（广州地铁集团有限公司 广东广州 510145）
摘要：准确地掌握主变压器地运行状态及故障情况，并及时采取相应地处理措施，对于提高地铁供电系统地安全性具有重要意义。变压器油中溶解气体在线监测技术作为变压器正常运转的一项重要技术手段，已经在电力系统中得到了广泛的应用，本文以广州地铁十四号线目前在使用的TOTUS变压器监测系统为例对变压器油色谱在线监测的原理、应用实例进行研究及分析，有助于技术人员更进一步地发挥装置的作用，保障系统的安全稳定运行。
关键词：主变压器；油色谱分析；在线监测；应用；
1前言
对于地铁的安全运行以及安全管理来讲，地铁供电系统占据了非常重要的作用，主变压器作为地铁供电系统的重要组成部分，其运行状态的安全与否直接关系到地铁系统的安全性。因此，准确地掌握主变压器地运行状态及故障情况，并及时采取相应地处理措施，对于提高地铁供电系统地安全性具有重要意义。变压器油色谱在线监测系统的应用，能够实时、有效地检测出溶解于变压器油的气体，根据特征气体的组成含量，可以尽早发现变压器地潜伏性故障，并随时监视故障的发展情况，有助于变电设备状态检修工作的开展。
2变压器油色谱在线监测的原理
2.1 TOTUS变压器监测系统概览
TOTUS TTM 是开马电力变压器在线监测系统的组成部分，为监测与关联关键诊断信息而设计，如油中溶解气体（DGA），套管电容与介损，局部放电（PD），负荷与温度，清晰直接地描述变压器真实状态。旨在早期检测并诊断问题以避免故障、延长变压器使用寿命。加上装有强大数据分析工具的嵌入式服务器，意味着用户能够比以往更有效地管理并解读信息。本文主要就油中溶解气体（DGA）进行深入的研究。
2.2 光声光谱（PAS）工作原理
光声光谱是通过声学检测物质吸收电磁能量（特别是光）的效果的测量方式。它已成为一种强大的精准确定气 体浓度的技术。众所周知，每种气体有其各自的红外光吸收光谱并且吸收的程度与气体浓度成正比。当一种气体吸收电磁辐射（红外光）时，气体温度会上升，并且如果是在封闭容器内，会导致压力呈比例上升。当红外信号以一声音频率脉动，产生的压力波或声音信号与密闭测量腔体内的气体浓度成正比。这就是光声效应。这些声音信号可被高敏感度麦克风精确检测。
现在，这项已被证明的技术用于重复精确测量化合物的复杂混合物中的气体，如变压器油中发现的气体。
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图1 光声光谱
光声光谱非常适合应用于油中溶解气体分析，需要在一种复杂混合物中测量一组已知的气体，精度、稳定性和耐用性非常重要。
3变压器油在线监测系统的构成
变压器油色谱在线监测主要由油样的采集、分离，色谱的分离，数据的收集处理，主站单元等单元所组成。本文以TOTUS TTM为例，该系统由油路系统、套管适配器、采集单元、选通 RFCT、信号电缆、负荷 CT、温度传感器7个关键部分组成，但是最主要的是油气、色谱的分离和气体检测三个单元，所以接下来将主要对这三个单元进行阐述。
3.1油气分离单元
变压器在工作的时候会产生多种气体，并被油所吸收，那么油气分离单元便是将被油所吸收的气体分离出来，以便于气体的分析。TOTUS中油路系统代表有关油中溶解气体分析过程的关键组件，TOTUS会从变压器提取新鲜油样。这个油样经过控温，脱出测量气体，进行气体测量，最后油样回到变压器油箱。
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图2 油路系统
3.2色谱分离法单元
色谱分离可以理解为将气体进行分类。通过油气分离单元，将变压器油中所产生的气体分离了出来，但是分离出来的气体是多样的，为了掌握变压器的工作情况，我们将这些气体来进行分类，以辨别变压器是否正常工作。气体的分类需通过色谱分离单元来实现，色谱分离单元的核心是色谱柱，因为各种气体的吸附能力不一样，所以能够实现气体的分类，色谱分离单元也就实现了器工作的目的。
3.3气体检测单元
气体检测单元主要是对各种气体的含量进行检测，其工作原理是根据各种气体的不同特性，在光谱型半导体气敏检测器产生的不同的反应，来实现气体含量的监测。通过气体检测单元得到了各气体的含量，就能根据这些气体含量，来进行变压器工作状态的判断了。
4油中溶解气体的分析应用
变压器的绝缘发生故障时产生故障气体，故障气体部分溶解于油中，部分进入气体继电器，故障不同时，油中溶解的故障气体成分不同，分析油中溶解气体的成分来判断变压器存在的绝缘故障是十分必要、有效的技术措施。国内外通常以油中溶解的特征气体的含量来诊断故障类型。根据我国现行的《变压器油中溶解气体分析和判断导则》（DL/T722-2000）、故障点产生烃类气体的不饱和度与故障源能力密度之间的密切关系，将不同故障类型产生的特征气体归纳为下表。
表3 判断变压器故障性质的特征气体法
5 结论
变压器油色谱在线监测，能够在不影响变压器工作的同时，实时对变压器的工作情况进行监测，并将所监测的情况传递给技术人员。技术人员能够通过所传来的信息，对可能发生故障的变压器进行及时的修复与处理。因此，通过对该系统的研究、分析及应用，才能更加确切地判断故障指导生产，保证地铁供电系统的安全可靠运行。
参考文献
[1]黄皓炜.变压器油色谱在线监测系统的应用[J].浙江电力，2012，（3）：25-27.
[2]陈国华.变压器油色谱在线监测系统的应用[J].上海电力，2010，（4-5）：294-296.
作者简介
陈伟明（1990年—），男，汉族，广东揭阳人，工程师，本科，研究方向：城市轨道交通供电管理技术。