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    變壓器油色譜在線監測系統十余年研發生產經驗
    點擊次數:54 更新時間:2024-01-29 返回

    近年來,作為國家電網公司電網規劃和工程設計技術歸口單位,國網經濟技術研究院有限公司(以下簡稱國網經研院")聚焦支撐新型電力系統構建,加強科研布局頂層設計,強化科技創新能力,在重大科技攻關、創新成果落地等方面成效顯著,圓滿完成一批關系國計民生的重大攻關任務。

    持續推進重大科技攻關。國網經研院深入推進基于自主芯片的直流控制保護設備研發"等多項科研任務和國家電網公司重大專項攻關,全力在自主直流控保設備研發、源網荷儲協同規劃、配電網二次系統設計、多元儲能規劃與運行、大型新能源基地匯集等方面取得突破。全面掌握直流電網構建、遠海風電送出、特高壓混合級聯等關鍵技術,支撐全球頭一個具有網絡特性的直流電網、亞洲頭一個遠海風電送出工程、全球頭一個混合級聯特高壓直流工程相繼投運,有力推動我國能源資源大范圍優化配置和清潔能源大規模開發應用。

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    1 概述(LYGCXT6000變壓器油色譜在線監測系統十余年研發生產經驗

    感謝您選用LYGCXT6000變壓器油色譜在線監測系統。為確??煽?、正確使用本監測系統,請您詳細閱讀并保存本使用手冊。

    1.1保障須知

    從事本系統安裝、運行操作及維護的所有人員:

    1、必須具備相應的專業技術資質;

    2、嚴格遵守本使用手冊的相關說明;

    3、不得在系統后臺數據服務器上玩游戲、瀏覽網頁;

    4、不得在系統后臺數據服務器上安裝其它任何軟件,避免造成不必要的沖突。

    違反以上操作可能導致:

    1、降低系統監測精度,危害系統使用壽命;

    2、可能損壞本系統設備或用戶的其他設備;

    3、造成不必要的傷害。

    1.2 相關標準(LYGCXT6000變壓器油色譜在線監測系統十余年研發生產經驗

    本系統引用下列標準,并由此規定了本系統的技術要求、驗收規則、檢驗方法、適用范圍、包裝要求、標志、運輸及儲存。

    1、GB7597-1987電力用油取樣方法

    2、GB/T7601-1987運行中變壓器油水分測定法

    3、GB/T14542-93運行中變壓器油的維護管理規定

    4、DL/T 596-1996 電力設備預防性試驗規程

    5、DL/T 572-1995 電力變壓器運行規程

    6、GB /T 7252一2000變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則

    7、GB/T17623-1998 絕緣油中溶解氣體組份含量的氣相色譜測定法

    8、GB/T 2423-2001電工電子產品環境試驗

    9、GB/T 17626-1998電磁兼容 試驗和測量技術

    10、GB/T 13384-1992機電產品包裝通用技術要求

    11、GB190—1990危險貨物包裝標志

    12、GB5099-1994鋼質無縫氣瓶

    13、GB 4208-1993外殼防護等級(IP代碼)

    1.3 應用范圍(LYGCXT6000變壓器油色譜在線監測系統十余年研發生產經驗

    LYGCXT6000變壓器油色譜在線監測系統適用于110KV及以上電壓等級電力變壓器、330KV及以上電壓等級高壓并聯電抗器的運行狀態監測。作為狀態監測傳感層設備,主要完成智能變電站一次充油設備狀態監測參量的本地測量、數據通信功能,滿足智能化變電站基于IEC61850的通信要求,實現全數字式數據采集傳輸。

    系統是否只用于規定的用途, 由用戶負責。為了保障起見,在系統的安裝、改進、投入運行和更新過程中,事前未經本公司同意不能進行其他未授權的作業。否則可能危害本系統和變壓器的可靠運行。

    1.4 產品特點(LYGCXT6000變壓器油色譜在線監測系統十余年研發生產經驗

    1、 真空與電磁振蕩脫氣技術

    采用的真空與電磁振蕩相結合的脫氣技術可在低真空度條件下,利用電磁激振與溶質的真空揮發共同形成溶解氣體的循環自激,在無任何介質介入的前提下,實現變壓器油溶解氣體的快速有效分離。脫氣效率高、時間短、重復性好,避免對變壓器絕緣油的污染。

    2、冷阱技術

    在油色譜檢測中存在油氣對色譜柱活性物質的污染,這將嚴重影響色譜柱的分離效果,降低色譜柱使用壽命。通常采用活性劑(如活性碳等)對分離出來的故障氣體進行吸附過濾,可有效降低油氣對色譜柱污染。但活性劑的活化再生特性無法滿足在線監測系統長時期穩定運行要求。

    冷阱是在一定的低溫環境下,將變壓器油C3以上有機物揮發成份實現有效冷凝,全部避免油氣對色譜柱的污染,實現系統免維護要求。

    3、復合色譜柱

    用復合單柱取代雙柱,簡化系統結構。復合色譜柱在一定溫度環境下,可有效分離H2、CO、CH4、C2H6、C2H4、C2H2等六種故障氣體,且在不同恒溫條件下,各氣體出峰面積不變,不影響系統數據處理的捕峰條件,適用于現場安裝的變壓器油色譜在線監測裝置。復合色譜柱具有柱效率高,抗污染性能好,使用壽命長等特點。

    4、氣體檢測器技術

    采用集成傳感技術,敏感元件和控制電路集成在特別的陶瓷硅芯片上,對應設計的故障氣體受檢氣室,具有*小的死體積,可大大提高檢測靈敏度。

    和FID、TCD傳感器相比,不怕中毒,壽命長。和其他非色譜檢測法對比,檢測器構造簡單,體積小巧,檢測靈敏度高。

    5、支持TCP/IP、IEC61850通信協議

    氣體組份濃度、載氣壓力狀態、譜圖等數據信息可采用SV/GOOSE形式傳輸至過程層網絡,支持TCP/IP通訊協議并全面支持智能變電站基于IEC61850通信要求,可實現與其他廠商的變壓器狀態監測主IED的無縫接入。

    2 技術參數(LYGCXT6000變壓器油色譜在線監測系統十余年研發生產經驗

    2.1基本數據

    1、額定數據

    額定電壓:AC220V。

    功率消耗:在額定工作電壓下,功率消耗不大于1000w 。

    2、檢測指標

    表1氣體組分檢測指標

    氣體組分

    *小檢知濃度

    測量范圍

    檢測精度

    H2

    ≤2μL/L

    22000μL/L

    ±10%

    CH4

    ≤1μL/L

    12000μL/L

    ±10%

    C2H4

    ≤1μL/L

    12000μL/L

    ±10%

    C2H6

    ≤1μL/L

    12000μL/L

    ±10%

    C2H2

    ≤0.5μL/L

    0.5500μL/L

    ±10%

    CO

    ≤5μL/L

    54000μL/L

    ±10%

    CO2

    ≤25μL/L

    255000μL/L

    ±10%

    H2O

    2%RH

    2100%RH

    ±10%

    3、監測周期

    *小監測周期2小時??砂从脩粜枰我庠O定監測周期。

    4、重復性

    對同一油樣(以乙烯C2H4濃度50μL/L 計算),連續進行5次油中氣體成份分析,試驗結果之間的差異不超過5次平均值的10%。

    5、測量誤差

    對*低檢測限值和*高檢測限值之間氣體含量的油樣進行分析的同時,取同一油樣在氣相色譜儀上檢測,以色譜儀檢測數據為基準,計算測量誤差。

    測量誤差:*低檢測限值或±30%,取兩者*大值。

    6、通信接口

    電氣以太網接口:2個,10M/100M,RJ-45。

    通訊串口:2個,RS485。

    7、外形尺寸

    本產品外形為長方形箱體,采用1.5mm 厚冷板。具體尺寸如下:1400mmí720mmí420mm。

    2.2環境條件

    1、環境溫度:-40°C~+55°C;

    相對濕度:5%~95%無冷凝;

    大氣壓力:80kPa ~110kPa;

    4、海拔高度:0~3000m。

    2.3絕緣性能

    1、絕緣電阻

    A、在標準試驗環境下,絕緣電阻符合表2的要求。

    表2標準試驗環境下絕緣電阻要求

    額定電壓Ur

    絕緣電阻值

    Ur≤60V

    ≥5MΩ

    Ur>60V

    ≥5MΩ

    注:與二次設備及外部回路直接連接的端口回路,絕緣電阻采用Ur > 60V的要求

    B、在溫度(+40±2)°C,相對濕度(93±3)%恒定濕熱試驗環境下,絕緣電阻符合表3的要求。

    表3恒定濕熱環境下絕緣電阻要求

    額定電壓Ur

    絕緣電阻值

    Ur≤60V

    ≥1MΩ

    Ur>60V

    ≥1MΩ

    注:與二次設備及外部回路直接連接的端口回路,絕緣電阻采用Ur > 60V的要求

    2、介質強度

    在標準大氣條件下,介質強度符合表4要求。

    表4介質強度要求

    額定電壓Ur

    試驗電壓有效值

    Ur≤60V

    0.5kV

    Ur>60V

    2.0kV

    注:與二次設備及外部回路直接連接的端口回路,介質強度采用Ur > 60V的要求

    3、沖擊電壓

    在標準大氣條件下,在電源及信號端口對外殼之間施加標準雷電沖擊電壓。當額定電壓Ur>60V時,試驗電壓為5kV;當額定電壓Ur≤60V時,試驗電壓為1kV。裝置無擊穿及元器件損壞現象。

    2.4機械性能

    1、振動

    抗振動:5Hz~17Hz    0.12″雙峰位移

    17Hz~640Hz  1.7峰-峰加速度

    2、沖擊與碰撞

    抗沖擊:10G峰-峰加速度(12ms)

    2.5抗干擾能力

    1、承受靜電放電抗擾度試驗

    裝置的外殼端口能承受GB/T 17626.2-2006中規定的試驗等級為4級的靜電放電抗擾度試驗。同時,干擾消失后,裝置正常工作。

    2、承受輻射電磁場抗擾度試驗

    裝置的外殼端口能承受GB/T 17626.8-2008中規定的試驗等級為5級的工頻磁場、GB/T 17626.9-1998中規定的試驗等級為5級的脈沖磁場抗擾度試驗。同時,干擾消失后,裝置正常工作。

    3、承受射頻電磁場抗擾度試驗

    裝置的外殼端口能承受GB/T 17626.3-2008中規定的試驗等級為5級的射頻電磁場抗擾度試驗。同時,干擾消失后,裝置正常工作。

    4、承受快速瞬變抗擾度試驗

    裝置的電源端口、通信端口、輸入和輸出端口能承受GB/T 17626.4-2008中規定的試驗等級為4級的電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗。同時,干擾消失后,裝置正常工作。

    5、沖擊(浪涌)試驗

    裝置的電源端口、通信端口、輸入和輸出端口能承受GB/T 17262.5-2008中規定的試驗等級為4級的浪涌(沖擊)抗擾度試驗。對電源端口、信號端口施加干擾時,裝置在技術要求規定范圍內能正常運行;對通訊端口施加干擾時,允許通訊暫時中斷,但能自行恢復。無元器件損壞現象。

    6、電壓暫降、短時中斷抗擾度試驗

    裝置能承受GB/T 17626.11-2008中規定的試驗等級為40的持續時間10個周波的電壓暫降、短時中斷抗擾度試驗。

    7、承受阻尼振蕩磁場抗擾度試驗

    裝置的外殼端口能承受GB/T 17626.10中規定的試驗等級為5級的阻尼振蕩磁場抗擾度試驗。同時,干擾消失后,裝置正常工作。

    2.6連續通電

    出廠前,在常溫下進行不小于72h的連續通電試驗,裝置各項參數和性能指標符合企標。

    2.7保障要求

    防護等級:IP56

    3產品功能介紹

    3.1數據采集功能

    運用氣相色譜分析原理,采用真空與電磁振蕩相結合的脫氣技術,應用復合型色譜柱氣體分離方法,使用基于集成傳感技術的檢測器,實現對變壓器油中溶解的多組分氣體H2、CO、CH4、C2H6、C2H4、C2H2的在線檢測,可輔助實現CO2及微水H2O的檢測。

    3.2工作原理

    電力變壓器、電抗器、套管等充油高壓電氣設備,通常采用油、紙\紙板組成絕緣系統。當設備內部發生熱故障、放電性故障或油、紙老化時,會產生多種故障氣體,這些故障氣體溶解于油中。不同類型的故障產生的氣體組份及濃度也不同,因此故障氣體組份可以反映不同類型的故障。利用氣相色譜分析法對故障氣體組份進行定性、定量分析,獲得氣體組份及其含量,實現對變壓器的故障診斷。

    3.3工作流程

    1、變壓器油經閉路循環進入油氣分離室,受檢油樣在真空環境及電磁激振作用下,實現油氣分離。

    2、經冷阱除油后,分離出的故障特性氣體導入氣體定量室后,在載氣的作用下流經色譜柱。利用色譜柱對各個氣體組份具備不同的吸附\解附作用,使故障特性氣體被依次分離。

    3、氣敏傳感器按出峰順序對故障特性氣體逐一進行檢測,并將故障氣體的濃度特性轉換成電信號。

    4、數據處理單元對電信號進行分析處理,分別計算出故障氣體各組份濃度。

    5、通信模塊將氣體組份濃度、載氣壓力狀態、譜圖等數據信息按照TCP/IP、IEC61850通信協議上送過程層網絡,變壓器狀態監測主IED故障診斷系統對色譜數據進行綜合分析診斷,超過設定注意值時進行報警,實現變壓器故障的在線監測。

    3.4系統結構

    圖3-1系統結構在功能上劃分為油樣獲取單元、油氣分離單元、載氣單元、色譜檢測單元、控制與數據處理單元、通信接口單元。


    1、油樣獲取單元

    經油泵強循環從變壓器主油箱取得油樣,并送入脫氣室。

    2、油氣分離單元

    采用真空與電磁振蕩相結合的脫氣方法,將氣體從油中分離出來,并導入定量室。

    3、載氣單元

    為色譜檢測提供流速、流量恒定的流動相,保證色譜分離的準確性和穩定性。

    4、色譜檢測單元

    采用復合型色譜柱及基于集成傳感技術的檢測器,實現多組份氣體的分離和檢測。

    5、控制與數據處理單元

    按照工藝流程實現對控件的順序控制,實現載氣調節、溫度控制,完成信號調理、轉換和數據計算。

    6、通信接口單元

    按照TCP/IP、IEC61850通信協議,將數據信息上傳至過程層網絡。

    3.5數據通信功能

    裝置適用于符合TCP/IP、IEC61850標準的全智能變電站,氣體組份濃度、載氣壓力狀態、二維譜圖等數據信息采用MMS方式傳輸至過程層網絡。

    裝置可提供兩路電氣以太網接口,用于與變壓器狀態監測主IED通訊,或者將數據信息直接上送站端一體化信息平臺。

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    加快推動創新成果落地。國網經研院創新提出靈活資源優化配置等方法,有效破解傳統電網規劃方法難以適應大規模新能源接入的問題,在新疆、青海等地區大規模新能源外送工程前期工作中得到良好應用。自主開創的有源濾波器、幅相校正器、動態電容器強補技術在閩粵聯網、白鶴灘江蘇、湖南500千伏變電站改造等重大工程中實現落地應用。自主研發基于SVG換相的直流輸電技術(SLCC),為破解高比例新能源和弱系統下的直流穩定送出難題提供全新解決方案。牽頭開展自主可控新一代變電站二次系統設計技術研究,指導國家電網公司23座自主可控變電站、326套新一代集控系統落地應用。

    不斷夯實創新體系構建。國網經研院聚力打造高質量研發創新平臺,其中,國家能源特高壓直流輸電工程成套設計研發(實驗)中心作為國家電網公司自主研發規劃設計科研創新平臺,在國家能源局考核評價中獲評優秀"。在國家電網公司優化實驗室布局背景下獲批電網形態與源網荷儲協同規劃"3個公司實驗室。在源網荷儲協同規劃等領域獲批3支國家電網公司新型電力系統科技攻關團隊。深化縱向貫通、橫向支撐"的三級經研體系建設,系統推進新型電力系統規劃設計科技創新。


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