TF-01变压器油氦离子气相色谱仪
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完成单位:深圳供电局有限公司电力科学研究院
登记编号:-
登记年份:2021
发布时间:2021-06-25
唐 峰、方 华、刘顺桂、吕启深、张 欣、向 真、邹洪民、郭春雷、施永飞、杨震洋、付 强、钱艺华
特高压变压器具有体积大、油量多的特点,造成与故障相关的特征气体浓度非常小,传统测试设备的检测限较高,则可能导致设备的状态检测不佳,不利于潜在故障的提前预警,而且传统检测方法需用2种检测器和1种化学转化装置,检测方法繁琐而复杂。
针对上述问题,本项目提出一种基于氦离子色谱法的变压器油溶解气体检测技术。氦离子检测技术利用氦气中稳定、低能耗的脉冲直流放电,使氦气电离作为离子源,样品经过色谱柱分离进入到电离区域的离子源中,被从氦电离产生的电子、高能光子等光离子化,产生的电子聚集在由2个偏压电极组成的收集电极周围,所产生的微弱电流可通过气相色谱高电阻放大板转化为模拟电压信号,工作站将产生的模拟电压信号转化为数字信号。氦离子检测技术的灵敏度高,通用性强,操作更便捷。同时,本项目建立了一种基于氦离子色谱法检测变压器油的评估方法并开发相关评估软件,用于现场快速准确检测变压器油中的气体。
本项目的关键和难点主要集中在:
(1)一次进样分析实现对变压器油中溶解气体7种组分(H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2)的分离和测定。
(2)克服主峰和大含量组分色谱峰对其他峰的干扰影响,提高检测评价有效性;
(3)实现各组分的检出限均达到10-9量级,特别对于特征气体C2H2和H2分别可达5×10-9和10×10-9;且该方法的重复性约为3%。
(4)建立现场变压器油中溶解气体快速评估,实现快速准确评估电力设备状态。
氦离子色谱法在变压器油溶解气体检测领域的应用属于一次新的尝试,本项目将氦离子检测、色谱柱分离、色谱阀切等技术有机结合形成了一套操作简单、精确度高、检测速度快和性价比高的变压器油中溶解气体检测方案,并建立一种基于氦离子色谱法检测变压器油的评估方法并开发相关评估软件,用于现场快速准确检测变压器油中的气体。
本项目的技术成果TF-01变压器油氦离子气相色谱仪具有很好的可推广性,该设备操作简单,安全系数高,检测效率高,灵敏度高,性能稳定,对于及时发现特高压变压器内部存在的潜伏性故障有重要意义,通过该方法的研究和推广,优化现有设备退役维护策略,确保电力变压器安全可靠经济运行。
本项目产生的经济效益显著,对于目前应用单位电网内10年以上的变压器(大约占总数的30%)为例,平均每台价格600万元,如果通过变压器油溶解气体评估,能使其中10-20%的变压器(如约500台)的使用寿命延长5年,将直接节省投资1亿元以上。而对于提前老化,或者可能存在隐患的变压器,及时进行更换可以避免设备故障造成的直接损失。
项目同时具有很好的社会效益,通过项目实施与推广,可提高变压器油溶解气体评价的准确性,调整原有的电力设备寿命管理及维修策略,实现现有设备资源的最优配置。确保油纸绝缘电力设备在安全运行前提下最大限度地延长其使用寿命,从而提高电网供电可靠性