CN113341021A - 一种色谱-光谱联用的变压器油气在线监测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种色谱‑光谱联用的变压器油气在线监测方法及系统。本发明应用一个辅助气源和一根短色谱柱，把变压器油气先分离为两团，从而把甲烷、乙烷进行分离，彻底解决了光谱法中两者相互干扰的问题，提高检测性能。具体包括以下步骤：吹扫：首先使得辅助气体经第一控制阀、第五控制阀、色谱柱、第四控制阀、定量管、第三控制阀；将变压器油通过油路循环单元输送至到油气分离单元内进行油气分离；样品气由定量管进入色谱柱进行分离；包含甲烷、一氧化碳的第一团气进入光谱检测室后关闭第五控制阀，进行光谱分析；第一团气分析结束后，打开第五控制阀将第二团气进入光谱检测室进行检测；将所得光谱测量数据进行上传、分析。

Description

一种色谱-光谱联用的变压器油气在线监测方法及系统
技术领域
本发明涉及变压器油气在线监测技术领域，尤其涉及一种色谱-光谱联用的变压器油气在线监测方法及系统。
背景技术
大型电力变压器是发电站的核心设备之一，一旦发生故障，将对电站的安全运行造成重大影响，因此，对变压器故障进行监测至关重要。变压器在正常运行状态下，油和固体绝缘部分会逐渐老化、变质，并分解出少量的气体，当变压器内部发生过热性故障、放电性故障或内部绝缘受潮时，这些气体的含量会迅速增加，变压器油气在线监测是监测运行变压器状况的一种有效方法，利用在线监测装置能尽早发现变压器内部存在的潜伏性故障并可随时掌握故障的发展情况。
变压器油气在线监测要求越来越高，目前色谱法和光谱法都有应用，但是各有优缺点，色谱法载气消耗量大，半年左右就需要更换钢瓶。色谱柱存在污染失效问题；光谱法成本较高，目前甲烷和乙烷交叉干扰问题未能有效解决。
为此我们提出一种色谱-光谱联用的变压器油气在线监测方法及系统来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在“色谱法载气消耗量大，半年左右就需要更换钢瓶。色谱柱存在污染失效问题；光谱法成本较高，目前甲烷和乙烷交叉干扰问题未能有效解决”的缺点，而提出一种色谱-光谱联用的变压器油气在线监测方法及系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种色谱-光谱联用的变压器油气在线监测方法，具体包括以下步骤：
S1：吹扫：首先使得辅助气体经第一控制阀、第五控制阀、色谱柱、第四控制阀、定量管、第三控制阀，最终通过控制第二控制阀将循环后的辅助气体进行排空，进一步的使得色谱柱得以净化；
S2：油气分离：将变压器油通过油路循环单元输送至到油气分离单元内进行油气分离，分离后的油气送入回流管路重新分配至油路循环单元进行二次循环分离，然后再切换第三控制阀、第四控制阀，通过气泵从油气分离单元内取气；
S3：进样：辅助气体经第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀把定量管中样品气经第四控制阀送入色谱柱进行分离，色谱柱根据变压油气中所分离出的不同气体的亲和性的区别进行填充对应分离物质，然后将混合气体中的每种气体一段一段分离出来；
S4:打开第五控制阀，将第一团包含：CO、CH4的气体送入至光谱检测室后关闭第五控制阀，进行光谱分析；
S5：第一团气分析结束后，再次切换第五控制阀，将第二团包含：CH、CH、CH的气体的转移至光谱测量气室后进行光谱分析；
S6：将所得光谱测量数据进行上传、分析，实现对变压器油气的标志性气体进行监测，根据监测结果得出变压器内部的发热和放电性故障报告。
优选的，所述S1过程中所用的辅助气体为氮气，其纯度不低于99％。
一种应用于如上所述的色谱-光谱联用的变压器油气在线监测方法的监测系统，包括油气分离单元与光谱测量气室，所述油气分离单元的气体输出口与气泵相连接，所述气泵的输出端通过管道依次连接有第三控制阀、第二控制阀、第一控制阀，所述第一控制阀通过管道连接有第五控制阀，所述第五控制阀与光谱测量气室相连通，所述第五控制阀通过色谱柱连通有第四控制阀，所述第四控制阀与第三控制阀之间连通有定量管。
优选的，所述第一控制阀用于辅助气体的进入，所述第二控制阀用于辅助气体的排出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明应用一个辅助气源和一根短色谱柱，把变压器油气先分离为两团气体，一团包含CO、CH4，另一团包含三种C2烃类，从而把甲烷、乙烷进行分离，彻底解决了光谱法中两者相互干扰的问题，提高检测性能。
2、本发明由于甲烷、乙烷分离后不存在干扰问题，就可以使用普通黑体辐射红外光源进行光谱分析，无需要昂贵的激光光源，且本发明色谱分离和色谱柱再生时间很短，大大节省载气用量，气瓶使用时间大大增长。
3、色谱柱可以在线反吹净化，使用寿命周期长，色谱柱可以吸附高沸点组分(水分及C3以上烃类)，一方面可以排除其对光学窗口污染，同时减少对甲烷乙烷测试干扰。
附图说明
图1为本发明提出的一种色谱-光谱联用的变压器油气在线监测方法的流程示意图；
图2为本发明提出的一种色谱-光谱联用的变压器油气在线监测系统的系统框图。
图中：1、油气分离单元、2-光谱测量气室、3-第一控制阀、4-第二控制阀、5-第三控制阀、6-气泵、7-定量管、8-第四控制阀、9-色谱柱、10-第五控制阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-2，一种色谱-光谱联用的变压器油气在线监测方法，具体包括以下步骤：
S1：吹扫：首先使得纯度不低于99％的辅助气体(氮气)经第一控制阀3、第五控制阀10、色谱柱9、第四控制阀8、定量管7、第三控制阀5，最终通过控制第二控制阀4将循环后的辅助气体进行排空，进一步的使得色谱柱9得以净化；
S2：油气分离：将变压器油通过油路循环单元输送至到油气分离单元内进行油气分离，分离后的油气送入回流管路重新分配至油路循环单元进行二次循环分离，然后再切换第三控制阀5、第四控制阀8，通过气泵6从油气分离单元1内取气；
S3:进样：辅助气体经第一控制阀3、第二控制阀4、第三控制阀5把定量管7中样品气经第四控制阀8送入色谱柱9进行分离，色谱柱9根据变压油气中分离出的不同气体的亲和性的区别进行填充对应分离物质，然后将混合气体中的每种气体一段一段分离出来；
S4:打开第五控制阀10，将第一团包含：CO、CH4的气体送入至光谱检测室2后关闭第五控制阀10，进行光谱分析；
S5：第一团气分析结束后，再次切换第五控制阀10，将第二团包含：C2H6、C2H2、C2H4的气体的转移至光谱测量气室2后进行光谱分析；
S6：将得光谱测量数据进行上传、分析，与色谱数据进行结合分析，实现对变压器油气的标志性气体进行监测，根据监测结果得出变压器内部的发热和放电性故障报告。
根据上述方法从而成功的将变压器油气先分离为两团，一团包含H2、CO、CH4，另一团包含三种C2(C2H6、C2H2、C2H4)烃类，从而把甲烷、乙烷进行分离，彻底解决了光谱法中两者相互干扰的问题，提高各自的检测性能。
一种应用于如上的色谱-光谱联用的变压器油气在线监测方法的监测系统，包括油气分离单元1与光谱测量气室2，油气分离单元1的气体输出口与气泵6相连接，气泵6的输出端通过管道依次连接有第三控制阀5、第二控制阀4、第一控制阀3，其中第一控制阀3用于辅助气体的进入，第二控制阀4用于辅助气体的排出，第一控制阀3通过管道连接有第五控制阀10，第五控制阀10与光谱测量气室2相连通，第五控制阀10通过色谱柱9连通有第四控制阀8，第四控制阀8与第三控制阀5之间连通有定量管7。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种色谱-光谱联用的变压器油气在线监测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1：吹扫：首先使得辅助气体经第一控制阀(3)、第五控制阀(10)、色谱柱(9)、第四控制阀(8)、定量管(7)、第三控制阀(5)，最终通过控制第二控制阀(4)将循环后的辅助气体进行排空，进一步的使得色谱柱(9)得以净化；
S2：油气分离：将变压器油通过油路循环单元输送至到油气分离单元内进行油气分离，分离后的油气送入回流管路重新分配至油路循环单元进行二次循环分离，然后再切换第三控制阀(5)、第四控制阀(8)，通过气泵(6)从油气分离单元(1)内取气；
S3：进样：辅助气体经第一控制阀(3)、第二控制阀(4)、第三控制阀(5)把定量管(7)中样品气经第四控制阀(8)送入色谱柱(9)进行分离，色谱柱(9)根据变压油气中所分离出的不同气体的亲和性的区别进行填充对应分离物质，然后将混合气体中的每种气体一段一段分离出来；
S4:打开第五控制阀(10)，将第一团包含：CO、CH4的气体送入至光谱检测室(2)后关闭第五控制阀(10)，进行光谱分析；
S5：第一团气分析结束后，再次切换第五控制阀(10)，将第二团包含：C2H6、C2H2、C2H4的气体的转移至光谱测量气室(2)后进行光谱分析；
S6：将所得光谱测量数据进行上传、分析，实现对变压器油气的标志性气体进行监测，根据监测结果得出变压器内部的发热和放电性故障报告。
2.根据权利要求1所述的一种色谱-光谱联用的变压器油气在线监测方法，其特征在于，所述S1过程中所用的辅助气体为氮气，其纯度不低于99％。
3.一种应用于如权利要求1或2所述的色谱-光谱联用的变压器油气在线监测方法的监测系统，包括油气分离单元(1)与光谱测量气室(2)，其特征在于，所述油气分离单元(1)的气体输出口与气泵(6)相连接，所述气泵(6)的输出端通过管道依次连接有第三控制阀(5)、第二控制阀(4)、第一控制阀(3)，所述第一控制阀(3)通过管道连接有第五控制阀(10)，所述第五控制阀(10)与光谱测量气室(2)相连通，所述第五控制阀(10)通过色谱柱(9)连通有第四控制阀(8)，所述第四控制阀(8)与第三控制阀(5)之间连通有定量管(7)。
4.根据权利要求3所述的一种色谱-光谱联用的变压器油气在线监测系统，其特征在于，所述第一控制阀(3)用于辅助气体的进入，所述第二控制阀(4)用于辅助气体的排出。
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