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在線式油色譜監(jiān)測單元工作原理一章 基本說明
上海來揚電氣科技有限公司非常感謝您選用變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)。為確保安全正確的使用本系統(tǒng)，請在使用前一定詳細(xì)閱讀本使用手冊。閱讀后請妥善保存，以便必要時查閱。
本使用手冊在安全規(guī)程上采用如下三種方式強調(diào)一些重要事項：
在線式油色譜監(jiān)測單元工作原理1.1 規(guī)定用途
是用于電力變壓器油中溶解氣體的在線分析與故障診斷，適用于 110kV 及以上電壓等級的電力變壓器、電弧爐變壓器、電抗器以及互感器等油浸式高壓設(shè)備。
在線式油色譜監(jiān)測單元工作原理1.2 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
本設(shè)備引用下列標(biāo)準(zhǔn)，通過引用標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)條文構(gòu)成本標(biāo)準(zhǔn)的條文。由此規(guī)定了本設(shè)備的技術(shù)要求、驗收規(guī)則、檢驗方法、適用范圍、包裝要求、標(biāo)志、運輸及儲存。
（ 1 ）GB1094 － 1996 電力變壓器
（ 2 ）GB2536 － 1990 變壓器油
（ 3 ）GB7597 － 1987 電力用油取樣方法
（ 4 ）GB/T507 － 1986 絕緣油介電強度測定法
（ 5 ）GB/T7601 － 1987 運行中變壓器油水分測定法
（ 6 ）GB/T14542 － 93 運行中變壓器油的維護(hù)管理規(guī)定
（ 7 ）DL/T 596 － 1996 （ 2005 復(fù)審） 電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程
（ 8 ）DL/T 572 － 1995 （ 2005 復(fù)審） 電力變壓器運行規(guī)程
（ 9 ）GB /T 7252 --- 2001 變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則
（ 10 ）GB/T17623 － 1998 絕緣油中溶解氣體組份含量的氣相色譜測定法
（ 11 ）GB/T 2423 － 2001 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗
（ 12 ）GB/T 17626 － 1998 電磁兼容試驗和測量技術(shù)
（ 13 ）GB/T 13384 － 1992 機電產(chǎn)品包裝通用技術(shù)要求
（ 14 ）GB190 — 1990 危險貨物包裝標(biāo)志
（ 15 ）GB5099 － 1994 鋼質(zhì)無縫氣瓶
（ 16 ）GB/T 9361 － 1988 計算站場地安全要求
（ 17 ）GB 4943 － 2001 信息技術(shù)設(shè)備的安全
（ 18 ）GB/T 2887 － 2000 電子計算機場地通用規(guī)范
（ 19 ）GB 4208 － 1993 外殼防護(hù)等級（ IP 代碼）
在線式油色譜監(jiān)測單元工作原理1.3 安全規(guī)程
從事本設(shè)備的安裝、投入運行、操作、維護(hù)和修理的所有人員
◆ 必須有相應(yīng)的專業(yè)資格。
◆ 必須嚴(yán)格遵守各項使用說明。
◆ 不要在數(shù)據(jù)處理服務(wù)器上玩電子游戲、瀏覽網(wǎng)頁。
◆ 不要在數(shù)據(jù)處理服務(wù)器上任意安裝軟件，避免不必要的沖突。
違章操作或錯誤使用可能導(dǎo)致：
◆ 降低設(shè)備的使用壽命和監(jiān)測精度。
◆ 損壞本設(shè)備和用戶的其他設(shè)備。
◆ 造成嚴(yán)重的或致命的傷害。
在線式油色譜監(jiān)測單元工作原理第二章 簡介
變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)自動定量循環(huán)清洗、進(jìn)油、油氣分離、樣品分析、數(shù)據(jù)處理、實時報警；快速地在線監(jiān)測變壓器等油浸式電力高壓設(shè)備的油中溶解故障氣體的含量及其增長率，并通過故障診斷專家系統(tǒng)早期預(yù)報設(shè)備故障隱患信息，避免設(shè)備事故，減少重大損失，提高設(shè)備運行的可靠性。該系統(tǒng)作為油色譜在線監(jiān)測領(lǐng)域的新一代產(chǎn)品，將為電力變壓器實現(xiàn)在線遠(yuǎn)程 DGA 分析提供穩(wěn)定可靠的解決方案，是電力系統(tǒng)狀態(tài)檢修制度實施的有力保障。
LYGCXT5000 系統(tǒng)是結(jié)合了本公司在電力色譜自動全脫氣裝置運行中近十年的成功經(jīng)驗，并總結(jié)國內(nèi)外油色譜在線監(jiān)測的優(yōu)缺點，傾心打造而成。該系統(tǒng)保持了我公司產(chǎn)品向來所具有的穩(wěn)定性、可靠性、準(zhǔn)確性等方面的優(yōu)勢：
? 在線檢測H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H2、C2H6的濃度及增長率；
? 定量清洗循環(huán)取樣方式，真實地反應(yīng)變壓器油中溶解氣體狀態(tài)；
? 油氣分離安全可靠，不污染，排放和不排放變壓器油可由用戶自己選擇；
? 采用復(fù)合色譜柱，提高氣體組分的分離度；
? 采用進(jìn)口特制的檢測器 ，提高烴類氣體的檢測靈敏度；
? 高穩(wěn)定性、高精度氣體檢測技術(shù)，誤差范圍為 ± 10% ，優(yōu)于離線色譜± 30%的指標(biāo)；
? 成熟可靠的通信方式，采用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，支持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸；
? 數(shù)據(jù)采集可靠性高，采用過采樣技術(shù) Δ－∑模數(shù)轉(zhuǎn)換器，24 位分辨率，自動校準(zhǔn)；
? 多樣的數(shù)據(jù)顯示及查詢方式，提供報表和趨勢圖，歷史數(shù)據(jù)存儲壽命為 10 年；
? 環(huán)境適應(yīng)能力強，成功應(yīng)用于高寒、高溫、高濕度、高海拔地區(qū)；
? 抗干擾性能高，電磁兼容性能滿足 GB/T17626 與 IEC61000 標(biāo)準(zhǔn) ；
? 提供有兩級報警功能，報警信號可遠(yuǎn)傳；
? 開放的數(shù)據(jù)庫，可接入電力系統(tǒng)局域網(wǎng)；
此外， LYGCXT5000 系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計，高性能嵌入式處理器的應(yīng)用使色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠，并具有下列特點：
? 更快的分析周期，*小監(jiān)測周期為 40-60 分鐘，可由用戶自行設(shè)置，推薦檢測周期為 24 檢測一次；
? 油氣分離速度快，僅需 10 分鐘左右，采用特殊的環(huán)境適應(yīng)技術(shù)，消除溫、濕度變化對氣體分配系數(shù)的影響；
?分析后的油樣采用脫氣和緩沖處理技術(shù)，消除回注變壓器本體的油樣中夾雜的氣泡，多層隔離式回注油（返油）技術(shù)，優(yōu)良保證載氣不會帶進(jìn)變壓器本體中；
? C2H2 *低檢測限可達(dá) 0.3 μ L/L ；
? 采用雙回路多模式恒溫控制，控溫精度達(dá) ± 0.1 ℃ ，設(shè)備配有自動恒溫工業(yè)空調(diào)；
? 采用嵌入式處理器控制系統(tǒng)，將油氣分離、數(shù)據(jù)采集、色譜分析、濃度計算、數(shù)據(jù)報警、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控等多功能集于一體，不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失等情況，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性；
? 功能接口電路采用光耦隔離設(shè)計，進(jìn)一步提高系統(tǒng)抗干擾性能；
? 采用基于 RS-485 的總線標(biāo)準(zhǔn)，可實現(xiàn)全數(shù)字、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、控制和參數(shù)設(shè)置；
? 加強系統(tǒng)故障診斷功能，提供改良三比值法、大衛(wèi)三角法和立方體圖示法，給出診斷結(jié)果 ；
? 加強系統(tǒng)自檢，增加遠(yuǎn)程維護(hù)功能，提供設(shè)備異常事件報警；
? 可擴展性高，可便捷的與其它監(jiān)測裝置集成；
? 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，安裝維護(hù)簡便，操作人性化；
2.1 組成
LYGCXT5000 變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)由現(xiàn)場監(jiān)測單元、主控室單元及監(jiān)控軟件組成?，F(xiàn)場監(jiān)測單元即色譜數(shù)據(jù)采集裝置由油樣循環(huán)采集單元、油氣分離單元、氣體檢測單元 、數(shù)據(jù)采集單元、現(xiàn)場控制處理單元、通訊控制單元及輔助單元組成。其中輔助單元包括置于色譜數(shù)據(jù)采集器內(nèi)的載氣，變壓器接口、油管及通信電纜等。
其組成示意圖如圖 2.1 、圖 2.2 所示：
2.2 LYGCXT5000 變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)工作原理
LYGCXT5000 變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)工作時，先利用油樣采集單元進(jìn)行油路循環(huán)，處理連接管道的死油，再進(jìn)行油樣定量；油氣分離單元快速分離油中溶解氣體輸送到六通閥的定量管內(nèi)并自動進(jìn)樣； 在載氣推動下，樣氣經(jīng)過色譜柱分離，順序進(jìn)入氣體檢測器；數(shù)據(jù)采集單元完成 AD 數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和采集，嵌入式處理單元對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、計算和分析，并通過 RS485接口將數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)處理服務(wù)器（安裝在主控室），*后由監(jiān)測與預(yù)警軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和故障分析。如圖 2.3 所示
2.3 LYGCXT5000 變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)
序號 | 技術(shù)參數(shù)名稱 | 提供值 | ||
1 | 系統(tǒng)型號 | WBGCXT5000 | ||
2 | 工作環(huán)境溫度 | -40℃～＋70℃ | ||
3 | 工作環(huán)境濕度 | 相對濕度 5～95%（裝置內(nèi)部既無凝露，也不應(yīng)結(jié)冰） | ||
4 | 大氣壓力 | 70kPa～110kPa | ||
5 | 工作電源 | AC 220 V±10% ， 50Hz | ||
6 | 監(jiān)測組分 | H2、 CO、 CO2、 CH4、 C2H4、 C2H2、 C2H6等 7 種氣體組分及總烴、總的氣體含量（含氣量）、相對增長率及優(yōu)良增長速度； H2O 可選 | ||
7 | 分析診斷功能 | 通過改良三比值法、大衛(wèi)三角法及立方體圖示法對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、診斷，并提供原始譜圖 | ||
8 | *小檢測周期 | 40-60 分鐘，可由用戶自行設(shè)定，默認(rèn) 24 小時 | ||
9 | 取樣方式 | 循環(huán)取樣，安全真實地反應(yīng)變壓器中氣體真實情況 | ||
10 | 油氣分離方式 | 真空全脫氣方式 | ||
11 | 數(shù)據(jù)存儲壽命 | ≥ 10 年 | ||
12 | 配備載氣量 | 2 瓶 8L高純合成空氣，用一備一 | ||
13 | 監(jiān)測氣體 | 測量范圍 | *低檢測 | |
（1） | H2 | 1 ～ 2000 µ l/l | 2µ l/l | |
（2） | CO、 CO2 | 5 ～ 5000 µ l/l | 5 µ l/l | |
（3） | CH4 | 0.1 ～ 2000 µ l/l | 0.1µ l/l | |
（4） | C2H4 | 0.1 ～ 2000 µ l/l | 0.1 µ l/l | |
（5） | C2H6 | 0.1 ～ 2000 µ l/l | 0.1 µ l/l | |
（6） | C2H2 | 0.1 ～ 1000 µ l/l | 0.1 µ l/l | |
（7） | H2O（可選） | 1 ～ 100 µ l/l | 1µ l/l | |
（8） | 總烴 | 1 ～ 8000 µ l/l | ||
（9） | 總含氣量 | 0.2 ～ 15% | ||
14 | 穩(wěn)定性（測量偏差） | 同一試驗條件下對同一油樣的監(jiān)測結(jié)果偏差不超過 10%（中等濃度） | ||
15 | 靜電放電抗擾度 | 4 級，± 8kV－± 15kV | ||
16 | 電快速瞬變脈沖群抗擾度 | 4 級，± 4kV | ||
17 | 浪涌（沖擊）抗擾度 | 4 級，± 4kV | ||
18 | 耐地震能力：地震波為正弦波；持續(xù)時間：三個周波，安全系數(shù) 1.80 | 地震烈度 9 度地區(qū)：地面水平加速度 0.4g，地面垂直加速度 0.2g | ||
地震烈度 8 度地區(qū)：地面水平加速度 0.25g，地面垂直加速度 0.125g | ||||
地震烈度 7 度地區(qū)：地面水平加速度 0.2g，地面垂直加速度 0.1g | ||||
19 | 存儲運輸極限環(huán)境溫度 | -40 ℃～＋ 80 ℃ | ||
20 | 外殼的防護(hù)性能 | 室內(nèi)安裝部件（主站單元） IP51 ，室外安裝部件（本系統(tǒng)和通訊控制單元） IP56 | ||
21 | 外形尺寸 | 寬 600mm× 深 530mm× 高 1100mm | ||
22 | 整機重量 | 100kg | ||
23 | 基礎(chǔ)尺寸 | 寬 620mm× 深 530mm× 地面高 250mm | ||
2.4 LYGCXT5000 變壓器油色譜在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)
LYGCXT5000 變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)通過用戶的 MIS 系統(tǒng)遠(yuǎn)端顯示監(jiān)測界面、數(shù)據(jù)查詢、參數(shù)設(shè)置等現(xiàn)場具備的全部功能。采用有線接入方式：一個電廠或變電站可以用一臺數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，通過 RS485 總線控制多臺色譜數(shù)據(jù)采集器，每一臺色譜數(shù)據(jù)采集器可監(jiān)測一臺電力變壓器 。
2.5 LYGCXT5000 變壓器色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)配置
標(biāo)準(zhǔn)配置 | 色譜數(shù)據(jù)采集器 | 含油樣循環(huán) \ 油樣采集 \ 油氣分離 \ 氣體監(jiān)測 \數(shù)據(jù)采集 \ 現(xiàn)場控制處理 \通訊控制單元及載氣 |
數(shù)據(jù)處理服務(wù)器 | 華碩工控 19"液晶彩色顯示器 | |
輔助單元一：通訊單元 | 有線方式：雙鉸屏蔽電纜 | |
RS485通訊接口 | ||
輔助單元二：載氣 | 2 瓶 8L高純合成空氣，用一備一 | |
輔助單元三： 接口法蘭及油管 | 接口法蘭根據(jù)變壓器接口圖紙由上海來揚加工油管長度根據(jù)現(xiàn)場安裝方案需要確定 | |
工業(yè)空調(diào) | 所有現(xiàn)場設(shè)備都提供一臺工業(yè)空調(diào)，根據(jù)環(huán)境溫度 自動開啟加熱或降溫。 | |
非標(biāo)配置 | 電源電纜 | 鎧裝屏蔽電纜， 2 × 1.5 |
微水模塊 | 增加微水監(jiān)測功能 | |
控制屏 | 寬 800mm× 深 600mm× 高 2260mm，需在訂購前顏色 |
第三章 硬件安裝前準(zhǔn)備工作
在確定安裝 LYGCXT5000 變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)前請確認(rèn)以下準(zhǔn)備工作（確定的安裝方案）已完成：
? 選擇合適的取油口及回油口
? 選擇合適的色譜數(shù)據(jù)采集裝置安裝位置，安裝基礎(chǔ)平臺已施工完畢
? 選擇合適的色譜數(shù)據(jù)采集裝置工作電源
? 選擇合適的色譜數(shù)據(jù)服務(wù)器(安裝位置)
? 確定數(shù)據(jù)處理服務(wù)器與色譜數(shù)據(jù)采集裝置的配置
3.1 選擇合適的取油口及回油口
LYGCXT5000 變壓器色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)從變壓器中取油、對油進(jìn)行分析，然后把油送回到變壓器中。取油口和回油口的選擇對于油中溶解氣體的分析是非常重要的。選擇合適的取油口及回油口通常包括以下內(nèi)容：
3.1.1 確定取油口和回油口的位置
我們推薦從變壓器的下部取油，把實驗室人員的取油口改裝后使用，一次采樣結(jié)束后在采樣閥回油口回油。取油口位置的油應(yīng)該能夠充分代表變壓器中的油。如圖 3.1所示
3.1.2 確定取油口和回油口規(guī)格參數(shù)
需確定取油口、回油口、接口閥門的類型、接口閥門螺紋規(guī)格及閥門高度等主要參數(shù)，并正確估算取油回油口與色譜數(shù)據(jù)采集裝置安裝位置的距離，以便廠方加工相應(yīng)的轉(zhuǎn)接閥門并附帶足夠長度的油管。
3.2 選擇合適的色譜數(shù)據(jù)采集裝置安裝位置
3.2.1 色譜數(shù)據(jù)采集裝置安裝位置的確定
選擇色譜數(shù)據(jù)采集裝置的安裝位置時，應(yīng)該考慮以下方面：
① 色譜數(shù)據(jù)采集裝置應(yīng)該安裝在不影響變壓器維護(hù)和不影響其它工作的位置。
② 色譜數(shù)據(jù)采集裝置前后兩側(cè)應(yīng)預(yù)留 1.0 米的空間，以便用于色譜數(shù)據(jù)采集器的安裝與維護(hù) ，其正面（帶指示燈面）應(yīng)面向巡檢通道。
③ 色譜數(shù)據(jù)采集裝置安裝位置應(yīng)盡量接近取油口和回油口的位置。色譜數(shù)據(jù)采集裝置安裝位置確定后應(yīng)正確估算取油口、回油口與安裝位置的距離。
④ 色譜數(shù)據(jù)采集器安裝位置附近應(yīng)有 AC220V 電源。
3.2.2 安裝基礎(chǔ)平臺施工
如圖 3.2 所示，進(jìn)行安裝基礎(chǔ)平臺施工。
3.3 選擇合適的色譜數(shù)據(jù)采集裝置工作電源
LYGCXT5000 變壓器色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)使用交流 220V 電源，功耗為 1000W 。安裝前需確定電源控制柜與色譜數(shù)據(jù)采集裝置間的距離。
3.4 選擇合適的數(shù)據(jù)處理服務(wù)器安裝位置
數(shù)據(jù)處理服務(wù)器建議安裝在變電站主控室或電廠的電氣控制室內(nèi)（預(yù)留交流 220V 電源及通信線通道）。數(shù)據(jù)處理服務(wù)器外型滿足 19″工業(yè)機箱標(biāo)準(zhǔn)，可直接在預(yù)留空位的 19″標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制屏柜上安裝。如無備用，則需要加裝 19″標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制屏柜。該屏柜需要另行定購。
3.5 確定數(shù)據(jù)處理服務(wù)器與色譜數(shù)據(jù)采集裝置的配置
數(shù)據(jù)處理服務(wù)器與色譜數(shù)據(jù)采集器有不同的配置方案，一臺數(shù)據(jù)處理服務(wù)器可以帶一臺色譜數(shù)據(jù)采集裝置，也可以帶多臺色譜數(shù)據(jù)采集裝置（*多16臺）；如下圖所示
3.6用戶信息
請用戶提供下列信息，包括用戶基本信息表和變壓器基本信息表，這將有助于今后服務(wù)以及發(fā)生問題時的及時準(zhǔn)確處理。
工作原理
變壓器油色譜在線監(jiān)測裝置是采用廣譜型氣相色譜分析原理，實現(xiàn)變壓器油中溶解氣體的在線監(jiān)測。當(dāng)變壓器存在局部過熱或局部放電時，故障部位的絕緣油或固體絕緣物將會分解出小分子烴類氣體（如CH4、C2H6、C2H4、C2H2等）和其他氣體（如H2、CO、、等）。上述每種氣體在絕緣油中的濃度和油中可燃?xì)怏w的總濃度（TCG）均可作為變壓器內(nèi)部故障診斷的指標(biāo)。
變壓器油色譜在線監(jiān)測裝置運行時，采用差壓泵吸方式將變壓器油吸入到油樣采集單元中，通過內(nèi)部油泵進(jìn)行油樣循環(huán)，在真空環(huán)境以及磁力攪拌作用下實現(xiàn)油氣快速分離，通過冷阱技術(shù)除雜后，將故障特性氣體導(dǎo)入六通閥定量管。定量管中的混合故障氣體在載氣的推動下進(jìn)入色譜柱，通過色譜柱對不同氣體具備不同的親和作用，將故障特性氣體依此分離。氣敏傳感器按出峰順序?qū)收咸匦詺怏w逐一進(jìn)行檢測，并將故障氣體的濃度特性轉(zhuǎn)換成電信號。數(shù)據(jù)采集器中心CPU對電信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理、存儲。數(shù)據(jù)采集器嵌入式工控機通過RS485通訊模式獲取本機日常監(jiān)測原始數(shù)據(jù)。嵌入式數(shù)據(jù)分析軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，分別計算出故障氣體各組份及總烴含量。再通過后臺主控計算機故障診斷專家系統(tǒng)對變壓器油色譜數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析診斷，實現(xiàn)變壓器故障的在線監(jiān)測分析。同時數(shù)據(jù)采集器可就地輸出多路無源觸點式報警信號直接進(jìn)入用戶自控系統(tǒng)。油中微水檢測系統(tǒng)通過專業(yè)的外置微水在線檢測裝置實現(xiàn)，并將檢測數(shù)據(jù)導(dǎo)入油色譜在線監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)變壓器運行狀態(tài)的綜合診斷。
單臺數(shù)據(jù)采集器采集分析獲得的變壓器油運行狀態(tài)數(shù)據(jù)經(jīng)局域網(wǎng)交換機上傳至系統(tǒng)后臺主控計算機。數(shù)據(jù)經(jīng)系統(tǒng)專用綜合分析與故障診斷軟件處理，實現(xiàn)報表、數(shù)據(jù)趨勢分析、故障診斷與報警、TCP/IP、GPRS等方式數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸與控制等系統(tǒng)功能，并形成后臺主控計算機統(tǒng)一控制的網(wǎng)絡(luò)式油色譜在線監(jiān)測裝置。
