浏览次数：308一、立项背
对于大型电力变压器，目前几乎大多是用油来绝缘和散热，变压器油与油中的固体有机绝缘材料在运行电压下因电、热、氧化和局部电弧等多种因素作用会逐渐变质，裂解成低分子气体，变压器内部存在的潜伏性过热或放电故障又会加快产气的速率。随着故障的缓慢发展，裂解出来的气体形成气泡在油中经过对流、扩散作用，就会不断地溶解在油中。同一类性质的故障，其产生的气体量随故障的严重程度而异。由此可见，油中溶解气体的组分和含量在一定程度上反映出变压器绝缘老化或故障的程度，可以作为反映电气设备电气异常的特征量
溶解气体分析(Dissolved Gas Analysis简称DGA)是诊断变压器内部故障的最主要技术手段之一。根据GB/T7252-2001《变压器油中溶解气体分析和判断导则》，可以通过分析油中7种分析组分H2、C2H2、C2H4、C2H6、CH4、CO和CO2的含量来判断并分析故障。变压器油中溶解的各种气体成分的相对数量和形成速度主要取决于故障点能量的释放形式及故障的严重程度，所以根据分析结果可以进一步判断设备内部是否存在异常，推断故障类型及故障能量等。众所周知，局部放电的在线监测方法因受现场电磁场干扰的困扰，放电量的检测、放电源的确定等目前都尚未完全解决。DGA由于能够在变压器运行的过程中进行故障诊断，不受外界电场和磁场的影响，而且可以发现油设备中一些用局部放电法所不能发现的局部性过热等缺陷，其结果反映变压器的潜伏性故障比较灵敏，并且易于在线实现，具有重要的现实意义和实用价值
二、内涵和主要方
项目研究采用理论方法研究、实验研究结合现场试验的方法对基于TDLAS变压器DGA在线监测装置的结构分步进行设计、优化；通过实验确定激光器的技术参数，分析不同的气体对激光器光谱吸收的影响；优化测量原理，获得有效的激光吸收谱信号，形成功能样机。建立示范工程，并在内、外部市场推广应用
三、基本原
变压器DGA方法的实现包括两个核心的技术环节，第一个是油中溶解气体的分离，该环节是气体定量检测的前提，往往会成为系统最大的误差来源，它的可靠性是保障DGA结果可靠性的关键；第二个是油中溶解气体的定量检测，该环节决定了系统可以检测的故障气体种类以及可以检测的浓度范围，以及利用此系统进行DGA的难易程度，通常这一环节给出的信息越多，越精确，越有助于变压器早期故障的判断。因此，变压器DGA技术的关键在于获得高效稳定的脱气单元以及高灵敏度、性能优越、气体检测种类齐全的气体检测单元
和传统的气相色谱分析仪比较，本设备采用了领先的“负压-恒温-动态顶空平衡”法进行油气分离。并采用波长调制光谱技术，提出了基于TDLAS的多组分气体在线监测系统
四、创新点和值得学习借鉴之
（1）系统密闭性好，提供负压检测环境，设置压力在0.5atm下。提高脱气装置被测气体的脱出含量，并保持脱气一致性。负压环境同时降低气体在油中的含量，通过长时间的负压静置使油达到回输变压器标准。同时在气体检测中，降低气体吸收的谱线宽度，降低不同气体间的交叉干扰，大大提高脱出同物质的量的气体的测量精度
（2）恒温测量气室与恒温脱气瓶设计，全部设置温度在50摄氏度，提高脱气效率，并保持脱气的一致性。在负压静止油处理时，提高脱气瓶温度，降低气体与水分在油中的含量。较高的温度也提升气体吸收峰强度，提升测量精度，恒温同时保证了气体检测的重复性
（3）引入免校准的波长调制光谱（WMS-2f/1f）技术，实现光强归一化。消除了激光输出强度，光电增益和透射光强起伏等影响。也就是消除了未过滤干净的油雾，温度与半导体老化对激光器输出光强，温度对光电探测器光电转换比例的影响，实现免校准，减少寿命周期内标定次数
五、实施应用前后效果（益）情况对
对变压器油中溶解气体的监测从最初的实验室离线取样监测逐步发展为在线监测，油气分离从机械振荡到膜过滤，再到动态顶空平衡法，测量技术从油色谱到光声光谱，从最开始的看稳定趋势到现在的高精度及宽范围，从油气分离与测量分开进行到现在的无缝连接。目前行业在探索的是精度高、范围广、稳定性好，价格便宜，结构简单，安装维护少的新的在线测量技术产品，基于TDLAS变压器油中溶解气体是目前的前沿研究
六、可推广应用范
2005-2013年，我国变压器累计产量为104.34亿千伏安，年复合增长率达到11.64%。我国变压器制造业现已成为一个年产值超过600亿元、年产量超过15亿千伏安的大产业，可见变压器的市场巨大。目前变压器油中气体测量实验室仪器用的基本都是采用油色谱方法，主要的生产厂家有岛津，安捷伦，河南中分。在线测量产品主要有GE的TRANSFIX采用光声光谱法，国内的有河南中分，宁波理工，上海思源，这些厂家基本占据了已有的市场，但是未安装在线测量的变压器仍占大多数，因而市场需求量很大