電氣化鐵道壁掛式牽引變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究

王福山

（中國鐵路哈爾濱局集團有限公司供電處，黑龍江 哈爾濱150006）

本文提供了一種可變脫氣量絕緣油中氣體在線分離裝置及壁掛式分析系統(tǒng)，其通過智能油循環(huán)模塊實現(xiàn)油樣循環(huán)，通過油氣平衡模塊實現(xiàn)油樣和特征氣體的平衡，油氣平衡過程中不會產(chǎn)生油霧，且能隨時停止，整個系統(tǒng)元器件少，通過控制模塊自動控制，根據(jù)氣體分析模塊的容積可以自行調(diào)整脫氣量，并且在進行二次檢測時無需對整個系統(tǒng)進行吹掃置換，大大縮減油氣分離時間，提高了檢測效率。

1 變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測原理

該系統(tǒng)以油中溶解氣體為監(jiān)測對象，應(yīng)用在線自動油氣分離單元來實施自動脫氣，因此就能夠?qū)⒂蛯怏w進行溶解的自動分析裝置結(jié)構(gòu)實現(xiàn)簡化。油中氣體脫出需要在電路中實現(xiàn)，進入特制色譜柱進行分離，分離出的氣體使用特定檢測器進行檢測。數(shù)據(jù)采集裝置采集氣體電信號并進行一系列處理和分析，最終確定油中溶解氣體的含量是否處在正常的范圍。

2 變壓器在線監(jiān)測油氣分離基本要求

在對變壓器多種氣體檢測過程中，油中析取氣體非常重要。英國中央發(fā)電局（CEGB）認(rèn)為產(chǎn)生測量誤差的原因多半是在脫氣階段。實現(xiàn)變壓器油中多種氣體在線監(jiān)測基本要求：（1）對于油氣分離模塊需要確保其能夠在線以及自動對油中進行溶解氣體，同時還不會對變壓器油箱中的油產(chǎn)生污染。（2）油氣平衡時間也很短，通常不能超過24 h，變壓器在運行中所產(chǎn)生的一些緊急狀況需要在線監(jiān)測系統(tǒng)對其實施保護，例如，內(nèi)部故障產(chǎn)生的速度很快，就需要在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)ζ鋵崿F(xiàn)分離時間大于2 h。（3）油氣分離的關(guān)鍵元件使用壽命應(yīng)能滿足在線監(jiān)測產(chǎn)品正常使用周期，一般情況下應(yīng)該大于六年。其元件極少，控制簡單，不產(chǎn)生油霧，不污染油，無需油定量，脫氣量可自適應(yīng)調(diào)整，根據(jù)氣體分析模塊的容積自動調(diào)整脫氣量，并且上次脫氣殘留的油樣和特征氣體無需吹掃置換，不會影響下次分析結(jié)果，大大縮減油氣分離時間，檢測精度更高。同時另一目的在于提供一種壁掛式可變脫氣量絕緣油中氣體在線分析系統(tǒng)，其可以快速、精確實現(xiàn)電力設(shè)備的油氣分離檢測。

3 電氣化鐵道壁掛式牽引變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)分析

實例提供的壁掛式可變脫氣量絕緣油中氣體在線分析系統(tǒng)101的裝配圖如圖1。本實例中，由于可變脫氣量絕緣油中氣體在線分離裝置110中的電磁閥等元器件少，整個可變脫氣量絕緣油中氣體在線分離裝置110的體積很小，保證了該系統(tǒng)101的體積很小。具體而言，圖2是本系統(tǒng)101中電力設(shè)備100優(yōu)選實施方式的裝配圖。本優(yōu)選實施方式中，采用單法蘭結(jié)構(gòu)，伸縮螺紋套管103的一端安置于該系統(tǒng)101的底部，另一端則伸至地面形成支撐，用于支撐可變脫氣量絕緣油中氣體在線分析系統(tǒng)101。

該系統(tǒng)在線分離裝置110的體積為200 mm×200 mm×200 mm。其中氣體分析模塊200可以采用利用氣相色譜原理進行分析的氣相色譜分析模塊，以上方案組成的壁掛式絕緣油中氣體在線分析系統(tǒng)101體積在400 mm×300 mm×200 mm以內(nèi)。相比于現(xiàn)有技術(shù)中的絕緣油中氣體在線分析系統(tǒng)動輒近200公斤的重量，體積動輒在1 200 mm×600 mm×500 mm以上的尺寸，本實例提供的壁掛式可變脫氣量絕緣油中氣體在線分析系統(tǒng)101重量很輕，體積很小，故可以采用懸掛式的結(jié)構(gòu)固定在電力設(shè)備100。此處所指的電力設(shè)備100是指油浸式電力設(shè)備，例如變壓器、電抗器，套管，互感器等油浸式電力設(shè)備。

圖1 壁掛式可變脫氣量絕緣油中氣體在線分析系統(tǒng)101的裝配圖

圖2 電力設(shè)備100優(yōu)選實施方式的裝配圖

這樣設(shè)置的好處在于：電力設(shè)備100的體積重量較大，在進行油氣在線分析時，現(xiàn)有技術(shù)為基礎(chǔ)的絕緣油中氣體在線分析系統(tǒng)由于體積大，質(zhì)量重，且需要澆筑水泥地基、并且安放在離變壓器本體5 m開外的地方，鋪設(shè)長距離油管，在嚴(yán)寒地帶需要對油管保溫及加熱控制，占用大量空間和使用大量人工，極不方便；由于現(xiàn)有技術(shù)的分析系統(tǒng)只能安裝在離變壓器距離5 m以外的水泥地基上，導(dǎo)致絕緣油經(jīng)過長距離的油管后溫度和粘度都與變壓器本體出現(xiàn)差別，失去在線監(jiān)測的實際意義。此外每次取樣分析時間長，采用壁掛式的連接結(jié)構(gòu)，可變脫氣量絕緣油中氣體在線分析系統(tǒng)101可以直接固定在電力設(shè)備上，占用空間少，無需澆筑水泥地基，無需鋪設(shè)長距離油管，安裝方便且絕緣油的流動路徑短，監(jiān)測得到的信息能與變壓器中的實際情況一致。

4 結(jié)束語

相對于鐵路運輸來講，電氣化鐵道供電牽引變壓器的研究有很重要的作用，其在實際的應(yīng)用中不僅能夠使得供電運行更加穩(wěn)定，能源運輸能力提升，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)對電力系統(tǒng)的補償。