田翀
国网晋中供电公司，山西 晋中 030600
摘要：本文将会对变压器油色谱在线监测装置真空脱气系统的系统结构进行简要的分析论述，以期能够为相关业内人士提供理论参考。
关键词：变压器;油色谱;真空脱气;在线监测装置
油色谱技术作为变压器在线监测作为有效的检测手段之一，其在我国的电力系统中得到了广泛的应用，并以此来及时发现变压器中潜在的各种故障问题。因此对变压器油色谱在线监测装置真空脱气系统进行研究分析，将会对我国变压器油色谱技术的改进有着极为重要的现实意义。
一、总体系统结构
对于变压器油色谱在线监测装置真空脱气系统，其主要包括有着油气分离模块、混合气体分析模块、色谱检测模块、数据采集模块以及控制模块等五大模块。下面将分别对以上五个模块分别进行简要的分析论述。
（一）油气分离模块
在变压器油色谱在线监测装置真空脱气系统中，游戏分离模块主要安装在变压器油中循环回路之中，并且由于真空脱气的超高效率，所以通常30min便可以完善一次脱气工作。油气分离模式在实际工作过程中，需要有着控制模块来进行启动、气体进样、出样、检测等等一系列工作的实际控制，最终才能够有效的分离出测量所需的多种气体组分[1]。
如上图所示，在实际工作过程中，油气会在真空的作用下进入到真空脱气罐中，然后利用搅拌电机来实现油气分离工作，在脱气完成以后，需要将分离后的气体通入到干燥管中，然后在经过干燥管进入到色谱柱中，完成实际气体样本的进样工作。
（二）色谱检测模块
色谱检测模块是整个系统中最为关键的组成模块，该模块的主要工作内容便是将分离后的气体样本组分进行依次分离，然后进行数据采集，再间采集后的数据信息转变为电信号，方便后期的计算机处理检测工作。而在实际检测过程中，色谱柱主要据采用GC毛细管柱，并使用双并联的方式进行色谱柱的实际气体样本分离工作[2]。
（三）数据采集模块与控制模块
数据采集模块的主要作用便是实现对色谱检测模块所分离后的气体样本进行实际数据监测、数据上传;而控制模块不仅有着对其他模块进行实际控制的作用，还可以对色谱技术进行自动控制以及在油中气体浓度超过额定限度以后自动发出警报等功能。之所以能实现这些功能，主要还是数据采集模块所采集的诸多数据信息将会在转化为电信号后同数据库中已有的各种数据进行分析對比，然后再根据事先所设计的各种警报参数来判断是否要自动发出警报，从而自动化的完成变压器的故障检测与警报工作，降低工作人员的工作强度同时，提高检测的精准性与及时性。
二、数据采集模块与控制模块的设计
（一）硬件设计
本研究中的在线监测功能主要是通过单片机、CPLD两部分所共同组成、实现的。其中发送数据端口与接收数据端口将会与上位机进行串行通信，然后实时上传和接收单片机的数据信息，并对单片机所发送的各种指令进行及时的分析处理。
在实际工作过程中，CPLD可以在不关电的情况下实现对内部逻辑刷新、RAM的分段储存控制以及外部时钟频率分配等控制工作，然后在多个时钟频率的支持下实现相应芯片的使用以及对色谱在线监测装置的自动控制工作[3]。
在硬件方面，本研究中的系统主要由CPU电路板、继电器电路板以及真空脱漆电路板三部分所共同组成。其中CPU电路板的主要工作内容为系统的检测流程控制、后台通信、继电器电路控制以及指示灯功能控制等等;而继电器电路板则是根据CPU电路板所发出的各种信号完成实际的动作控制，具体动作内容包括有着启动、关闭、上电、断电等等;真空脱气电路板的主要作用则是对真空脱气流程的全部控制。对于本研究中的系统来说，三大部分缺一不可，不过想要实现更好的控制效果，还需要有着软件设计部分的良好补充。
（二）软件设计
本研究中的软件设计需要参考硬件部分的细节操控内容，然后根据硬件部分的实际特点来进行自动控制、数据上传、温度控制、浓度超限报警灯功能的实际软件编程工作，另外，为了能够控制色谱柱的实际分离效果能够达到最佳，在进行软件设计的时候还要能够将色谱柱的实际温度控制在60℃左右，然后再结合计算机数据库进行上传数据的实时对比分析，从而完成通过软件来实现控制来的全设计过程。
三、油分离技术
脱气的好坏直接影响到对变压器内特征气体检测的有效性。变压器油色谱在线监测系统的油气分离装置要求能够自动、高效地分离出溶解在变压器油中的微量故障气体，而且要求寿命长、无污染且不消耗变压器油。目前主要的脱气方法分为薄膜渗透法、动态顶空脱气法和真空脱气法，实验室主要应用振荡脱气法，而在线监测设备主要应用后几种方式。
1薄膜渗透法
利用一些合成材料薄膜的透气性，使油中气体通过此膜透析到气体室里，当渗透时间足够长，气室中的浓度就会达到平衡，通过检测气室中的气体组分浓度，就可以根据平衡方程计算出油中所含气体浓度。这种薄膜容易老化，而且达到平衡的时间较长，一般需24h以上，不能满足实际需要。
2真空脱气法
在恒温状态下，将油气分离装置抽为真空，然后将油样导入脱气装置，在气泵作用下对油样进行鼓泡，待油中气体浓度与气相浓度达到平衡时，停止鼓泡。该方法的优点是脱气率高、重复性好，不消耗，不污染变压器油，油气分离速度较快，可以实现连续脱气，对不同浓度变压器油真空鼓泡所得浓度相对偏差及与机械振荡所得浓度的相对误差均在10%以内。宁波理工的油色谱在线监测装置使用了这种技术，能够在20分钟内完成一次高效脱气过程。
3动态顶空脱气法
动态顶空脱气法的原理是油样进入脱气模块后，把载气通入油中，在持续的气流吹扫下，样品中的组分随载气逸出，并通过一个装有吸附剂的捕集装置进行浓缩，在一定吹扫时间之后，样品中的组分全部或定量进入捕集器，由切换阀将捕集器中的组分迅速切换到色谱柱中进行分离。这种分离技术具有脱气速度快（一般仅需15～30分钟）、效率高、重复性好等优点，但油样与气样之间没有隔离，脱出的气样中会含有少量的油蒸汽，从而造成对色谱柱的污染，降低色谱柱的使用寿命。
四、色谱在线监测装置的应用
1安装简便
在线监测装置安装只需预先做一个地基将仪器放置上面，再通上电源，预留下油路管道即可。一台仪器的安装与调试只需半天就可完成，耗时较短，且变压器无需停电。
2油路连接
将变压器的放油阀更换成由阀体和截止阀组成的取样阀，安装好之后既可以通过截止阀给色谱在线提供油样，又可以通过前部的放油口的位置进行全密封取样，以供给实验室进行其它项目的分析。从变压器底部采样，中部回油，且每次运行前进行一次油路循环，避免对死油进行分析而造成分析的误差及故障监测的滞后
总结
变压器油色谱在线监测装置真空脱气系统相对于传统的变压器监测技术来说，其不仅可以有效的节省人力物力，从而为变电所的日常运营成本，还可以实现变压器的自动、实时监测诊断，从而及时的发现故障问题的根源所在，进而为相关检修人员提供有力的检修依据，减少检修时间，最终为变电所的持续稳定运行提供更好的支持，促进变电所的快速发展。
参考文献：
[1]黄娟.浅谈变压器油色谱在线监测的若干问题[J].广东科技，2013（22）：63-64.
[2]李鹏儒，佟金锴，赵志刚.变压器油色谱在线监测装置的实践应用与分析[J].沈阳工程学院学报（自然科学版），2015（4）：343-349.
[3]刘静，黄清丹.变压器油色谱在线监测装置应用现状[J].科技资讯，2014，14（32）：45-50.