實(shí)施電力變壓器故障診斷，對于提高整個(gè)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的可靠性是非常必要的。變壓器存在局部過熱或局部放電時(shí)，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）均可作為變壓器設(shè)備內(nèi)部故障診斷的指標(biāo)。

一直以來油中溶解氣體采用氣相色譜法分析，作為故障診斷的常用方法來判斷油浸類設(shè)備的運(yùn)行狀況。其主要優(yōu)點(diǎn)是能夠提供油中溶解的各種氣體濃度的定量分析。但其操作過程復(fù)雜，需要大量熟練的專業(yè)人員進(jìn)行跟蹤檢測分析。另外，為了使氣相色譜能夠穩(wěn)定地工作，需要較長的準(zhǔn)備時(shí)間（提*幾個(gè)小時(shí)通載氣使氣流穩(wěn)定），從而導(dǎo)致較高的運(yùn)行管理費(fèi)用。隨著電力向大電網(wǎng)、大機(jī)組、高容量的迅猛發(fā)展，對關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)把握提出越來越高的技術(shù)要求，變壓器油色譜在線監(jiān)測從本質(zhì)上改變了傳統(tǒng)的變壓器油監(jiān)測方式，不但提高了企業(yè)管理運(yùn)營效率，也有效保障了變壓器運(yùn)行的安全可靠性。

TAM-Ⅶ變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)是珠海原銘電力設(shè)備有限公司在傳統(tǒng)色譜分析技術(shù)基礎(chǔ)上經(jīng)過不斷的實(shí)驗(yàn)和*，結(jié)合色譜分析技術(shù)成果研究開發(fā)的新一代變壓器油色譜在線監(jiān)測產(chǎn)品，可同時(shí)檢測H2、CO、CH4、C2H6、C2H4、C2H2等六種故障特征氣體。通過對故障特性氣體的分析診斷，能及時(shí)捕捉到變壓器故障信息，科學(xué)指導(dǎo)設(shè)備運(yùn)行檢修。

1、應(yīng)用原理

TAM-Ⅶ變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)是實(shí)驗(yàn)室級在線監(jiān)測系統(tǒng)，采用廣譜型氣相色譜的基本原理，由單一氣相色譜分離柱和高靈敏度傳感器、高選擇性滲透膜等三大部件實(shí)現(xiàn)油中溶解氣體的在線檢測。

基本原理是溶解于變壓器油中的故障特性氣體經(jīng)脫氣裝置脫氣后，在載氣的推動(dòng)下通過色譜柱，由于色譜柱對不同的氣體具備不同的親和作用，導(dǎo)致故障特性氣體被逐依分離出來，傳感器對故障氣體（H2、CO、CH4、C2H4、C2H6、C2H2）按出峰順序分別進(jìn)行檢測，并將氣體的濃度特性轉(zhuǎn)換成電信號。數(shù)據(jù)處理器對電信號進(jìn)行處理轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，并存儲在數(shù)據(jù)處理器的內(nèi)嵌的大容量存儲器上。主控計(jì)算機(jī)經(jīng)RS485模塊通過現(xiàn)場通訊總線獲取日常監(jiān)測數(shù)據(jù)，智能專家系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，分別計(jì)算出故障氣體各組份和總烴的含量。故障診斷系統(tǒng)對變壓器故障進(jìn)行綜合分析診斷，實(shí)現(xiàn)變壓器故障的在線監(jiān)測功能。

1.1 強(qiáng)選擇滲透膜

納米材料滲透膜對氣體具備選擇滲透性。變壓器絕緣油中溶解的氣體從油中脫出透過薄膜進(jìn)入氣室，氣體經(jīng)過長時(shí)間滲透在氣室中達(dá)到滲透平衡。氣室中某種氣體在一定的條件下達(dá)到平衡時(shí)，其氣體濃度服從亨利定律。平衡后，氣室中某種氣體的濃度與溶解在油中的這種氣體的成正比。由此得到：

C_oil=KC_gas                                           （1）

式中      C_gas---在氣室中給定種類的氣體濃度

          C_oil---溶解在油中的這種氣體的濃度

           K-----平衡常數(shù)（奧斯瓦爾德常數(shù)）

常數(shù)K與油的性質(zhì)和油中溶解氣體的性質(zhì)等有關(guān)。對于氫氣，在一定的溫度范圍內(nèi)，這個(gè)常數(shù)約為0.05，從式（1）得到式（2），即

C_gas= C_oil/K

平衡狀態(tài)下，脫出氫氣濃度值乘以0.05即得到油中溶解氫氣的濃度。

膜滲透平衡脫氣法在長時(shí)間、連續(xù)狀態(tài)下可獲得的析出氣體濃度與油中溶解氣體濃度比例相*，通過檢測所得到的氣體濃度即可實(shí)時(shí)監(jiān)測變壓器油日常運(yùn)行中故障特性氣體析出的情況。

1.2 高性能色譜分離柱

可同時(shí)高效分離絕緣油中溶解的氫氣(H2)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)等各種特性氣體。

1.3 高靈敏度傳感器

對變壓器油中溶解的氫氣(H2)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)六種特性氣體均具備高靈敏度。