油色譜在線監測裝置快速高精度的測試能力

實現碳達峰、碳中和目標需要清潔能源持續發展。我國明確提出“到2030年非化石能源占一次能源消費比重達到25%左右，風電和太陽能發電總裝機容量達到12億千瓦以上”。對此，國內研究機構就如何構建新型電力系統進行了相關解讀。

清華大學氣候變化與可持續發展研究院去年10月發布的《中國長期低碳發展戰略與轉型路徑研究》顯示，溫控2攝氏度情景下，能源消費2030年左右達峰，2050年消費約52億噸標準煤；二氧化碳排放2025年左右達峰，2050年下降至29億噸，加上碳捕捉和儲存（CCS）、森林碳匯，屆時二氧化碳凈排放約20億噸。

國家可再生能源中心2019年11月發布的《中國可再生能源展望》指出，高比例可再生能源情景下，終端用能電氣化比例66%，非化石能源發電占比91%，其中“風光”占比73%。國家發改委能源研究所研究員時璟麗指出，2021年2月*新一版成果顯示，非化石能源比重達78%。

時璟麗認為，以風光為主的可再生能源電力電量要在“十三五”規模上大幅增加。水電、核電、生物質發電至少在2030年前額外增量空間非常有限，“風光”發電裝機和電量增量方面將是主力。經測算，“十四五”風光新增裝機在5億千瓦左右，“十五五”新增裝機約6億千瓦-7億千瓦。“預計2021年，國內‘風光’發電量占全社會用電量比重達11%左右，后續逐年提高，確保2025年非化石能源消費占一次能源消費的比重達到20%左右。”

第1章 基本說明（LYGCXT5000油色譜在線監測裝置快速高精度的測試能力）

上海來揚電氣科技有限公司非常感謝您選用變壓器油色譜在線監測系統。為確?？煽空_的使用本系統，請在使用前一定詳細閱讀本使用手冊。閱讀后請妥善保存，以便必要時查閱。

本使用手冊在操作規程上采用如下三種方式強調一些重要事項：

1.1 規定用途

是用于電力變壓器油中溶解氣體的在線分析與故障診斷，適用于 110kV 及以上電壓等級的電力變壓器、電弧爐變壓器、電抗器以及互感器等油浸式高壓設備。

1.2 相關標準

本設備引用下列標準，通過引用標準中的相關條文構成本標準的條文。由此規定了本設備的技術要求、驗收規則、檢驗方法、適用范圍、包裝要求、標志、運輸及儲存。

（ 1 ）GB1094 － 1996 電力變壓器

（ 2 ）GB2536 － 1990 變壓器油

（ 3 ）GB7597 － 1987 電力用油取樣方法

（ 4 ）GB/T507 － 1986 絕緣油介電強度測定法

（ 5 ）GB/T7601 － 1987 運行中變壓器油水分測定法

（ 6 ）GB/T14542 － 93 運行中變壓器油的維護管理規定

（ 7 ）DL/T 596 － 1996 （ 2005 復審） 電力設備預防性試驗規程

（ 8 ）DL/T 572 － 1995 （ 2005 復審） 電力變壓器運行規程

（ 9 ）GB /T 7252 --- 2001 變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則

（ 10 ）GB/T17623 － 1998 絕緣油中溶解氣體組份含量的氣相色譜測定法

（ 11 ）GB/T 2423 － 2001 電工電子產品環境試驗

（ 12 ）GB/T 17626 － 1998 電磁兼容試驗和測量技術

（ 13 ）GB/T 13384 － 1992 機電產品包裝通用技術要求

（ 14 ）GB190 — 1990 危險貨物包裝標志

（ 15 ）GB5099 － 1994 鋼質無縫氣瓶

（ 16 ）GB/T 9361 － 1988 計算站場地保障要求

（ 17 ）GB 4943 － 2001 信息技術設備的保障

（ 18 ）GB/T 2887 － 2000 電子計算機場地通用規范

（ 19 ）GB 4208 － 1993 外殼防護等級（ IP 代碼）

1.3 操作規程（LYGCXT5000油色譜在線監測裝置快速高精度的測試能力）

從事本設備的安裝、投入運行、操作、維護和修理的所有人員

◆ 必須有相應的專業資格。

◆ 必須嚴格遵守各項使用說明。

◆ 不要在數據處理服務器上任意安裝軟件，避免不必要的沖突。

違章操作或錯誤使用可能導致：

◆ 降低設備的使用壽命和監測精度。

◆ 損壞本設備和用戶的其他設備。

◆ 造成嚴重的或致命的傷害。

第2章 簡介（LYGCXT5000油色譜在線監測裝置快速高精度的測試能力）

變壓器油色譜在線監測系統可實現自動定量循環清洗、進油、油氣分離、樣品分析、數據處理、實時報警；快速地在線監測變壓器等油浸式電力高壓設備的油中溶解故障氣體的含量及其增長率，并通過故障診斷專家系統早期預報設備故障隱患信息，避免設備事故，減少重大損失，提高設備運行的可靠性。該系統作為油色譜在線監測領域的新一代產品，將為電力變壓器實現在線遠程 DGA 分析提供穩定可靠的解決方案，是電力系統狀態檢修制度實施的有力保障。

LYGCXT5000 系統是結合了本公司在電力色譜自動全脫氣裝置運行中近十年的成功經驗，并總結國內外油色譜在線監測的優缺點，傾心打造而成。該系統保持了我公司產品向來所具有的穩定性、可靠性、準確性等方面的優勢：

? 在線檢測H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H2、C2H6的濃度及增長率；

? 定量清洗循環取樣方式，真實地反應變壓器油中溶解氣體狀態；

? 油氣分離方便可靠，不污染，排放和不排放變壓器油可由用戶自己選擇；

? 采用專用復合色譜柱，提高氣體組分的分離度；

? 采用進口特制的檢測器 ，提高烴類氣體的檢測靈敏度；

? 高穩定性、高精度氣體檢測技術，誤差范圍為 ± 10% ，優于離線色譜± 30%的指標；

? 成熟可靠的通信方式，采用標準網絡協議，支持遠程數據傳輸；

? 數據采集可靠性高，采用過采樣技術 Δ－∑模數轉換器，24 位分辨率，自動校準；

? 多樣的數據顯示及查詢方式，提供報表和趨勢圖，歷史數據存儲壽命為 10 年；

? 環境適應能力強，成功應用于高寒、高溫、高濕度、高海拔地區；

? 抗干擾性能高，電磁兼容性能滿足 GB/T17626 與 IEC61000 標準 ；

? 提供有兩級報警功能，報警信號可遠傳；

? 開放的數據庫，可接入電力系統局域網；

此外， LYGCXT5000 系統采用了模塊化設計，高性能嵌入式處理器的應用使色譜在線監測系統更加穩定可靠，并具有下列特點：

? 更快的分析周期，*小監測周期為 40-60 分鐘，可由用戶自行設置，推薦檢測周期為 24 檢測一次；

? 油氣分離速度快，僅需 10 分鐘左右，采用特殊的環境適應技術，消除溫、濕度變化對氣體分配系數的影響；

?分析后的油樣采用脫氣和緩沖處理技術，消除回注變壓器本體的油樣中夾雜的氣泡，多層隔離式回注油（返油）技術，優良保證載氣不會帶進變壓器本體中；

? C2H2 *低檢測限可達 0.3 μ L/L ；

? 采用雙回路多模式恒溫控制，控溫精度達 ± 0.1 ℃ ，設備配有自動恒溫工業空調；

? 采用嵌入式處理器控制系統，將油氣分離、數據采集、色譜分析、濃度計算、數據報警、設備狀態監控等多功能集于一體，不會出現數據丟失等情況，大大提高了系統的可靠性和穩定性；

? 功能接口電路采用光耦隔離設計，進一步提高系統抗干擾性能；

? 采用基于 RS-485 的總線標準，可實現全數字、遠程數據傳輸、控制和參數設置；

? 加強系統故障診斷功能，提供改良三比值法、大衛三角法和立方體圖示法，給出診斷結果 ；

? 加強系統自檢，增加遠程維護功能，提供設備異常事件報警；

? 可擴展性高，可便捷的與其它監測裝置集成；

? 系統結構緊湊，安裝維護簡便，操作人性化；

2.1 組成（LYGCXT5000油色譜在線監測裝置快速高精度的測試能力）

LYGCXT5000 變壓器油色譜在線監測系統由現場監測單元、主控室單元及監控軟件組成?，F場監測單元即色譜數據采集裝置由油樣循環采集單元、油氣分離單元、氣體檢測單元 、數據采集單元、現場控制處理單元、通訊控制單元及輔助單元組成。其中輔助單元包括置于色譜數據采集器內的載氣，變壓器接口、油管及通信電纜等。

其組成示意圖如圖 2.1 、圖 2.2 所示：

2.2 工作原理

LYGCXT5000 變壓器油色譜在線監測系統工作時，先利用油樣采集單元進行油路循環，處理連接管道的死油，再進行油樣定量；油氣分離單元快速分離油中溶解氣體輸送到六通閥的定量管內并自動進樣； 在載氣推動下，樣氣經過色譜柱分離，順序進入氣體檢測器；數據采集單元完成 AD 數據的轉換和采集，嵌入式處理單元對采集到的數據進行存儲、計算和分析，并通過 RS485接口將數據上傳至數據處理服務器（安裝在主控室），*后由監測與預警軟件進行數據處理和故障分析。如圖 2.3 所示

2.3 主要技術參數

2.4 網絡（LYGCXT5000油色譜在線監測裝置快速高精度的測試能力）

LYGCXT5000 變壓器油色譜在線監測系統通過用戶的 MIS 系統遠端顯示監測界面、數據查詢、參數設置等現場具備的全部功能。采用有線接入方式：一個電廠或變電站可以用一臺數據處理服務器，通過 RS485 總線控制多臺色譜數據采集器，每一臺色譜數據采集器可監測一臺電力變壓器 。

2.5  配置

第三章 硬件安裝前準備工作

在確定安裝 LYGCXT5000 變壓器油色譜在線監測系統前請確認以下準備工作（確定的安裝方案）已完成：

? 選擇合適的取油口及回油口

? 選擇合適的色譜數據采集裝置安裝位置，安裝基礎平臺已施工完畢

? 選擇合適的色譜數據采集裝置工作電源

? 選擇合適的色譜數據服務器(安裝位置)

? 確定數據處理服務器與色譜數據采集裝置的配置

3.1 選擇合適的取油口及回油口

從變壓器中取油、對油進行分析，然后把油送回到變壓器中。取油口和回油口的選擇對于油中溶解氣體的精準分析是非常重要的。選擇合適的取油口及回油口通常包括以下內容：

3.1.1 確定取油口和回油口的位置

我們推薦從變壓器的下部取油，把實驗室人員的取油口改裝后使用，一次采樣結束后在采樣閥回油口回油。取油口位置的油應該能夠充分代表變壓器中的油。如圖 3.1所示

3.1.2 確定取油口和回油口規格參數

需確定取油口、回油口、接口閥門的類型、接口閥門螺紋規格及閥門高度等主要參數，并正確估算取油回油口與色譜數據采集裝置安裝位置的距離，以便廠方加工相應的轉接閥門并附帶足夠長度的油管。

3.2 選擇合適的色譜數據采集裝置安裝位置

3.2.1 色譜數據采集裝置安裝位置的確定

選擇色譜數據采集裝置的安裝位置時，應該考慮以下方面：

① 色譜數據采集裝置應該安裝在不影響變壓器維護和不影響其它工作的位置。

② 色譜數據采集裝置前后兩側應預留 1.0 米的空間，以便用于色譜數據采集器的安裝與維護 ，其正面（帶指示燈面）應面向巡檢通道。

③ 色譜數據采集裝置安裝位置應盡量接近取油口和回油口的位置。色譜數據采集裝置安裝位置確定后應正確估算取油口、回油口與安裝位置的距離。

④ 色譜數據采集器安裝位置附近應有 AC220V 電源。

3.2.2 安裝基礎平臺施工

3.3 選擇合適的色譜數據采集裝置工作電源

使用交流 220V 電源，功耗為 1000W 。安裝前需確定電源控制柜與色譜數據采集裝置間的距離。

3.4 選擇合適的數據處理服務器安裝位置

數據處理服務器建議安裝在變電站主控室或電廠的電氣控制室內（預留交流 220V 電源及通信線通道）。數據處理服務器外型滿足 19″工業機箱標準，可直接在預留空位的 19″標準工業控制屏柜上安裝。如無備用，則需要加裝 19″標準工業控制屏柜。該屏柜需要另行定購。

3.5 確定數據處理服務器與色譜數據采集裝置的配置

數據處理服務器與色譜數據采集器有不同的配置方案，一臺數據處理服務器可以帶一臺色譜數據采集裝置，也可以帶多臺色譜數據采集裝置（*多16臺）；如下圖所示

“風光”量升的同時，還要對電力系統內部組織進行提質。清華大學能源互聯網更新研究院副院長高峰指出，構建新型電力系統關鍵在于共建新型電力生態。“發輸配用、源網荷儲，整個產業鏈條上的各環節都需要實現協同，需要新能源企業、化石能源企業、電網、用戶等共同參與，共建生態，合作推進。”

當然，共同構建難度不小。時璟麗表示，由于能源和經濟體系慣性，近期難以迅速實現溫控2攝氏度情景的減排路徑。國網能源研究院副總工程師兼能源數字經濟研究所所長鄭厚清也認為，“能源不可能三角”是首要挑戰，傳統發展模式難以兼顧保障、經濟與低碳綠色的協同發展。“度電成本降低不等于系統成本同步降低，新能源滲透率超過15%后，系統成本將呈加速上升趨勢。”

大規模消納新能源抬高系統成本，與其“天性”密切相關。邱愛慈表示，我國新能源*小出力處于較低水平，對電力平衡支撐能力不足。“2019年，各省、各區域新能源*小日平均出力水平分別為3.6%、8%，新能源*小瞬時出力水平分別為0.2%、1.1%，區域間互補效果不明顯。”

邱愛慈進一步指出，構建新型電力系統帶來諸多挑戰，其中包括電力可靠供應、系統穩定運行等。“樞紐變電站存在停電風險或為隱患之一。我國西北部能源集中送出地區、東中部負荷中心普遍存在接入大量特高壓、超高壓線路的樞紐變電站，一旦遇險可能引發大面積停電。”

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