電氣化鐵道壁掛式牽引變壓器油中溶解氣體在線監測系統的研究

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，其通過智能油循環模塊實現油樣循環，通過油氣平衡模塊實現油樣和特征氣體的平衡，油氣平衡過程中不會產生油霧，且能隨時停止，整個系統元器件少，通過控制模塊自動控制，根據氣體分析模塊的容積可以自行調整脫氣量，并且在進行二次檢測時無需對整個系統進行吹掃置換，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測原理

該系統以油中溶解氣體為監測對象，應用在線自動油氣分離單元來實施自動脫氣，因此就能夠將油對氣體進行溶解的自動分析裝置結構實現簡化。油中氣體脫出需要在電路中實現，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。數據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。英國中央發電局（CEGB）認為產生測量誤差的原因多半是在脫氣階段。實現變壓器油中多種氣體在線監測基本要求：（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生的一些緊急狀況需要在線監測系統對其實施保護，例如，內部故障產生的速度很快，就需要在線監測系統能夠對其實現分離時間大于2 h。（3）油氣分離的關鍵元件使用壽命應能滿足在線監測產品正常使用周期，一般情況下應該大于六年。其元件極少，控制簡單，不產生油霧，不污染油，無需油定量，脫氣量可自適應調整，根據氣體分析模塊的容積自動調整脫氣量，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，其可以快速、精確實現電力設備的油氣分離檢測。

3 電氣化鐵道壁掛式牽引變壓器油中溶解氣體在線監測系統分析

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101的體積很小。具體而言，圖2是本系統101中電力設備100優選實施方式的裝配圖。本優選實施方式中，采用單法蘭結構，伸縮螺紋套管103的一端安置于該系統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101。

該系統在線分離裝置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101體積在400 mm×300 mm×200 mm以內。相比于現有技術中的絕緣油中氣體在線分析系統動輒近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101重量很輕，體積很小，故可以采用懸掛式的結構固定在電力設備100。此處所指的電力設備100是指油浸式電力設備，例如變壓器、電抗器，套管，互感器等油浸式電力設備。

圖1 壁掛式可變脫氣量絕緣油中氣體在線分析系統101的裝配圖

圖2 電力設備100優選實施方式的裝配圖

這樣設置的好處在于：電力設備100的體積重量較大，在進行油氣在線分析時，現有技術為基礎的絕緣油中氣體在線分析系統由于體積大，質量重，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，鋪設長距離油管，在嚴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；由于現有技術的分析系統只能安裝在離變壓器距離5 m以外的水泥地基上，導致絕緣油經過長距離的油管后溫度和粘度都與變壓器本體出現差別，失去在線監測的實際意義。此外每次取樣分析時間長，采用壁掛式的連接結構，可變脫氣量絕緣油中氣體在線分析系統101可以直接固定在電力設備上，占用空間少，無需澆筑水泥地基，無需鋪設長距離油管，安裝方便且絕緣油的流動路徑短，監測得到的信息能與變壓器中的實際情況一致。

4 結束語

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，其在實際的應用中不僅能夠使得供電運行更加穩定，能源運輸能力提升，而且還能夠實現對電力系統的補償。