維薩拉 DGA —— 現在也適用于天然酯

維薩拉公司OPT100變壓器油溶解氣體監測系統

• 無需任何類型的耗材。
• 無需監測和更換載氣或校準用氣
• 無需更換內接管或測量組件
• 無需維修或更換固定過濾器、濾光輪、薄膜或毛細管
• 值得信賴、 安 全可靠。

維薩拉VAISLA公司OPT100變壓器油溶解氣體監測系統技術參數

參數                                            范圍                                                    準確度1) 2)                                    重復性 2) 

甲烷 (CH4)                             0 ... 10 000 ppmv                                 ±4 ppm 或讀數的 ±5 %                      10 ppm 或讀數的 5 % 

乙烷 (C2H6)                            0 ... 10 000 ppmv                                 ±10 ppm 或讀數的 ±5 %                 10 ppm 或讀數的 5 % 3) 

乙烯 (C2H4)                             0 ... 10 000 ppmv                                 ±4 ppm 或讀數的 ±5 %                  10 ppm 或讀數的 5 % 

乙炔 (C2H2)                             0 ... 5000 ppmv                                     ±0.5 ppm 或讀數 的 ±5 %              1 ppm 或讀數的 5 % 

一氧化碳 (CO)                         0 ... 10 000 ppmv                                 ±4 ppm 或讀數的 ±5 %                    10 ppm 或讀數的 5 % 

二氧化碳 (CO2)                        0 ... 10 000 ppmv                                  ±4 ppm 或讀數的 ±5 %                  10 ppm 或讀數的 5 % 

氫氣 (H2)                                0 ... 5000 ppmv                                     ±15 ppm 或讀數的 ±10 %              15 ppm 或讀數的 10 % 

濕度 4)(H2O)                             0 ... 100 ppmw 5)                                 ±2 ppm 6)或讀數的 ±10 %                     包含在準確度中

1)這里指定的準確度為校準氣體測量值的過程中傳感器的準確度。2)取兩者中的較大值。 3)用五個測量值的平均值來指定乙烷測量的重復性。 4)測量為相對飽和度 (%RS)。 5)測量上限到飽和度。 6)計算的 ppm 值基于礦物油的平均溶解度。 

測量周期時長1 ... 1.5 h（典型） 

響應時間 (T63)一個測量周期 1) 

首一個測量數據可用前為預熱時間 兩個測量周期 

達到完全準確度前的 初始化時間 兩天 

數據存儲至少 10 年 

預期運行壽命> 15 年 

1)乙烷和氫氣為三個測量周期。

參數                                             與實驗室 DGA 的典型方差1) 

乙炔 (C2H2)                                 ±1 ppm 或讀數的 ±10 % 

氫氣 (H2)                                     ±15 ppm 或讀數的 ±15 % 

其他被測量的氣體                            ±10 ppm 或讀數的 ±10 % 

水 (H2O)                                         ±2 ppm 或讀數的 ±10 % 

 1)與將實驗室不確定性考慮在內的油樣氣相色譜分析結果進行的比較。油中氣體測量的表現還可能受 到油的特性和油中溶解的其他化合物的影響。

計算參數 

總溶解易燃氣體 (TDCG)             H2、CO、CH4、C2H6、C2H4 和 C2H2 的 總合計 

變化率 (ROC)                            適用于單組分氣體和 TDCG 在 24 小時、 7 天和 30 天期間的變化率 

1)可用比： ?CH4/H2 ?C2H2/C2H4 ?C2H2/CH4 ?C2H6/C2H2 ?C2H4/C2H6 ?CO2/CO 

 1)由 24 小時平均值計算得到的氣體比率。請參見標準 IEC 60599。

類型測試 

類別                                     標準                                        類型/等級                                                測試 

通過 EMC 合規認證           IEC61000-6-5                        類型 4 （接口類型4）             電站和變電站 環境抗擾度 

                                       IEC61326-1                                        工業                        測量、控制和實 驗室用電氣設備- EMC 要求

                                     FCC 47 CFR 15， 第 15.107 條             A 級                            傳導發射限制 

                                    ISED ICES-003， 第 5(a)(i) 條                 A 級                    傳導發射限制 

環境                            IEC60529                                             IP66                            入口防護 

SFS-EN ISO 6270-1:2017 +40 °C / 100 %RH ，480 h 恒濕冷凝大氣 （C5-M 級）

SFS-ISO 9227:2017 中性鹽霧 (NSS)， 35 °C，5 %， PH 6-7，1000 h 鹽霧 （C5-M級） 

安 全性IEC/EN61010-1， 第 3 版 UL 61010-1:2012 CSA C22.2 No. 61010-1-12         合規            測量、控制和實 驗室用電氣設備 的安 全要求 — 第1 部分： 一般要求 

生產標準 

CE 標志EMC 指令、低壓指令、RoHS 指令、 WEEE 指令

工作環境 

變壓器油類型                                                                        礦物油 

要求變壓器油具備的zui低燃點1)                                              +125 °C 

油液入口的變壓器油壓                                         Max. 2 barabs 連續 爆裂壓力 20 barabs

 油液入口的變壓器油溫度                                                        Max.+100 °C 

環境濕度范圍                                                                    0 ... 100 %RH，凝結 

工作時的環境溫度范圍                                                        -40 ... +55 °C 

貯藏溫度范圍-40 ... +60 °C 

 1)該燃點 [變壓器油的] 通常比閉環閃點大約高 10 °C。有關示例，請參見 Heathcote, Martin J. The J& P Transformer Book. 13th ed. Elsevier, 2007. 

電源 工作電壓                                                100 ... 240 VAC，50 ... 60 Hz，±10 %

過壓類別                                                                                III 

Max. 電流                                                                            消耗10 A

Max.功耗                                                                            500 W

 +25 °C 下的典型功耗 100 W 

輸出 

RS-485 接口 

支持協議                                                Modbus RTU 協議、DNP3 通訊協議（可選 功能）

電流隔離                                                            2 kV RMS，1 min 

以太網接口 

支持協議       Modbus TCP 協議、超文本傳輸協議 (HTTP)、安 全超文本傳輸協議 (HTTPS)、 DNP3 通訊協議（可選功能）、IEC 61850 協議（可選功能） 

電流隔離                                                4 kV AC（50 Hz，1 min） 

繼電器輸出 

繼電器                                            數量3 個，用戶可選常開 (NO) 或常閉 (NC) 

觸發類型                                                氣體警報（用戶可選擇限值） 

Max.切換電流                6 A（在 250 VAC 條件下） 2 A（在 24 VDC 條件下） 0.2 A（在 250 VDC 條件下） 

用戶界面                                 界面類型基于 Web 的用戶界面，可通過標準 Web 瀏覽器操作 

機械規格 

油路連接                        對于 10 mm 外徑管，使用不銹鋼 Swageloka 接頭。 請參見維薩拉提供的適配器配件列表。 

變壓器油管                                zui大長度zui大10 m，用于 7 mm 內徑管Max.5 m，用于 4 mm 內徑管 

材料                                                    船用鋁 (EN AW-5754)，不銹鋼 AISI 316 

OPT100變壓器油溶解氣體監測系統外形尺寸

電力變壓器是變電站的昂貴資產，通常占總投資的 60%。在從發電到配電的過程中，電力變壓器對于確保整個電網中可靠的電力供應也至關重要。
為確保相關設備可長期操作，對于電力設施的基于狀況的現代維護策略而言，在線監測和自動狀態評估已然不可或缺。可靠的溶解氣體DGA 監測系統已成為提供有關變壓器狀況的準確數據的重要工具。但是，由于市面上有多種不同的 DGA溶解氣體監測系統可供選擇，用戶可能很難區分來自不同制造商的各式各樣的設備。
以下技術文章OPT100變壓器油溶解氣體 DGA 監測系統的新發展，以及這些 DGA 監測系統如何顯著降低老款監測系統中采用的測量技術所導致的不確定性，并且著重介紹了從油中提取氣體的方法以及基于紅外的氣體檢測中的交叉敏感性。
從油中提取氣體借助維薩拉 Optimus? DGA變壓器油溶解氣體監測系統，可以在部分真空下從變壓器油中提取氣體，這意味著可以在受控溫度下在絕 對壓力非常低時進行提取。。與傳統的頂部空間或 薄膜方法相比，真空抽氣可導致更完整的氣體分離；這因 此可顯著降低對油中氣體溶解度值（也稱作奧斯特瓦爾 德 (Ostwald) 系數）的依賴，并且在跨廣泛的油范圍時更可靠。

相比之下，在使用傳統的頂部空間提取方法時，為了從 僅部分提取的氣體中計算油中氣體濃度，則需要利用奧 斯特瓦爾德 (Ostwald) 系數。這些系數對于不同氣體而 言是不同的，并且依賴于溫度、油質量和基礎油品類型 （例如，環烷或石蠟）。利用維薩拉 Optimus? OPT100變壓器油溶解氣體DGA 監 測系統的部分真空提取功能，與系數差異相關的測量不 確定度可以降低到頂部空間測量不確定度的三分之一。 要產生真空，Optimus? DGA變壓器油溶解氣體監測系統不使用真空泵。 代替使用真空泵，該監測系統采用一種獨特的方法，即 在油缸中利用油量作為活塞，通過使用磁力齒輪泵移動 油以便在油層容量的上方形成真空。然后，油樣通過真 空噴灑以便提取氣體（圖 1）。

圖 1. OPT100變壓器油溶解氣體通過使用油缸頂部處的閉合閥將油泵出，在油層的上方形成真空 (A)。通過真空噴油提取氣體 (B)。

使用真空提取技術可實現更完整的氣體分離，甚至在變 壓器油中全部溶解的氣體的壓力非常低時增加測量可 靠性。例如，在以下情況下時氣體的壓力可能會遠遠低 于飽和：密封的變壓器，或者經過除氣工藝總氣體壓力 可能遠遠低于 100 mbar。 基于紅外的氣體檢測 在提取的氣體分子暴露在非色散紅外光 (NDIR) 之下 時，它們會隨著逐漸轉移到激發分子狀態而吸收能量 （圖 2）。吸收的波長對于每種氣體而言是唯 一的，這形成特定于氣體的“指紋”，可用于確定提取的氣體混合物 中的氣體成分（圖 3）。吸收強度取決于氣體濃度，因此 可以通過測量光強度確定每種特定氣體的占比。 IR 測量的主要優勢之一即，它是一種基礎的氣體分析 方法，其中，故障氣體的特定于氣體的吸收波長和吸收 不會隨著時間而變化。這使得能夠實現長期的免校準操 作，只要了解了其他可能的漂移機制并且使用 DGA 監 測系統進行了補償。

 圖 2.   OPT100變壓器油溶解氣體分析儀基于紅外吸收光譜，由轉移到激發狀態的分子導致的紅外光吸收的示意圖。

圖 3.  OPT100變壓器油溶解氣體CO2 、CO、乙炔、乙烯、乙烷和甲烷氣體的紅外光吸收譜帶。