电气化铁道壁挂式牵引变压器油中溶解气体在线监测系统的研究

王福山

（中国铁路哈尔滨局集团有限公司供电处，黑龙江 哈尔滨150006）

本文提供了一种可变脱气量绝缘油中气体在线分离装置及壁挂式分析系统，其通过智能油循环模块实现油样循环，通过油气平衡模块实现油样和特征气体的平衡，油气平衡过程中不会产生油雾，且能随时停止，整个系统元器件少，通过控制模块自动控制，根据气体分析模块的容积可以自行调整脱气量，并且在进行二次检测时无需对整个系统进行吹扫置换，大大缩减油气分离时间，提高了检测效率。

1 变压器油中溶解气体在线监测原理

该系统以油中溶解气体为监测对象，应用在线自动油气分离单元来实施自动脱气，因此就能够将油对气体进行溶解的自动分析装置结构实现简化。油中气体脱出需要在电路中实现，进入特制色谱柱进行分离，分离出的气体使用特定检测器进行检测。数据采集装置采集气体电信号并进行一系列处理和分析，最终确定油中溶解气体的含量是否处在正常的范围。

2 变压器在线监测油气分离基本要求

在对变压器多种气体检测过程中，油中析取气体非常重要。英国中央发电局（CEGB）认为产生测量误差的原因多半是在脱气阶段。实现变压器油中多种气体在线监测基本要求：（1）对于油气分离模块需要确保其能够在线以及自动对油中进行溶解气体，同时还不会对变压器油箱中的油产生污染。（2）油气平衡时间也很短，通常不能超过24 h，变压器在运行中所产生的一些紧急状况需要在线监测系统对其实施保护，例如，内部故障产生的速度很快，就需要在线监测系统能够对其实现分离时间大于2 h。（3）油气分离的关键元件使用寿命应能满足在线监测产品正常使用周期，一般情况下应该大于六年。其元件极少，控制简单，不产生油雾，不污染油，无需油定量，脱气量可自适应调整，根据气体分析模块的容积自动调整脱气量，并且上次脱气残留的油样和特征气体无需吹扫置换，不会影响下次分析结果，大大缩减油气分离时间，检测精度更高。同时另一目的在于提供一种壁挂式可变脱气量绝缘油中气体在线分析系统，其可以快速、精确实现电力设备的油气分离检测。

3 电气化铁道壁挂式牵引变压器油中溶解气体在线监测系统分析

实例提供的壁挂式可变脱气量绝缘油中气体在线分析系统101的装配图如图1。本实例中，由于可变脱气量绝缘油中气体在线分离装置110中的电磁阀等元器件少，整个可变脱气量绝缘油中气体在线分离装置110的体积很小，保证了该系统101的体积很小。具体而言，图2是本系统101中电力设备100优选实施方式的装配图。本优选实施方式中，采用单法兰结构，伸缩螺纹套管103的一端安置于该系统101的底部，另一端则伸至地面形成支撑，用于支撑可变脱气量绝缘油中气体在线分析系统101。

该系统在线分离装置110的体积为200 mm×200 mm×200 mm。其中气体分析模块200可以采用利用气相色谱原理进行分析的气相色谱分析模块，以上方案组成的壁挂式绝缘油中气体在线分析系统101体积在400 mm×300 mm×200 mm以内。相比于现有技术中的绝缘油中气体在线分析系统动辄近200公斤的重量，体积动辄在1 200 mm×600 mm×500 mm以上的尺寸，本实例提供的壁挂式可变脱气量绝缘油中气体在线分析系统101重量很轻，体积很小，故可以采用悬挂式的结构固定在电力设备100。此处所指的电力设备100是指油浸式电力设备，例如变压器、电抗器，套管，互感器等油浸式电力设备。

图1 壁挂式可变脱气量绝缘油中气体在线分析系统101的装配图

图2 电力设备100优选实施方式的装配图

这样设置的好处在于：电力设备100的体积重量较大，在进行油气在线分析时，现有技术为基础的绝缘油中气体在线分析系统由于体积大，质量重，且需要浇筑水泥地基、并且安放在离变压器本体5 m开外的地方，铺设长距离油管，在严寒地带需要对油管保温及加热控制，占用大量空间和使用大量人工，极不方便；由于现有技术的分析系统只能安装在离变压器距离5 m以外的水泥地基上，导致绝缘油经过长距离的油管后温度和粘度都与变压器本体出现差别，失去在线监测的实际意义。此外每次取样分析时间长，采用壁挂式的连接结构，可变脱气量绝缘油中气体在线分析系统101可以直接固定在电力设备上，占用空间少，无需浇筑水泥地基，无需铺设长距离油管，安装方便且绝缘油的流动路径短，监测得到的信息能与变压器中的实际情况一致。

4 结束语

相对于铁路运输来讲，电气化铁道供电牵引变压器的研究有很重要的作用，其在实际的应用中不仅能够使得供电运行更加稳定，能源运输能力提升，而且还能够实现对电力系统的补偿。