推出，其次是CO、CH將混合樣品送入色譜分析柱，從進樣開始應(yīng)記錄時間t到第一個組分峰頂為止，還應(yīng)記錄時間、第二個組分時間t、……，以此作為保留時間（見組分分離的標志，一般經(jīng)驗是相鄰兩個組分的保留時間應(yīng)大于1 .2.

　　（2）分離流程經(jīng)過油氣分離后的混合氣體，由六通閥切換帶入組分分離裝置后，在載氣的推動下經(jīng)穩(wěn)壓閥調(diào)節(jié)進入熱導池參比室再進入色譜分析柱，然后是氫氣組分進入熱導池工作室檢測，其他組分由于濃度低在熱導池上不產(chǎn)生信號。如一氧化碳CO要經(jīng)過甲烷催化劑進行反應(yīng)，生成甲烷后（見反應(yīng)式CO 甲烷催化劑O），再由氫火焰檢知器檢測，因此在氫火焰檢知器上可檢測到CO、CH等組分。氫火焰檢知器所需的燃燒氣（H）從轉(zhuǎn)化爐前加入，同時為轉(zhuǎn)化爐提供活化與轉(zhuǎn)化用，可解決氫氣對熱導池檢測干擾。在轉(zhuǎn)化爐氫氣進口與熱導池工作室之間加入阻尼管，保證熱導池工作穩(wěn)定。組分分離流程如圖6所示。

　　3 .2定量分析定量分析步驟如下：（1）求響應(yīng)因子（S首先制作試樣用油。取變壓器油試樣300mL ，進行震蕩法試驗。試驗條件是50℃時，震蕩20min ，試驗后將氣體排凈（也可以用真空法作空白油）。然后制作標油試樣。將上述油樣分成三份，每份100mL ，裝入三個針管中，再分別向針管中注入標準氣樣進行震蕩。試驗條件為50℃時，震蕩60min ，震蕩后將氣體排凈。將配好的100mL樣品油中取出50mL進行試驗室內(nèi)震蕩法色譜分析（或其它方法），分析油樣中氣體組分H濃度B 0，取三次平均值（面積法計算）。再將配好的100mL樣品油中剩余的50mL注入現(xiàn)場分析裝置標定入口進行分析，算出氣體組分（H）峰面積（A），取三次平均值。比較后求試驗室分析組分濃度和現(xiàn)場分析組分面積之比，即響應(yīng)因子（2）求被測組分（H）濃度B式中A被測運行設(shè)備油中氣體組分峰面積（見圖7）（3）計算烴類氣體（CH之和（4）計算特征氣體比（5）做各組分濃度趨勢曲線圖4絕緣狀態(tài)分析應(yīng)用氣相色譜分析方法檢測變壓器等充油設(shè)備的缺陷和故障是采集變壓器油中溶解氣體組分和濃度的變化，找出超出氣體分析導則標準的特征氣體，即H、總烴之和。運行中的變壓器由于負荷變化使絕緣油和固體絕緣材料受熱應(yīng)力和電應(yīng)力的作用，油中分解的氣體有H 2.超高壓變壓器有痕量的C 2.根據(jù)這些特征氣體，并結(jié)合各組分濃度趨勢圖和設(shè)備絕緣情況進行綜合分析，判斷缺陷和故障的性質(zhì)。如在繞組中的熱點上、在絕緣導線上、在用壓板的區(qū)域上、絕緣纖維元件及襯墊上以及油浸絕緣纖維的熱老化都會產(chǎn)生CO和CO 2.再如電弧燒傷會產(chǎn)生高濃度的H 2，而局部放電產(chǎn)生H和C 2，絕緣油的過熱也產(chǎn)生CH和C變壓器序號氣體名稱烴總和1號2號根據(jù)IEC改良的電研法和5種氣體組分（H）和CO等特征氣體，我們開發(fā)了一個絕緣狀態(tài)分析軟件（見圖8），以便對運行中的變壓器進行在線分析。

　　該軟件參數(shù)是120臺超高壓故障變壓器測試結(jié)果。今后在借鑒使用中應(yīng)結(jié)合國產(chǎn)變壓器結(jié)構(gòu)和絕緣材料的特點，從統(tǒng)計數(shù)據(jù)中找出特征氣體比的修正值。例如渾河一、二組運行主變測試數(shù)據(jù)見因表2中數(shù)據(jù)不符合軟件的判斷條件，該變壓器應(yīng)在運行。我們采用動態(tài)濃度趨勢曲線圖進行監(jiān)視，當監(jiān)測數(shù)據(jù)接近軟件判斷條件時再進行綜合分析，確定缺陷和故障的存在和性質(zhì)。

　　5建議應(yīng)用變壓器油中溶解氣體組分H等判斷變壓器內(nèi)部的缺陷和故障已被廣泛使用，但目前分析中的系數(shù)借用的較多，希望國內(nèi)科研院所應(yīng)對國產(chǎn)45號、25號變壓器油中溶解氣體的本生系數(shù)進行重復試驗，以便滿足生產(chǎn)中的需要。

　　某擴建電廠主變繞組聯(lián)結(jié)方式的分析關(guān)根志1，張元芳1，陸汝常1，趙隨辰（1.武漢水利電力大學，湖北武漢4300722.河南省輝縣市電廠，河南輝縣453600）具體分析了某擴建電廠主變繞組聯(lián)結(jié)方式的選擇問題，并指出了運行方式中必須注意的技術(shù)問題。

　　1前言隨著電力工業(yè)的發(fā)展，不少中、小型電廠需要擴大生產(chǎn)規(guī)模，擴建新機組，往往形成新廠、老廠共存的格局。為了與系統(tǒng)電網(wǎng)相聯(lián)，也為了新廠、老廠互為備用電源以及運行方式上的靈活性，人們常常希望新廠與老廠的主變壓器之間能夠互聯(lián)，并接入系統(tǒng)電網(wǎng)。但是，由于新廠、老廠的設(shè)備狀況不同，其運行方式也往往已成定式，所以使現(xiàn)場情況變得比較復雜，這時如不進行認真的技術(shù)論證，深入分析現(xiàn)場的具體情況，確定科學合理的接線方案，往往會造成技術(shù)上的失誤及經(jīng)濟上的巨大損失。

　　2問題的提出輝縣市電廠即屬上述情況。該廠原先的老廠共有6臺發(fā)電機，并通過6臺Yd11聯(lián)結(jié)的升壓變壓器，將發(fā)電機的6 .3kV電壓升至35kV送入開關(guān)站的35kV母線，接入系統(tǒng)電網(wǎng)。而今為了擴大生產(chǎn)規(guī)模，1997年開始計劃擴建兩臺5 .5MW的發(fā)電機組廠已定購了一臺YNd11聯(lián)結(jié)的主變，將發(fā)電機的10 .5kV電壓升至kV送入開關(guān)站的kV母線上。電廠為了實現(xiàn)新廠與老廠互為備用電源，所以在老廠設(shè)置了一臺YNd11聯(lián)結(jié)的kV 35kV的變壓器作為聯(lián)絡(luò)變，將老廠的35kV母線電壓升至kV后送至新廠，與新廠主變的kV側(cè)相連。

　　同時，電廠決定將老廠從35kV進入系統(tǒng)電網(wǎng)改為從新廠的kV母線進入系統(tǒng)電網(wǎng)。其主接線如圖1所示。

　　對此接線存在兩種意見，體現(xiàn)為兩種方案。方案1認為，在這種接線情況下，新廠主變不能采用YNd11的繞組聯(lián)結(jié)方式，而必須將此主變的繞組聯(lián)結(jié)方式改裝成YNy0方可滿足運行要求。否則，由于新廠與老廠的kV變壓器因接線方式的原因，將會導致kV側(cè)存在30°的相位差角，不符合《電力工程電氣設(shè)計手冊》中關(guān)于變壓器并列運行的條件。方案2則認為，此接線可滿足運行要求，新廠主變的繞組聯(lián)結(jié)方式不需改變，采用現(xiàn)成的YNd11聯(lián)結(jié)方式即可。如果將其改成YNy0聯(lián)結(jié)方式，盡管可以滿足運行條件要求，但卻存在種種弊端。

　　3主變繞組聯(lián)結(jié)方式的分析與討論3 .1對方案1的分析與討論方案1的理論根據(jù)是《電力工程電氣設(shè)計手冊》中的第5 2節(jié)主變壓器型式的選擇中關(guān)于繞組變壓器