一種新型干式變壓器在線(xiàn)監測系統——法拉第T

:219分析原理法拉第系統的分析核心是傅里葉紅外變換(FTIR)技術(shù)。FTIR是基于光的干涉原理。將待測氣室置于邁克爾遜干涉光路中，當動(dòng)鏡運動(dòng)時(shí)，探測器會(huì )得到強度變化的干涉波。對背景干涉圖和樣品干涉圖進(jìn)行傅里葉變換后，可以得到背景單光譜和樣品單光譜，樣品透射光譜為上述兩種光譜的比值。根據朗伯-比爾定律，吸光度A與樣品濃度c、吸收池1的光程長(cháng)度、樣品吸收率A成正比，即A=acl。在選定的波數下，用純樣品建立吸光度值A相對于濃度C的校準曲線(xiàn)，然后根據待測樣品的吸光度計算未知組分的含量。為了準確地恢復光譜，傅里葉變換紅外光譜儀有一套激光干涉系統，采用激光干涉圖過(guò)零采樣的方法對復雜光譜進(jìn)行精確采樣。判斷充油電氣設備內部故障的有價(jià)值氣體：氫氣(H2)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)。除了H2，這些氣體分子的基頻振動(dòng)應該落在中紅外區。而且各種氣體都有先立的吸收峰，水的光譜峰與特征氣體的光譜峰不重疊。也就是說(shuō)，原則上，FTIR光譜儀不僅可以測量除氫氣以外的所有故障氣體，還可以測量水分。傅里葉變換紅外光譜儀由紅外光源、干涉儀、氣室、紅外探測器和數據采集處理系統組成。傳統的氣相色譜一般設定3-12個(gè)月的采樣周期，在線(xiàn)氣相色譜每24小時(shí)可以采樣一次，緊急情況下較短的時(shí)間間隔需要2小時(shí)，而FTIR光譜儀可以在30-60秒內完成一次定量分析，因此其實(shí)時(shí)性接近連續測量。實(shí)驗室氣相色譜的允許誤差一般在右邊20?；跉庀嗌V的在線(xiàn)檢測器仍然存在由于導熱管和載氣純度的影響，烴類(lèi)氣體的較小檢測濃度高于警戒濃度的問(wèn)題?，F在測試和計算結果表明，在線(xiàn)傅里葉變換紅外光譜的靈敏度已經(jīng)達到或超過(guò)了實(shí)驗室氣相色譜的水平。

設備的功能和特點(diǎn)

1.基于先進(jìn)的測量原理，連續實(shí)時(shí)檢測溶解在氫氣(H2)、乙炔(C2H2)、乙烯(C2H4)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)等7種油中的故障特征氣體以及油中的水分(H2O)，測量精度達到實(shí)驗室氣相

氘

C2H2

C2H4

CH4

C2H6

哥倫比亞

二氧化碳（carbondioxide）

H2O

較小測量值(ppm)

10

一個(gè)

三

一個(gè)

20

五

10

五

重復精度(/-ppm)

五

0.3

0.6

0.2

五

2

五

三

測量范圍(ppm)

10-2000

1-1000

3-1500

1-1500

20-1500

5-2000

10-8000

5-95

2.在線(xiàn)監測故障氣體的同時(shí)，還可以獲取其他外部傳感器信號，如負載電流、電壓、環(huán)境溫度、油箱頂部油溫、主油箱壓力釋放、氣體保護動(dòng)作等?？梢栽诤蠖诉M(jìn)行綜合處理，實(shí)現對干式變壓器的綜合管理和關(guān)懷。3.管理潛在故障的干式變壓器，監控故障演變，及時(shí)采取有效的保護措施，減少和避免計劃外停電時(shí)間，延長(cháng)設備使用壽命。4.安裝方便，維護少，不需要載氣，整機可移動(dòng)，功能相當于一個(gè)移動(dòng)色譜分析實(shí)驗室。5.先進(jìn)的溫控技術(shù)，通過(guò)內部空調和加熱器，保證整個(gè)設備在室外正常工作(工作環(huán)境溫度為-40 - 45)。6.設備部件技術(shù)先進(jìn)可靠，均符合GE公司的技術(shù)質(zhì)量標準。此外，通過(guò)抗射頻干擾、抗電磁干擾和振動(dòng)測試，它們可以滿(mǎn)足在野外環(huán)境中穩定工作的各種要求。7.后端分析軟件功能強大。通過(guò)基于際電工委員會(huì )、際電工委員會(huì )或通用電氣標準的分析模型，專(zhuān)家 #p#分頁(yè)標題#e#

8.開(kāi)放式通信接口，可通過(guò)撥號、以太網(wǎng)或光纖連接用戶(hù)局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)，實(shí)現多種通信方案。

附件

美GE能源公司——法拉第干式變壓器在線(xiàn)監測診斷系統_ _法拉第變壓器系統(tnu)

法拉第干式變壓器在線(xiàn)監測診斷系統(TNU)是一種動(dòng)態(tài)交互式自適應智能監測診斷系統，通過(guò)采集和處理干式變壓器的關(guān)鍵運行數據，分析干式變壓器的綜合性能。TNU相當于一個(gè)移動(dòng)色譜分析實(shí)驗室，其測量結果相當于該實(shí)驗室的色譜分析結果，同時(shí)為用戶(hù)提供了今后需要采取的維護措施

建議。用戶(hù)在對某臺干式變壓器進(jìn)行一段時(shí)間的監測后，可以對其工作性能進(jìn)行評估，確定需要采取的維護措施，然后將其轉移到另一臺關(guān)鍵的干式變壓器上，實(shí)現對所有達到使用壽命、過(guò)載或在不同時(shí)間段存在潛在故障的干式變壓器的在線(xiàn)監測，從而有效管理干式變壓器的性能，提高干式變壓器的運行安全性，延長(cháng)干式變壓器的使用壽命。測量原理油樣探頭安裝在干式變壓器循環(huán)油路的閥門(mén)上，用于采集油樣，同時(shí)控制和監測油循環(huán)；機油調節系統調節并優(yōu)化機油溫度和流量。氣體分離回路通過(guò)高性能氣體和微水滲透膜連續分離油中溶解氣體和微水；之后，每種氣體都變成紅色

外分析儀進(jìn)行測量，H2仍采用HYDRAN傳感器測量。功能與特點(diǎn)干式變壓器油中氫氣（H2）、乙炔（C2H2）、乙烯（C2H4）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）等七種油中溶解氣體以及微水（H2O）的實(shí)時(shí)、在線(xiàn)監測。

H2

C2H2

C2H4

CH4

C2H6

CO

CO2

H2O

較小測量值（ppm）

10

1

3

1

20

5

10

5

重復精度（ /-ppm）

5

0.3

0.6

0.2

5

2

5

3

測量范圍（ppm）

10-2000

1-1000

3-1500

1-1500

20-1500

5-2000

10-8000

5-95

TNU可以接收如下外部傳感器信號：

模擬信號

負荷電流、負荷電壓、環(huán)境溫度、主油箱頂部油溫

數字信號

油箱油面較低值是否滿(mǎn)足要求油枕油面較低值是否滿(mǎn)足要求主油箱壓力釋放瓦斯保護動(dòng)作壓力突變繼電器可編程控制器用于數字量與模擬量的輸入/輸出，以及內部控制內配空氣調節與加熱器，以保持機柜內部溫度滿(mǎn)足工作要求用來(lái)管理可能存在的潛在故障的干式變壓器，監測故障演變，采取及時(shí)有效的防護措施，減少與避免非計劃停運時(shí)間，延長(cháng)設備使用壽命可移動(dòng)性，其功能相當于一個(gè)移動(dòng)的氣體色譜分析實(shí)驗室便于安裝、少維護多種通訊方式，滿(mǎn)足現場(chǎng)與遠程用戶(hù)的需要

技術(shù)參數總括主要部件

EC01和EC02控制器、FTIR傅氏紅外氣體分析儀、HYDRAN傳感器、油采樣單元、基線(xiàn)參考系統、PLC數據采集與控制單元、UPS、空氣加熱調節單元。#p#分頁(yè)標題#e#

控制器工業(yè)PC機控制數據采集及與系統不同部件的接口FTIR氣體分析儀工業(yè)用全頻譜分析儀，性能穩定，檢測分辨率高HYDRAN傳感器HYDRAN技術(shù)測量氫氣基線(xiàn)參考系統

內置的基線(xiàn)參考與校準系統，所有的功能通過(guò)客戶(hù)端軟件實(shí)現，無(wú)需任何參考或壓縮氣體

PLC

功能可編程邏輯控制器管理和控制TNU應用主要控制功能

油流量開(kāi)關(guān)，在出現泄漏時(shí)關(guān)閉采樣頭、油泵與控制閥、油溫控制、現場(chǎng)/遠程控制、基線(xiàn)閥控制、報警繼電器控制、外部數據采集、

油采樣單元

功能干式變壓器油連續采樣，并循環(huán)至油調節系統主要部件

單一采樣點(diǎn)油調節系統加熱器與冷卻器泵閥

采樣頭

安裝在干式變壓器閥門(mén)上，作為采樣口和油路循環(huán)回油口；入口/出口處安裝電磁閥以防油泄漏。

傳感器集合管

黃銅材料，四個(gè)1英寸NPT螺口，兩個(gè)用于氣體分離，一個(gè)用于HYDRAN傳感器，一個(gè)備用

泵

良好密封、高扭矩、磁驅動(dòng)齒輪泵，泵體材料316SS，齒輪為鎳合金

油加熱器1000W，低功率密度，侵入式，91℃（196°F）熱熔絲油冷卻器外部高性能散熱器溫度控制器PLC油溫控制器干式變壓器閥一個(gè)1.5英寸球閥或閘閥干式變壓器油采樣系統

編織不銹鋼，3/8英寸軟管，帶Teflon內襯和Swagelock接頭。采樣頭與TNU之間的距離為1.5~12米

油采樣口5/32英寸Allen螺紋，用于玻璃注射器和Luer旋塞閥運行油溫-40~90℃（-40~194°F）油壓力頭0~700kPa(0~100psig)

輸入輸出

模擬輸入

4個(gè)4~20mA模擬量輸入口，可擴展至8個(gè)，模擬輸入量有負荷電流、負荷電壓、有載調壓開(kāi)關(guān)分接頭位置等

RTD輸入

1個(gè)RTD輸入口，可擴展至5個(gè)，RTD輸入有環(huán)境溫度頂部油溫、有載調壓開(kāi)關(guān)油箱溫度等

數字輸入

7個(gè)24V數字直流輸入，如油箱油面較低值滿(mǎn)足、儲油箱面水平滿(mǎn)足、主油箱卸壓、油箱氣體積聚、液壓繼電器等

報警輸出油中溶解氣體水平、故障報警

運行軟件

主要特征

服務(wù)器應用，MicrosoftWindowsNT4.0操作系統，MicrosoftSQLServer6.5,ODBC32

數據采集與存儲

油中溶解氣體為5分鐘、模擬輸入5分鐘、數字輸入2秒

用戶(hù)界面

主要特征

TNU相當于一個(gè)客戶(hù)機一服務(wù)器應用環(huán)境下的服務(wù)器，客戶(hù)側（現場(chǎng)/遠程/控制室操作）采用MicrosoftWindowsNT4.0或Windows95操作系統、Access數據庫、或有特殊分析要求時(shí)也可采用Excel表格。菜單圖形界面。

DGA解釋模型

TNU采取業(yè)界公認的標準，包括Rogers,IEC599,Doernenburg,Duval,GE,IEEEC57.104-1991,PaperDegradation對采集到的數據進(jìn)行分析計算，從而反映干式變壓器的實(shí)時(shí)運行工況。

功能

顯示每種氣體含量、模擬/數字信號狀態(tài)以及這些量的日、月、年趨勢變化；報警狀態(tài)；數據輸出至Excel表單；TNU內部信號狀態(tài)（油流量、氣體流量、內部溫度和濕度報警、門(mén)開(kāi)、FTIR狀態(tài)等）。#p#分頁(yè)標題#e#

通訊遠程通訊通過(guò)內置Modem實(shí)現與客戶(hù)PC機的通訊本地通訊通過(guò)以態(tài)網(wǎng)接口直接與PC機連接網(wǎng)絡(luò )

通過(guò)以態(tài)網(wǎng)接口連接到用戶(hù)局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)，使用NETBUI協(xié)議。變電站內有多臺TNU時(shí)，可以通過(guò)光纖通訊電纜組成網(wǎng)絡(luò )，用戶(hù)通過(guò)電話(huà)線(xiàn)可以訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò )中的任意一臺TNU。

環(huán)境要求抗射頻干擾

符合EN55011：1991、EN61000-4-2：1995和EN61000-4-3：1996標準

抗電磁場(chǎng)干擾

符合ENV50204：1996、IEC801-4：1998和ENV50141：1993標準。

震動(dòng)（震動(dòng)吸收膠墊）符合SN62-1008C（1g,10~150HZ）、IEC255-21-0：1998（嚴重等級1)工作環(huán)境溫度

-40~ 45℃（-40~113°F）IEC68-2-1：1990、IEC68-2-2：1974和IEC68-2-3：1974。

干式變壓器閥體處油溫-40~ 90℃（-40~194°F）儲存條件

-15~ 50℃（5~122°F），5~40相對濕度（非冷凝），無(wú)日光直射。

其它外殼

NEMA4（IP66），環(huán)氧樹(shù)脂涂層，鍍鋅鋼材外殼，符合CSA、CE標準規定，安裝于干式變壓器旁邊。

安裝底座安裝電源230V、25A、50/60HZ外殼尺寸156×153×214cm重量600kg搬運

集裝箱內運輸使用叉車(chē)單先運輸時(shí)使用叉車(chē)、懸臂卡車(chē)或起重機。