一种基于真空搅拌器的变压器油色谱在线监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电压器故障监测技术领域，具体是一种基于真空搅拌器的变压器油色谱在线监测系统。
【背景技术】
[0002]我国电力行业正在向大机组、大容量、高电压等级电网发展，对电力安全、经济运行提出了更高要求电力高压设备是电网稳定可靠运行的关键对保障社会正常生产和企业正常运行具有重要意义。高电压、大容量的电力变压器是输变电系统中最关键的设备，在实际运行中会受到电、热、机械、环境等各种因素的影响，绝缘性能可能发生劣化，安全性能下降，甚至导致发生故障，从而引起局部乃至大面积停电等重大电力事故，造成巨大的直接或间接经济损失和社会影响。因此，对电力高压设备进行必要的监测，保证其稳定运行，对电力系统运行的可靠性、安全性具有重要意义。
[0003]实施电力变压器故障诊断，对于提高整个电力系统安全运行的可靠性是非常必要的。变压器存在局部过热或局部放电时，故障部位的绝缘油或固体绝缘物将会分解出小分子烃类气体(如CH4、C2H6, C2H4, C2H2等)和其他气体(如H 2、CO、0)2等)。上述每种气体在油中的浓度和油中可燃气体的总浓度(TCG)均可作为变压器设备内部故障诊断的指标。
[0004]一直以来油中溶解气体采用气相色谱法分析作为故障诊断的常用方法来判断油浸类电力设备的运行状况。其主要优点是能够提供油中溶解的各种气体浓度的定量分析。但其操作过程复杂，需要大量熟练的专业人员进行跟踪检测分析。另外，为了使气相色谱能够稳定地工作，需要较长的准备时间(一般需提前几个小时通载气使气流稳定)，从而导致较高的运行管理费用。随着我国电力向大电网、大机组、高容量、高电压等级的迅猛发展，对关键电力设备运行状态的实时把握提出越来越高的技术要求，变压器油色谱在线监测从本质上改变了传统的变压器油检测方式，不但提高了企业管理运营效率，也有效保障了变压器运行的安全可靠性。
[0005]变压器油色谱在线监测系统中的油气分离装置对于变压器绝缘油中气体组分检测以及变压器安全起到至关重要的作用。油气分离装置使用的原理可以直接影响脱气效率，如果脱气效率低，则检测结果不能代表变压器绝缘油中气体的真实情况，可引起误报警或者漏报警。
[0006]目前常用的油气分离方法主要有薄膜/毛细管渗透法、真空脱气法、顶空分离法。薄膜/毛细管渗透法的平衡时间较长，虽然日常的维护工作量较小，但需要定期进行更换，以免薄膜老化或受油中杂质的污染导致渗透效率下降，运行维护费用较高。真空脱气法油气分离速度快、可实现连续脱气，但对于油中气泡的处理效率不高，容易引起误报警或漏报警。顶空分离法分为静态顶空式和动态顶空式，静态顶空式具有效率高、重复性好的优点；采用循环取油方式，油样具有代表性；但由于顶空方式的油样与气样之间没有隔离，脱出的气样中会含有少量的油蒸汽，会对色谱柱产生污染，降低色谱柱的使用寿命。动态顶空式的脱气速度、效率和重复性较高，但由于要不断通入载气，不能使用循环油样，以免载气进入变压器本体油箱，因此油样代表性差，且需要不断的通入载气且不能使用循环油样，对载气的消耗较大。
[0007]另外在变压器油色谱在线监测技术领域，市场上的同类产品都需要外置载气瓶，以供油色谱脱气和气相分离。载气瓶存在储气量变化的缺点。根据国家电网的最新指导意见(变电设备在线监测装置质量提升方案)中提到，变压器油色谱监测周期是2个小时，即现场设置每两个小时采样一次。通过连续的不间断的测量，以发现突发性故障特征气体升高的现象。根据以前的导则要求，变压器油色谱采样装置的采集周期是每天一次，而现在的目标最少每天12次，这使每瓶载气的使用寿命由半年缩短为一个月。其中载气的使用频率高，使得每瓶载气的实际使用周期大大降低，不得不频繁更换载气。这远远满足不了现场的使用要求。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种基于真空搅拌器的变压器油色谱在线监测系统，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0009]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
一种基于真空搅拌器的变压器油色谱在线监测系统，包括数据采集器和主控计算机数据处理与故障诊断系统；所述数据采集器包括油气分离器、色谱柱、气敏传感器和CPU，油气分离器的采样端连接变压器，油气分离器的输出端经过冷阱连接至色谱柱，色谱柱的输出端连接至气敏传感器，气敏传感器的输出端连接至CPU ;所述数据采集器通过通讯网络连接至主控计算机数据处理与故障诊断系统；所述油气分离器内设有真空搅拌振荡脱气装置；所述数据采集器内设有载气发生模块。
[0010]作为本发明进一步的方案:所述真空搅拌振荡脱气装置包括壳体，所述壳体下方的侧壁上设有与壳体内部的油室相通的出油孔，且出油孔的上方设有出气孔；所述油室的底部设有搅拌振子，壳体的底部设有与搅拌振子相对应的磁力装置；磁力装置与搅拌振子构成磁力搅拌机，所述油室内设有密闭活塞，密闭活塞通过螺杆传动连接步进电机。
[0011]作为本发明再进一步的方案:所述壳体采用不锈钢或者铝合金制成。
[0012]作为本发明再进一步的方案:所述出油孔和出气孔上设有开关阀门。
[0013]作为本发明再进一步的方案:所述载气发生模块由气源发生装置、载气存储装置和载气净化装置组成，气源发生装置将空气压缩后送入载气存储装置，载气存储装置内存储的载气经载气净化装置净化处理后送入真空搅拌振荡脱气装置。
[0014]作为本发明再进一步的方案:所述气敏传感器为集成传感器。
[0015]作为本发明再进一步的方案:所述色谱柱采用复合色谱柱。
[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果是:1、该基于真空搅拌器的变压器油色谱在线监测系统通过真空搅拌振荡脱气装置进行油气分离，真空搅拌振荡脱气装置采用的真空与搅拌振荡相结合的脱气技术可在低真空度条件下，利用搅拌的振子与溶质的真空挥发共同形成溶解气体的循环自激，在无任何介质介入的前提下，实现变压器油溶解气体的快速有效分离。脱气效率高、时间短、重复性好，避免对变压器绝缘油的污染，在油循环过程中，避免夹杂气泡回注到变压器本体，保证变压器运行安全；2、该基于真空搅拌器的变压器油色谱在线监测系统使用载气发生模块取代传统的载气瓶，为监测系统提供稳定的载气，保证监测系统数据的准确性，且避免了频繁更换载气瓶，使用方便；3、该基于真空搅拌器的变压器油色谱在线监测系统通过冷阱去除混合气体中的油蒸汽，避免油蒸汽对色谱柱造成污染，传统通常采用活性剂(如活性炭等)对混合气体中的油蒸汽进行吸附过滤，虽然能够有效降低油气对色谱柱污染，但活性剂的活化再生特性无法满足在线监测系统长时期稳定运行要求；4、该基于真空搅拌器的变压器油色谱在线监测系统的气敏传感器为集成传感器，敏感元件和控制电路集成在独特的陶瓷硅芯片上，对应设计的故障气体受检气室，具有最小的死体积，可大大提高检测灵敏度，和FID、TCD传感器相比，具有不怕中毒、寿命长等优点，和其他非色谱检测法对比，检测器构造简单，体积小巧，检测灵敏度高；5、该基于真空搅拌器的变压器油色谱在线监测系统的色谱柱采用复合色谱柱，用复合单柱取代双柱，简化系统结构，复合色谱柱在一定温度环境下，可有效分离H2、CO、CH4, C2H6, C2H4, C2H2等故障气体，且在不同恒温条件下，各气体出峰面积不变，不影响系统数据处理的捕峰条件，并具有柱效率高，抗污染性能好，使用寿命长等特点。
【附图说明】
[0017]图1为基于真空搅拌器的变压器油色谱在线监测系统的结构示意图。
[0018]图2为基于真空搅拌器的变压器油色谱在线监测系统中载气发生模块与真空搅拌振荡脱气装置的连接关系示意图。
[0019]图3为基于真空搅拌器的变压器油色谱在线监测系统中真空搅拌振荡脱气装置的结构示意图。
[0020]图中:1-变压器、2-数据采集器、3-油气分离器、4-冷阱、5-色谱柱、6_气敏传感器、7-CPU、8-通讯网络、9-主控计算机数据处理与故障诊断系统、10-气源发生装置、11-载气存储装置、12-载气净化装置、13-真空搅拌振荡脱气装置、31-油室、32-出油孔、33-出气孔、34-密闭活塞、35-步进电机、36-搅拌振子、37-磁力装置、38-壳体、39-螺杆。
【具体实施方式】
[0021]下面结合【具体实施方式】对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
[0022]请参阅图1-3，一种基于真空搅拌器的变压器油色谱在线监测系统，包括数据采集器2和主控计算机数据处理与故障诊断系统9 ;所述数据采集器2包括油气分离器3、色谱柱5、气敏传感器6和CPU 7，油气分离器3的米样端连接变压器1，油气分离器3米集变压器I内的变压器油，并对变压器油进行油气分离得到混合气体，油气分离器3的输出端经过冷阱4连接至色谱柱5，混合气体中的油蒸汽被冷阱4除杂，得到混合特征气体，混合特征气体在载气作用下经过色谱柱，通过色谱柱对不同气体的不同亲和力作用，使故障特征气体依次被分离，色谱柱5的输出端连接至气敏传感器6，气敏传