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(jìn)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(yù)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(jìn)樣器4.色譜柱5.熱導(dǎo)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(jìn)行油氣分離后，試驗(yàn)用油排掉。被分離出的混合氣體在載氣的作用下進(jìn)入組分分離器后排空，經(jīng)計(jì)算機(jī)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(dāng)油浸變壓器內(nèi)部發(fā)生異常時(shí)，絕緣油乃至固體絕緣物進(jìn)行熱分解，此時(shí)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(shí)也和本生系數(shù)（Bunsen系數(shù)）成比例。所謂本生系數(shù)是當(dāng)油面上的氣體壓力為10時(shí)，對1mL油中的氣體飽和溶解量換算為標(biāo)準(zhǔn)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(shí)的本生系數(shù)。

　　氣體在油中溶解及油中擴(kuò)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(shí)，氣體在油中溶解到平衡為止時(shí)，氣體從油中向空氣中擴(kuò)散。

　　（a）充油時(shí)（容積為V（b）油氣分離時(shí)（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(shí)推導(dǎo)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(dāng)油和油面上的空間為一個閉合系統(tǒng)時(shí)，則式中V油氣分離容器的充油容積油氣分離時(shí)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(shí)，解X將X代入式（1）得：當(dāng)V時(shí)，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(dāng)變壓器內(nèi)部某一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，將產(chǎn)生一個高濃度的氣體向外擴(kuò)散，直到平衡為止。多少時(shí)間氣體濃度達(dá)到溶解平衡，取決于變壓器的油量和故障嚴(yán)重程度，因此應(yīng)隨時(shí)監(jiān)視變壓器油中溶解氣體的變化，使氣體在沒有達(dá)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(jìn)行分析。

　　根據(jù)在閉合系統(tǒng)中油中溶解氣體的溶解擴(kuò)散原理，采用波紋管和薄膜設(shè)計(jì)的油氣分離裝置進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)樣開始應(yīng)記錄時(shí)間t到第一個組分峰頂為止，還應(yīng)記錄時(shí)間、第二個組分時(shí)間t、……，以此作為保留時(shí)間（見組分分離的標(biāo)志，一般經(jīng)驗(yàn)是相鄰兩個組分的保留時(shí)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(jìn)入熱導(dǎo)池參比室再進(jìn)入色譜分析柱，然后是氫氣組分進(jìn)入熱導(dǎo)池工作室檢測，其他組分由于濃度低在熱導(dǎo)池上不產(chǎn)生信號。如一氧化碳CO要經(jīng)過甲烷催化劑進(jìn)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(shí)為轉(zhuǎn)化爐提供活化與轉(zhuǎn)化用，可解決氫氣對熱導(dǎo)池檢測干擾。在轉(zhuǎn)化爐氫氣進(jìn)口與熱導(dǎo)池工作室之間加入阻尼管，保證熱導(dǎo)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(jìn)行震蕩法試驗(yàn)。試驗(yàn)條件是50℃時(shí)，震蕩20min ，試驗(yàn)后將氣體排凈（也可以用真空法作空白油）。然后制作標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)氣樣進(jìn)行震蕩。試驗(yàn)條件為50℃時(shí)，震蕩60min ，震蕩后將氣體排凈。將配好的100mL樣品油中取出50mL進(jìn)行試驗(yàn)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(jì)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(biāo)定入口進(jìn)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(yàn)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(yùn)行設(shè)備油中氣體組分峰面積（見圖7）（3）計(jì)算烴類氣體（CH之和（4）計(jì)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(dǎo)則標(biāo)準(zhǔn)的特征氣體，即H、總烴之和。運(yùn)行中的變壓器由于負(fù)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(jìn)行綜合分析，判斷缺陷和故障的性質(zhì)。如在繞組中的熱點(diǎn)上、在絕緣導(dǎo)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(yùn)行中的變壓器進(jìn)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(diǎn)，從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中找出特征氣體比的修正值。例如渾河一、二組運(yùn)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(yùn)行。我們采用動態(tài)濃度趨勢曲線圖進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)接近軟件判斷條件時(shí)再進(jìn)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(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，以便滿足生產(chǎn)中的需要。

　　某擴(kuò)建電廠主變繞組聯(lián)結(jié)方式的分析關(guān)根志1，張?jiān)?，陸汝常1，趙隨辰（1.武漢水利電力大學(xué)，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(kuò)建電廠主變繞組聯(lián)結(jié)方式的選擇問題，并指出了運(yùn)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(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，擴(kuò)建新機(jī)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(yùn)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(yùn)行方式也往往已成定式，所以使現(xiàn)場情況變得比較復(fù)雜，這時(shí)如不進(jìn)行認(rèn)真的技術(shù)論證，深入分析現(xiàn)場的具體情況，確定科學(xué)合理的接線方案，往往會造成技術(shù)上的失誤及經(jīng)濟(jì)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(jī)，并通過6臺Yd11聯(lián)結(jié)的升壓變壓器，將發(fā)電機(jī)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(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，1997年開始計(jì)劃擴(kuò)建兩臺5 .5MW的發(fā)電機(jī)組廠已定購了一臺YNd11聯(lián)結(jié)的主變，將發(fā)電機(jī)的10 .5kV電壓升至kV送入開關(guān)站的kV母線上。電廠為了實(shí)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(shí)，電廠決定將老廠從35kV進(jìn)入系統(tǒng)電網(wǎng)改為從新廠的kV母線進(jìn)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(rèn)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(yùn)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(dǎo)致kV側(cè)存在30°的相位差角，不符合《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊》中關(guān)于變壓器并列運(yùn)行的條件。方案2則認(rèn)為，此接線可滿足運(yùn)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(yùn)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(jì)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